Техні́чна систе́ма (ТС) — це штучно створена сукупність елементів і відношень (зв'язків) між ними, які утворюють цілісну структуру об'єкта, що має властивості, які не зводяться до властивостей елементів і призначена для виконання корисних функцій. Технологічні системи призначені для виконання певного технологічного процесу. Таким чином, завдання технологічної технічної системи полягає в тому, щоб реалізувати певний технологічний процес на основі апріорної інформації, отриманої під час проведення прикладних досліджень.
Загальна характеристика ТС складається з елементів (складових частин, що розрізняються властивостями, які виявляються при взаємодії), з'єднаних зв'язками (лініями передачі одиниць або потоків чого-небудь), які вступають у певні відносини (умови і способи реалізації властивостей елементів) між собою та із зовнішнім середовищем, щоб здійснити процес (послідовність дій для зміни або підтримки стану) і виконати функцію ТС (призначення, роль).
Отже, ТС має: призначення (ТС виконує корисні функції); структуру і принцип роботи (сукупність елементів, їх взаємне розташування та зв'язки між ними, що задають стійкість і відтворність функції ТС); нову якість, що не є простою сумою властивостей елементів, що входять у її склад (інакше втрачається зміст створення системи).
Призначення (функція) технічної системи ТС призначені задовольняти різноманітні потреби людини, причому не лише суто матеріальні, а й духовні. Ці потреби реалізуються за допомогою виконання системами певних дій — функцій, які заздалегідь закладені як у саму систему, так і в кожен її елемент. Поряд зі словом «функція» часто використовується слово «призначення», особливо при розгляді не технічних об'єктів.
Виконання необхідної функції — головна мета і основа розроблення технічної системи. У той же час, сама система слугує лише її матеріальним носієм, тобто, функція — первинна, система — вторинна й створюється через неможливість іншими, нематеріальними засобами задовольнити відповідні потреби людей. Так, автомобіль служить для перевезення вантажів і людей (функція — переміщати в просторі матеріальні об'єкти), призначення ручки — писати, а книги чи компакт-диска — зберігати інформацію тощо.
Функція, яка розкриває призначення системи і заради якої ця система створюється, називається головною функцією. Функція, без виконання якої неможливе виконання головної функції є основною функцією.
З метою підвищення ефективності та якості реалізації головної функції може виникнути потреба в додаткових функціях, виконання яких буде здійснюватися цією ж системою або введеною в неї новою частиною. Такі функції називають допоміжними або сервісними.
Структура і принцип роботи технічної системи ТС включає такі види технічних об'єктів, як вироби (від невеликої гайки чи шайби до великих турбін) та споруди (від дрібних будівель до великих транспортних мереж, технічних комплексів, промислових комбінатів). Поза людським суспільством технічні системи не існують — людьми розробляються, виготовляються та експлуатуються, і вже від початку фактично є складовою частиною комбінованих, людино-технічних систем (їх ще називають людино-машинними системами).
Будь-яка технічна система, перш за все, є фізичним об'єктом. І правильний вибір принципових, тобто фізичних, основ функціонування зумовить її життєздатність та ефективність. Так, скільки б не вдосконалювали конструкцію літака з гвинтомоторним рушієм, він ніколи не досягне надзвукової швидкості, не кажучи вже про польоти на великих висотах. Тільки використання іншого фізичного принципу, наприклад, реактивного руху і створеного на його основі реактивного двигуна, дозволить подолати звуковий бар'єр. Принцип роботи технічної системи — це послідовність виконання певних дій, що базуються на певних фізичних явищах (ефектах), які забезпечують необхідне функціонування цієї системи.
Характеристикою геометричного образу технічної системи, її зримого уявлення служить структура об'єкта (технічної системи), тобто форма, кількість і взаємне розташування елементів, частин і тіл, складових або представляють розглянуту систему-об'єкт. Прикладами відображення структури є блок-схема алгоритму, складальний кресленик, схема, план тощо.
Поняття структури ТС відрізняється від поняття структури процесу, що характеризує послідовність і склад стадій та етапів роботи, сукупність процедур і залучених технічних засобів, взаємодія учасників процесу.
Ієрархія технічних систем
Системний підхід вимагає розглядати систему як частину надсистеми, з елементами котрої вона пов'язана, а окремі елементи системи можна в свою чергу розглядати як підсистеми.
Наприклад, для верстата-автомата, як технічної системи (Рис.) автоматична лінія є надсистемою І порядку, автоматичний цех — надсистема II порядку, а завод-автомат — надсистема III порядку. Підсистемами І порядку для верстата-автомата будуть механізми головного руху, подачі, автоматичної зміни інструменту тощо. Підсистемами II порядку, наприклад, для механізму головного руху є шпиндельний вузол, коробка швидкостей, електродвигун, а для шпиндельного вузла підсистемою III порядку будуть шпиндель, опори, болти й ін.
Види технічних систем У процесі роботи технічні системи перетворюють енергію та інформацію, властивість і стан речовини. Залежно від призначення та принципу дії системи поділяють на машини, апарати та прилади. У випадках, коли складно визначити приналежність системи, використовують поняття «пристрій» або «комплекс», як, наприклад, пристрій регулювання, космічний комплекс тощо.
Поділ технічних об'єктів на машини, апарати та прилади тощо та на «технічні системи» носить умовний характер. Системою може бути певна сукупність самодостатніх машин, апаратів чи приладів і, в той же час, система чи декілька систем можуть бути складовими тих же машин, апаратів чи приладів.
