Приведем примеры.
1. Создание системы из однородных элементов/систем.
1.1. Одинаковые системы.
Этот вид предусматривает объединение полностью одинаковых систем.
Пример 4.82. Карандаш
Наличие одинаковых карандашей позволяет не тратить время на заточку каждого карандаша. Эту операцию можно проделать заранее.
Пример 4.83. Винтовка
Раньше винтовки или мушкеты были однозарядными, чтобы убыстрить стрельбу использовали две или больше одинаковых винтовок. Из одной стреляли, другую в это время заряжали.
Пример 4.84. Электростанция
Электростанции объединяются в единую энергетическую систему. Тогда мощности этих электростанций можно использовать оптимально, распределяя нагрузку в соответствии с нуждами потребителей.
Пример 4.85. Вагон
Вагоны объединяются в железнодорожный состав.
Пример 4.86. Лихтеровоз
Буксир, как правило, везет одну баржу. Создали судно – лихтеровоз (рис. 4.44), которое перевозит много барж (лихтеров).
Рис. 4.44. Лихтеровоз
Пример 4.87. Обработка тонкого листа
Обработка торцевых поверхностей хрупких деталей (например, из тонкого листового стекла) достаточно сложна, и деталь легко сломать. Для того чтобы этот процесс сделать проще, бездефектным и более производительным детали объединили, склеивая их в единый блок. После обработки клей растворяют
1.2. Однородные системы со сдвинутыми характеристиками.
Элементами со сдвинутыми характеристиками называются однородные элементы с неодинаковыми параметрами, свойствами, характеристиками.
Объединение элементов в систему происходит аналогично объединению однородных элементов.
Пример 4.88. Карандаш
Карандаши разной жесткости или разного цвета. Аналогичный пример, набор шариковых ручек разного цвета объединение стержней или разного цвета чернил в капиллярных авторучках.
Пример 4.89. Винтовка
Использовали две или более винтовок с разными калибрами.
Пример 4.90. Обувь
Пара обуви или пара перчаток – типичный представитель элементов со сдвинутыми характеристиками. Первая обувь не имела специальной формы для левой и правой ноги. Они были полностью одинаковы.
Пример 4.91. Биметалл
Объединение металлов с различными коэффициентами температурного расширения в биметаллической пластине.
Пример 4.92. Катамаран
Объединение корпусов разных размеров и форм в катамаране и полимаране.
2. Создание системы из неоднородных элементов (систем).
2.1. Конкурирующие (альтернативные) системы.
Конкурирующая (альтернативная) система – это система, выполняющая одну и ту же функцию.
Такое объединение систем применяется в тех случаях, когда для выполнения той или иной функции имеется несколько разных путей, несколько физических принципов, а, следовательно, и систем. Объединение, также и в предыдущих случаях, производится таким образом, что недостатки каждого из элементов компенсируется, а преимущества складываются.
Пример 4.93. Карандаш
Для карандаша альтернативным элементом может быть авторучка (перьевая, шариковая, капиллярная), кисточка с красками и т. д.
Пример 4.94 Винтовка
Альтернативой винтовки может быть пистолет, гранатомет, арбалет и т. д.
Пример 4.95. Телескоп
Телескоп Максутова, объединяет линзовые и зеркальные оптические системы. У каждой из этих систем есть свои погрешности, когда эти системы были объединены, то погрешности взаимно компенсировали друг друга.
Пример 4.96. Турбовинтовой двигатель
Турбовинтовой двигатель, объединил преимущества реактивного и винтового двигателя.
Этот вид объединения систем часто применяется в тех случаях, когда одна система достигла своего потолка развития, а другая, более совершенная, еще не может заменить ее полностью.
2.2. Дополнительные системы
Дополнительные системы / элементы – это системы/элементы, выполняющие разные функции. Рассмотрим дополнительные элементы.
Пример 4.97. Карандаш
Дополнительными для карандаша являются: точилка и колпачок.
Карандаш объединяется с точилкой. Вместо колпачка делается убирающийся грифель.
Пример 4.98. Винтовка
Раньше для винтовки дополнительными были: емкость с порохом (пороховница), набор пуль, пыжи, шомпол и т. д. Теперь это: магазины с пулями, штык-нож, оптический прицел.
