Рассмотрим особенности проектирования совокупностей технических систем, объединенных близостью принципа действия и назначения. Естественным технико-экономическим подходом к их проектированию является унификация основных компонентов и проектирование на основе системного     анализа.     Примеры     таких     задач:     размерные    ряды

металлорежущих станков и другого технологического оборудования, семейства автомобилей, самолетов, вычислительных машин.

В машиностроении и приборостроении при проектировании таких множеств технических систем применяются следующие три принципа их построения:

-         принцип базового изделия,

-         принцип агрегатного построения,

-         принцип модульного построения. Принцип  базового   изделия   заключается  в  создании  семейства

(гаммы) определенного типа изделий в виде типоразмерного ряда, основанного на определенной апробированной компоновке. Пример такого семейства – известные промышленные роботы типа ИРб фирмы АСЕА (Швеция), отличающиеся назначением и грузоподъемностью, но имеющие одинаковую оригинальную кинематическую схему манипулятора. Вначале был создан один такой робот на среднюю грузоподъемность, а затем после того как он завоевал популярность, были разработаны его близнецы на меньшую и большую грузоподъемности. Другие примеры: семейство самолетов Антонова, семейства подъемных кранов и автомашин.

Принцип агрегатного построения заключается в создании изделий различной компоновки и назначения из набора унифицированных сборочных единиц определенного функционального назначения – агрегатов. Этот принцип был разработан в нашей стране первоначально в машиностроении в 40-е годы, когда остро стояла проблема форсированного развития отечественного станкостроения. Решением стала унификация и серийный выпуск основных узлов станков, с тем чтобы иметь возможность компоновать из них различные станки – токарные, фрезерные, сверлильные, расточные и др.

Для реализации этой идеи была проведена типизация соответствующих технологических процессов, на этой основе – типизация требуемого для них технологического оборудования (разработана их номенклатура) и затем членение его на унифицированные функциональные сборочные единицы-агрегаты (в виде типо-размерных рядов). Агрегаты делятся на движущие (вращательного и поступательного движения) и корпусные (станины, тумбы, колонны, кронштейны, плиты, стойки и т.д.).

Агрегатный принцип конструирования металлорежущих станков, поскольку он сводится к компоновке из хорошо отработанных серийных агрегатов, позволил сократить сроки и трудоемкость разработки в 2-5 раз, снизить сроки освоения промышленного выпуска новых станков, повысить их качество и особенно надежность, резко облегчить техническое обслуживание и ремонт. По существу, агрегатный принцип составил теоретическую и методическую основу развития отечественного станкостроения.

В дальнейшем этот принцип конструирования был распространен и на другие виды технологического оборудования в машиностроении (сварочное, кузнечно-прессовое и т.д.). В последствии он был использован

в приборостроении и вычислительной технике в виде модификации, получившей название «агрегатно-блочный принцип». Он был использован, в частности, при создании агрегатной системы вычислительной техники (АСВТ) и средств телемеханики (АССТ).

Модульный принцип построения технических систем является наиболее общим принципом системной унификации. Он заключается в комплектовании технических систем из иерархического набора не только функционально, но и конструктивно унифицированных частей – модулей, охватывающих все их компоненты – механические, аппаратные и программные.

Иерархическое построение системы модулей разделяет их на уровни, где модули одного уровня состоят из модулей предыдущего уровня и т.д. вплоть до неразборных узлов и деталей. Модульный принцип как наиболее общий из трех рассматриваемых основных принципов построения технических систем из унифицированных компонентов принципиально позволяет реализовывать любые компоновки, созданные на базе двух других принципов – базового изделия и агрегатного построения. Однако каждый из этих принципов имеет свои особенности и соответственно свои области применения, где они обеспечивают наибольшую технико-экономическую эффективность (например, меньшие массо-габаритные параметры, стоимость и т.д.). Поэтому для отдельных видов техники разработаны различные комбинации этих принципов. Например, в машиностроении существует система агрегатно-модульного построения.

Принцип модульного построения впервые появился, по-видимому, в строительстве. Затем он был заимствован судостроителями («модульное судостроение»). Компоновка судов из унифицированных модулей конструктивных (панель, секция, блок) и функциональных (носовая и кормовая оконечности, надстройки в сборке со всем оборудованием) позволяет создавать суда различного назначения и размеров. Для судостроения особенно важно при этом сокращение времени на проектирование и постройку, затрат и возможность более быстро реагировать на запросы рынка.

Модульный принцип построения является основой общей научно-технической концепции современной робототехники [2]. Это объясняется тем, что в условиях непрерывно и быстро расширяющейся сферы применения средств робототехники и соответственно их номенклатуры модульное построение – единственный путь оперативного создания и промышленного выпуска новых типов этих средств с обеспечением необходимого технического уровня. Принцип модульного построения средств робототехники впервые был предложен и реализован в 1980-1982 годах в нашей стране в ЦНИИ РТК [2]. Были созданы системы унифицированных электромеханических, пневматических, аппаратных и программных модулей. В качестве примера в табл.1 приведен перечень модулей этой разработки. В настоящее время все ведущие фирмы, произво-