Закон полноты частей системы.

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие четырёх частей: двигателя, трансмиссии, рабочего органа и органа управления. Двигатель – часть ТС, предназначенная для накопления или преобразования одного вида энергии в другой. Трансмиссия – часть ТС, предназначенная для передачи (транспортирования) энергии к рабочему органу и (или) ее изменения. Рабочий орган – часть ТС, обеспечивающая выполнение главной полезной функции ТС. Система управления – часть ТС, предназначенная для согласования работы частей системы между собой и окружающей средой.

Двигатель через трансмиссию передает энергию инструменту, который взаимодействует с заготовкой. Заготовка (изделие) – любое тело, вещество или поле, взаимодействующие с рабочим органом. Система управления оказывает определенное воздействие на другие элементы ТС для достижения её главной полезной функции. Для синтеза технической системы необходимо наличие указанных четырех частей и их минимальная пригодность к выполнению функций системы. Элементов в ТС может быть больше, но наличие упомянутых четырех обязательно. Если хотя бы одна из перечисленных частей отсутствует, то это еще не ТС; если хотя бы одна часть не работоспособна, то и ТС в целом не пригодна к работе.

Закон полноты частей системы является уточнением общего свойства всех систем – структурированности (то есть наличия элементов системы и связей между ними). Он описывает структуру технических систем.

Пример.

В автомобиле рабочий орган – колесо; в трансмиссию входят коробка передач, карданные валы; функцию двигателя выполняет мотор; органами управления являются рулевая колонка, педали газа, тормоза и сцепления. На рис. 8 представлена связь между элементами ТС «металлорежущий станок». Наличие системы управления отражает тенденцию современных технических устройств к автоматизации.

Рис 8. Структура технической системы «станок» (по [4])

2.Закон увеличения степени идеальности.

Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени их идеальности.

Идеальность определяется следующей формулой:

I =

Где: I – идеальность; F – полезные функции, выполняемые сис-

темой; P – нежелательные эффекты и затраты.

Сумма в числителе возникает в том случае, если анализируется полисистема, то есть система, у которой несколько полезных функций. Для моносистемы в числителе будет только одно число. Аналогично для знаменателя. Формула носит качественный характер – редко удается явно вычислить величину I. Это возможно для некоторых технических систем, например, грузоподъемность автомобиля в числителе и расход бензина на сто километров в знаменателе.

Из формулы следует, что идеальность можно повысить либо за счет увеличения количества полезных функций, либо за счет снижения затрат и нежелательных эффектов.

Понятие идеальности связано с понятием идеального конечного результата, рассмотренного ранее. Чем выше идеальность, тем ближе система к ИКР.

.

Идеальная ТС – это система, масса, габариты и энергоемкость которой стремятся к нулю, а ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Другими словами, идеальной является система, которой нет, а ее главная полезная функция выполняется.

Различают два вида повышения идеальности систем:

1) масса, габариты, потребление энергии стремятся к нулю, а главная полезная функция систем остается неизменной;

2) главная полезная функция увеличивается, а масса, габариты, потребление энергии остаются неизменными.

Возможные способы повышения идеальности системы:

1. Свертывание отдельных частей системы. Осуществляется за счет объединения нескольких функций в одном элементе.

Пример.

Компьютер выполняет множество функций: редактирование текстов, прослушивание музыки, просмотр фильмов, выход в Интернет и т. д. Вы можете выступить в роли футуролога и предположить, какие еще функции компьютер начнет выполнять в ближайшее время. Через несколько лет Вы сможете сравнить свой прогноз с реальностью.

2. Устранение отдельных процедур, операций или процессов.

Пример.

На рисунок протектора автомобильной шины наносят слой цветной краски и фиксируют километраж, пройденный автомобилем, по истиранию нанесенного слоя. Таким образом исключается необходимость периодической проверки истирания протектора.

3. Увеличение количества функций, выполняемых системой.

Пример.

Мобильный телефон, давно перестал быть только средством общения. Помимо его основной функции можно, не задумываясь, назвать: калькулятор, будильник, теле-

фонную книгу, фотоаппарат – список можно продолжать.

4. Дешевая недолговечность вместо дорогой долговечности. Иногда лучше сделать дешевые вещи, которые легко заменить, чем дорогое устройство.

Пример.–

Оодноразовые шприцы.

Изменение свойств технических систем происходит по так называемой S-образной кривой (рис. 9). Название кривой следует из ее формы. По оси абсцисс отображается время, а по оси ординат – параметр, отражающий эффективность ТС (грузоподъемность авто-

мобиля, тактовая частота процессора и т. п.). Как видно из построения кривой, развитие технических систем происходит неравномерно:

P

1 2 3 4 τ

Рис. 9. S-образная кривая роста:

Р – параметр системы; t – время (по [2]).

участок I – «зарождение» системы (появление идеи и опытных образцов);

участок II – промышленное изготовление системы и её доработка в соответствии с требованиями рынка;

участок III – незначительное «дожимание» системы, как правило, основные параметры системы уже не меняются, но происходят «косметические» улучшения, чаще всего не существенные, касающиеся лишь внешнего вида или упаковки;

участок IV – стагнация, ухудшение определенных параметров системы либо несоответствие производительности системы новым условиям внешней среды, в которой она эксплуатируется.

Коммерческий потенциал техническая система представляет на втором этапе своего развития. На первом этапе еще требуются вложения в разработку, а на четвертом этапе устройство уже следует снимать с производства.

Сильнее всего идеальность возрастает на втором этапе развития ТС – участок II на рис. 9.

Прекращение изменений отдельной системы не означает остановки прогресса. Потребность удовлетворяется за счет развития других систем. Иными словами, выход технической системы на четвертый этап S-образной кривой означает, что нужно перестать ее улучшать.