Пример 4.99. Мебель
Различного рода предметы, объединенные в мебельном гарнитуре.
Пример 4.100. Мотоцикл
Мотоцикл объединила велосипед, двигатель, баки и т. д.
Любое транспортное средство – это как минимум набор двигателя, движителя, системы управления и корпуса.
2.3. Антагонистические системы.
Антагонистические системы/элементы – это системы с противоположными свойствами или функциями. Объединение систем с противоположными функциями позволяет повысить управляемость надсистемы, произвольно менять ее параметры в широком диапазоне и наделить систему новыми функциями.
Пример 4.101. Карандаш
Функции, противоположные карандашу, выполняет резинка или типикс, позволяющие стирать или замазывать текст.
Пример 4.102. Память компьютера
У памяти имеются две противоположные функции – запись и стирание.
Пример 4.103. Кондиционер
В кондиционере имеются нагреватель и холодильник.
Пример 4.104. «Тормоз»
У транспортных средств имеются устройства, которые разгоняют и останавливают их.
У наземных транспортных средств функцию остановки выполняют тормоза. У воздушных и водных – это переключение тяги в противоположную сторону, у самолетов это может быть и парашют.
Развитие би- и полисистем
Дальнейшее развитие новых систем идет путем повышения их эффективностив двух направлениях:
1. Увеличением различия между элементами системы.
2. Развитием связей между элементами.
2.1. Система из практически самостоятельных, не связанных между собой элементов, не изменяющихся при объединении.
2.2. Система из частично измененных, согласованных между собой элементов, которые функционируют только вместе и только в данной системе. Это частично свернутая система.
2.3. Система полностью измененных элементов, которые работают только в данной моносистеме и отдельно применяться не могут.
Приведем примеры.
1. Увеличение различия между элементами системы.
Эффективность новых систем может быть повышена увеличением различий между элементами системы. Движение идет от однородных элементов к элементам со сдвинутыми характеристиками, к альтернативным элементам; к дополнительным элементам, а затем – к инверсным и, наконец, объединению всех возможных вариантов.
Продемонстрируем эту цепочку на примере карандаша, обобщив все описанные ранее варианты.
Пример 4.105. Карандаш
Объединение однородных элементов.
Одинаковые карандаши стоят на письменном столе в стакане. Мы их частично свернули, объединив в стакане.
Элементы со сдвинутыми характеристиками. Карандаши разной жесткости или разного цвета. На рис. 4.45 показаны полностью свернутые конструкции карандашей со сдвинутыми характеристиками. В одном карандаше имеется два цвета (красный и синий) рис. 4.45а (свернутая би-система) или много цветов рис. 4.45б (свернутая поли-система).
Рис. 4.45. Полностью свернутый карандаш со сдвинутыми характеристиками
Объединение разнородных элементов.
Альтернативные элементы. Авторучка. Частичное свертывание – набор авторучки и карандаша. Дополнительные элементы. Точилка и колпачок. Свертывание – выпускались автоматические цанговые карандаши с точилкой. Колпачок слал ненужным (свернутым) – грифель убирается. Инверсные элементы. Резинка и штрих (корректирующая жидкость). Свертывание – карандаш с резинкой. При объединении происходит свертывание элементов.
Выпускаются автоматические карандаши с тонкими грифелями. Эти грифели не нужно затачивать. Не нужен колпачок (грифель убирается). Функции точилки и колпачка полностью свернуты. В этом карандаше могут меняться и грифели (разной жесткости и разного цвета). Кроме того, в нем имеется и резинка. Это полностью свернутая система, включающая карандаш, резинку, отсутствующие точилку и колпачок.
Наконец все указанные элементы были полностьюсвернуты в моно-систему компьютер, который выполняет и многие другие функции.
2. Развитие связей между элементами.
Эффективность новых систем повышается развитием связей между элементами. Связь элементов изменяется от «нулевой», отсутствующей связи, т. е. от несвязанных между собой элементов системы, до сильных межэлементных связей. Дальнейшее развитие связей во многих системах происходит в соответствии с цепочкой дробления.
