Пример 4.14. Автомобиль
К вещественнымэлементам относятся, например, все механические части, в частности, корпус, подвеска и т. п. К энергетическим элементам относятся топливо, топливный бак, двигатель, аккумулятор и т. д. К информационным элементам, например, относится элементы системы управления, обработки, хранения и передачи информации.
4.4.3. Закон проводимости потоков
Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является проход потоков вещества, энергии и информации к требуемому элементу системы.
Вещества, энергия и информация должны проходить от исходного элемента к требуемому элементу, совершая необходимые преобразования и выполняя соответствующие полезные функции.
Создание правильных потоков обеспечивает необходимую функциональность и работоспособность системы. Отсутствие хотя бы одного жизненно-важного потока делает систему не работоспособной.
Потоки могут быть:
– вещественные;
– энергетические;
– информационные.
Потоки
Вещественный поток обеспечивает транспортировку вещества в различных агрегатных состояниях (например, в твердом, гелеобразном, жидком и газообразном) или объектов. Транспортировкавеществможет осуществляться, например, по трубопроводам, с помощью транспортеров и т. п., а объектов с помощью транспортных средств, например, по железной дороге, с помощью автотранспорта, судов, самолетов, эскалаторов, транспортеров и т. д.
Энергетический потокдоставляет энергию от источника к требуемому элементу. Поток может, например, доставлять механическую, электрическую, химическую и другие виды энергии.
Информационный поток обеспечивает проход информации от системы управления к требуемым элементам и от них к системе управления. Информационный поток может осуществляться с помощью, например, проводов и всех видов беспроводной связи, по которым осуществляется передача информации, контроль и управление.
Пример 4.15. Телефон
Энергетический поток – это доставка электрической энергии от источника к рабочим органам (наушнику и микрофону) и системе управления.
Информационный поток – это доставка сигналов к рабочим органам, системе управления и обратно.
Пример 4.16. Автомобиль
Вещественный поток, например, передача топлива от бензобака к двигателю.
Энергетический поток – это доставка механической энергии от двигателя к рабочему органу – колесам; доставка топлива от бензобака к двигателю; доставка электрической энергии от аккумулятора или генератора к электрической системе автомобиля.
Информационный поток – это доставка сигналов от необходимых элементов к системе управления и обратно и т. д.
Пример 4.17.Вещество в твердом состоянии
Пневматическая подача сыпучих веществ, например, песка на расстояние по трубопроводам, пескоструйка, доставка шариков и т. п.
В производстве бетона в бетономешалку подается потоки веществ в твердом состоянии (цемента, песка, гравия) и в жидком состоянии (воды).
Пример 4.18. Вещество в жидком состоянии
Водопроводы, сточные потоки, нефтепроводы, системы подачи жидкого топлива, молокопроводы и т. п.
Пример 4.19. Вещество в гелеобразном состоянии
Системы подачи масел и смазок, транспортировка крема на парфюмерных фабриках и т. п.
Пример 4.20. Вещество в газообразном состоянии.
Разнообразные пневматические системы и трубопроводы с жатым воздухом, системы подачи кислорода, например, в больницах, системы создания вакуума и т. д.
Пример 4.21. Транспортировка объектов
Объекты могут транспортироваться:
– по земле;
– под землей;
– по воде;
– под водой;
– воздушным путем;
– в космосе;
– внутри помещений;
– внутри объекта;
– и т. д.
Для этого используются все виды транспортных средств. Внутри помещений, например, используют эскалаторы, лифты, пневматическую почту и т. д.
4.4.4. Закон минимального согласования частей и параметров системы
Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является минимальное согласование частей и параметров системы и системы с надсистемой.
Минимальное согласование проводится по функциям, структуре, соответствию структуры функциям и параметрическое согласование, обеспечивая необходимые взаимосвязи и взаимовлияния. Таким образом, согласование бывает:
– функциональное;
– структурное;
– функционально-структурное;
– параметрическое.
Функциональное согласование – это согласование функций между собой. Оно осуществляется при формировании функциональной модели для синтеза новых систем.
Функционально-структурное согласование – это соответствие структуры системы ее функциям, т. е. согласование структуры и функций.
Структурное согласование – это согласование элементов системы между собой. При этом выявляют их взаимосвязь и взаимовлияние друг на друга и на систему в целом, т. е. определяют соответствие этих элементов друг другу. Кроме того, согласовывают систему с надсистемой и внешней средой.
В минимальное согласование входит и параметрическое согласование.
Пример 4.22.Телефон
В первом телефонном аппарате Антонио Меучи (Antonio Meucci) микрофон и наушник были механически не связаны друг с другом и их подносили к уху и рту, поэтому это подходило для любого человека. Затем микрофон закрепили в корпусе, а наушник снимался, и его подносили к уху. Согласование ухудшилось, так как микрофон находился на определенной высоте, и кому-то было удобно, а кому-то – нет.
В дальнейшем создали трубку и расстояние между микрофоном и наушником стали рассчитывать на среднестатистического человека (расстояние между ухом и ртом). Поэтому для кого-то эта трубка была слишком большой, а для кого-то слишком маленькой. Это типичный пример несогласованности параметров (размера трубки и расстояния ото рта до уха).
В современных телефонах эту задачу решили с помощью чувствительности микрофона и громкой связи.
Пример 4.23.Телефон
Источник питания в телефоне согласуется со всеми элементами. На каждый из элементов подается необходимое для него напряжение. Согласование элементов системы (параметрическое согласование).
Пример 4.24.Телефон
В сотовых телефонах частота принимаемого и передаваемого сигнала согласована с частотой приемных и передающих устройств ретрансляторов. Согласование с надсистемой (параметрическое согласование).
4.4.5. Построение новой системы
4.4.5.1. Общий подход
Для построения новых систем используется системный подход (п.3.5), включающий системный анализ и системный синтез.
Системный анализ имеет два направления:
1. Выявление принципа действия, главной функции и потребности, которую удовлетворяет исследуемая система (3.5.2);
2. Выявление недостатков (3.5.3).
Новую систему можно строить для существующих или альтернативных принципов действия, функций и потребностей.
Альтернативные принципы действия можно найти, используя различные виды эффектов и трансфер технологий. Альтернативные функции можно выявить, применяя закономерности изменения функций. Альтернативные потребности можно выявить, используя закономерности развития потребностей.
Закономерности развития потребностей определяют тенденции их изменения. Это необходимо для определения функций и систем, с помощью которых можно удовлетворить возрастающие потребности. Эти закономерности могут использоваться для прогнозирования новых потребностей.
Закономерности развития потребностей включают:
– закономерность идеализации потребностей;
– закономерность динамизации потребностей;
– закономерность согласования потребностей;
– закономерность объединения потребностей;
– закономерность специализации потребностей.
Закономерности изменения функций описывают тенденции их изменения. Они связаны с закономерностями развития потребностей, но имеют и свою специфику, например, переход систем к поли-функциональности (многофункциональности – универсальности) или, наоборот, к моно-функциональности (одно-функциональности – специализации).
Закономерности изменения функций включат:
– закономерность идеализации функций;
– закономерность динамизации функций;