Наприклад, один із агрегатів автомобіля — двигун внутрішнього згоряння має систему живлення, систему мащення, систему запалювання тощо, які є його складовими, і які виконують певні функції, і не є самодостатніми технічними об'єктами. В той же час, така технічна система як «система ППО» включає самодостатні технічні об'єкти, однак, виконувати свої функції на необхідному рівні вони можуть тільки у складі єдиної системи.
Машини
До машин відносяться технічні системи, котрі призначені для отримання або перетворення механічної енергії. Основу машин складають механізми, тобто системи рухомо пов'язаних між собою твердих тіл (ланок), що контактують між собою і які здійснюють конкретні механічні рухи. Так, до машин належать автомобіль (колісна машина), паровий двигун (парова машина) тощо.
Машинні технологічні системи виконують технологічні операції в умовах довкілля. Розглянемо найбільш поширені та вивчені підсистеми технічних систем, що входять до складу машинних технологічних систем. Залежно від призначення та функцій машинні технологічні системи можна поділити на групи.
Наприклад: металорізальні верстати; ковальсько-пресове обладнання; будівельні машини; ткацькі верстати; швейне обладнання; сільськогосподарські машини; машини для переробки сільськогосподарської сировини; гірничі машини; нафтопромислові машини і таке інше.
Машинні технологічні системи відрізняються кількістю сировини, що переробляється, або обсягом виробленої продукції за одинцю часу, тобто продуктивністю.
Залежно від потужності встановленого двигуна машинні технологічні системи поділяють на: - малопотужні (до 1,0 кВт); - середньої потужності (1,0…50,0 кВт); - великої потужності (понад 50,0 кВт).
Можна поділити машинні технологічні системи і за структурно-конструктивною ознакою, коли машини мають різне функціональне призначення. Однак розпорошення уваги на технологічні процеси може негативно вплинути на засвоєння основ побудови технічних систем.
Апарати
До апаратів відносяться технічні системи, які призначені для отримання або перетворення інших (у тому числі і механічної) видів енергії. Їх прикладами можуть служити телевізор (телевізійний апарат, перетворює електромагнітні сигнали в візуально-звукову інформацію), телефон (телефонний апарат, здійснює взаємне перетворення звукових і електричних сигналів), фотоапарат, ракета (космічний апарат), реактор (ядерний або хімічний реактор, що змінює допомогою реакцій властивість і/або стан речовини) і т. д.
Апаратні технологічні системи потребують для виконання технологічної операції спеціальних умов: підвищеного або низького тиску, хімічно активного середовища, високої або низької температури тощо. Тому в цих системах технологічні операції виконують у корпусі, порожнина якого ізольована від навколишнього середовища.
Прилади
До приладів відносять технічні системи, що мають допоміжне призначення (контроль, керування, вимірювання, регулювання)Хорошев А. Н. Введение в управление проектированием механических систем: Учебное пособие. — Белгород, 1999. — 372 с. — ISBN 5-217-00016-3, призначені для полегшення праці людини шляхом часткової або повної її заміни. Залежно від принципу роботи прилади поділяють на механічні (гіроскоп, відцентровий регулятор тощо), електричні (вольтметр, гальванометр тощо), оптичні (мікроскоп, телескоп тощо) і т. д., а також на прилади комбінованої дії (оптико-електронні, електромеханічні прилади тощо).
Опис технічних систем Науковий опис технічних систем включає: 1. Параметричний — опис властивостей, ознак та відношень об'єкта на основі емпіричних спостережень. Це найбільш проста форма і вихідний рівень дослідження об'єкта. 2. Морфологічний — перехід до визначення поелементного складу, побудови об'єкта та взаємовідносин параметрів, які виявлені на попередньому рівні. 3. Функціональний — перехід до визначення функціональної залежності між параметрами (функціонально-параметричний опис), між елементами об'єкта (функціонально-морфологічний опис) або між параметрами і побудовою об'єкта. 4. Фізичний (поведінка об'єкта) — виявлення цілісної картини «життя» об'єкта і механізмів, які забезпечують зміну напрямів та «режимів» роботи об'єкта (найбільш складна форма наукового дослідження).
Наприклад: параметричний опис металорізального верстата, як технічної системи – це: основні технічні характеристики (технологічні, розмірні, кінематичні, силові, динамічні) та показники (продуктивність, точність, жорсткість, потужність, габарити тощо).
Морфологічний опис верстата включає: джерело енергії, двигуни, передавально-перетворюючі та виконавчі механізми, систему керування.
Функціонально-параметричний опис установлює, наприклад, залежність точності обробки від жорсткості пружної системи верстата і режимів різання. Прикладом функціонально-морфологічного опису служить рівняння балансу кінематичного ланцюга.
Розвиток технічних систем
Опис розвитку технічних систем описується законами: «статики» (початок життя), «кінематики» (розвиток) і «динаміки» (головні тенденції розвитку в нинішній час).
Закони статики: 1) «повнота частин» — наявність і мінімальна працездатність основних частин технічних систем; 2) «енергетична провідність» — наскрізний прохід енергії всіма частинами технічних систем; 3) походження «ритміки» частин — частоти коливань, періодичності роботи всіх частин.
Закони кінематики: 1) «підвищення ступеня ідеальності» — витрати на виготовлення та функціонування технічних систем прямують до нуля, хоча працездатність їх не зменшується; 2) «нерівномірність розвитку частин» (чим складніша технічна система, тим нерівномірнішим є її розвиток); 3) «перехід у надсистему» — вичерпавши можливості розвитку, система включається в надсистему як одна з частин.
Закони динаміки: 1) перехід з макрорівня на мікрорівень; 2) підвищення ступеня вепольності (вепольність — синонім керованоті) — зростання кількості елементів і зв'язків між ними.