Кроме того, при объединении систем может происходить дальнейшее их развитие по линии упрощения. В результате возможны следующие варианты:
2.1. Система из практически самостоятельных, не связанных между собой элементов, не изменяющихся при объединении.
Пример 4.106. Винтовка
Отдельные винтовки. Один человек стрелял и другой в это время заряжал другую винтовку.
Пример 4.107. Карандаш
Отдельные карандаши. Один грифель сломался берут другой
2.2. Система из частично измененных, согласованных между собой элементов, которые функционируют только вместе и только в данной системе. Это частично свернутая система.
Пример 4.108. Двустволка
Два ствола, два курка, но один приклад. Имеет возможность осуществлять два выстрела. Это могут быть и разные патроны. Например, в одном дробь, в другом пуля (сдвинутые характеристики).
2.3. Система полностью измененных элементов, которые работают только в данной моносистеме и отдельно применяться не могут.
Пример 4.109. Автоматическая винтовка (автомат)
Автоматическая винтовка – это полностью свернутая система.
Пример 4.110. Микросхема
Сначала использовали отдельные радиодетали (транзисторы, сопротивления, конденсаторы и т. д.). В дальнейшем их объединили в микросхеме – полностью свернутая моносистема.
Итак, мы рассмотрели цепочку МОНО-БИ-ПОЛИ-СВЕРТЫВАНИЕ.
Переход к би- и поли-системе осуществляется с использованием механизма, описанного раньше (рис. 4.43). Могут использовать однородные и неоднородные системы.
Среди однородных используют:
– одинаковые системы;
– со сдвинутыми характеристиками.
К неоднородным относятся:
– альтернативные;
– инверсные;
– дополнительные.
Свертывание может быть: частичноеилиполное.
4.5.7. Закономерность увеличения степени согласованности
Закономерность увеличения степени согласованности является основным из законов эволюции технических систем. Структура этих законов показана на рис. 4.46.
Рис. 4.46. Структура закономерности эволюции систем
Структура закономерности согласования
Согласование проводится для недопущения вредных явлений или усиления полезных.
Закономерности согласования, который будет изложен ниже, был сформулирован В. Петровым в 1975—78 гг. Рассмотрим структуру закона согласования.
1. Объекты согласования:
1.1. Потребности.
1.2. Функции.
1.3. Принцип действия.
1.4. Система:
1.4.1. Структура:
1.4.1.1. Элементы.
1.4.1.2. Связи.
1.4.1.3. Форма.
1.4.1.4. Вещество.
1.4.2. Параметры.
1.4.3. Потоки.
1.5. Надсистема.
1.6. Окружающая среда.
1.7. Поля:
1.7.1. Энергия.
1.7.2. Информация:
1.7.2.1.Данные.
1.7.2.2.Знания.
2. Способы согласования:
2.1. Во времени.
2.2. В пространстве.
2.3. По условию.
2.4. Статическое (постоянное).
2.5. Динамическое (переменное).
Принцип действия должен согласовываться с главной функцией, внешней средой, надсистемой и системой.
Процесс согласования принципа действия с главной функцией системы – это обеспечение этой функции, т. е. это выбор принципа действия рабочего органа.
Пример 4.111. Транспортное средство
Главная функция транспортного средства – это перемещать груз или людей из одного пункта в другой. Это может быть выполнено по поверхности земли, под землей, по воздуху, по поверхности воды, под водой и в космосе.
Первоначально выбирается направление. Это согласование с внешней средой. Например, выбрали перемещение по поверхности земли.
Затем выбирается принцип действия перемещения по поверхности земли. Например, это может быть: перемещение по дороге, по рельсам, по пересеченной местности и т. д.
Принципы действия могут принципиально отличаться: движение с помощью колеса, гусениц, воздушной подушки, ног и т. д. Это согласование с надсистемой. Например, выбрали надсистему – дорогу. Тогда один из принципов действия может быть перемещение с помощью колеса.
Далее этот принцип действия нужно согласовать с системой.
В качестве системы могут быть: автомобиль, автобус, грузовик, трактор и т. д., например, выбрали автомобиль.
