Функционална структура. Описание на техническите системи

3.1. Общо определение за превозно средство 3.2. Функционалност

3.2.1. Цел-функция_ 3.2.2. нужда-функция_ 3.2.3. Функционален носител 3.2.4. Определение на функцията 3.2.5. Йерархия на функциите

3.3. Структура

3.3.1. Определение на структурата 3.3.2. Структурен елемент 3.3.3. Видове конструкции 3.3.4. Принципи на изграждане на конструкцията 3.3.5. форма 3.3.6. Йерархична структура на системите

3.4. Организация_

3.4.1. Обща концепция 3.4.2. Връзки 3.4.3. контрол 3.4.4. Фактори, които разрушават организацията 3.4.5. Значението на експериментирането в процеса на подобряване на организацията

3.5. Системен ефект (качество)

3.5.1. Свойства в системата 3.5.2. Механизъм на формиране на свойствата на системата

3.1. Общо определение за превозно средство

Смисълът на системния подход при изучаване на процесите на развитие в технологиите е да се разглежда всеки технически обект като система от взаимосвързани елементи, които образуват едно цяло. Линията на развитие е комбинация от няколко възлови точки - технически системи, които се различават рязко една от друга (ако се сравняват само една с друга); Между възловите точки има много междинни технически решения - технически системи с незначителни промени в сравнение с предишната стъпка на развитие. Системите сякаш „преливат“ една в друга, бавно се развиват, отдалечавайки се все повече и повече от първоначалната система, понякога се трансформират до неузнаваемост. Малките промени се натрупват и стават причина за големи качествени трансформации. За да се разберат тези закономерности, е необходимо да се определи какво представлява техническата система, от какви елементи се състои, как възникват и функционират връзките между частите, какви са последствията от действието на външни и вътрешни фактори и др. Въпреки огромното разнообразие, техническите системи имат редица общи свойства, характеристики и структурни особености, което ни позволява да ги разглеждаме като една група от обекти.

Какви са основните характеристики на техническите системи? Те включват следното:

системите се състоят от части, елементи, тоест те имат структура,

системите се създават за определени цели, тоест изпълняват полезни функции;

елементи (части) на системата имат връзки помежду си, свързани по определен начин, организирани в пространството и времето;

всяка система като цяло има някакво специално качество, неравен на простата сума от свойствата на съставните му елементи, в противен случай няма смисъл да се създава система (солидна, функционираща, организирана).

Нека изясним това прост пример. Да приемем, че трябва да създадете скица на престъпник. На свидетеля е дадена ясна цел: да се създаде система (фотопортрет) от отделни части (елементи), системата е предназначена да изпълнява много полезна функция. Естествено, частите на бъдещата система не са свързани случайно, те трябва да се допълват взаимно. Следователно има дълъг процес на подбор на елементи по такъв начин, че всеки елемент, включен в системата, да допълва предходния и заедно те биха увеличили полезната функция на системата, тоест биха увеличили сходството на портрета с оригинала. И изведнъж в един момент се случва чудо – качествен скок! - съвпадение на самоличността с външния вид на престъпника. Тук елементите са организирани в пространството по строго определен начин (невъзможно е пренареждане), свързани са помежду си и заедно дават ново качество. Дори свидетелят абсолютно точно да идентифицира отделно очите, носа и т.н. с фотомодели, тогава тази сума от „парчета от лицето“ (всеки от които е правилен!) не дава нищо - това ще бъде проста сума от свойствата на елементите. Само функционално прецизно свързани елементи осигуряват основното качество на системата (и оправдават нейното съществуване). По същия начин набор от букви (например A, L, K, E), когато се комбинират само по определен начин, дава ново качество (например FIR-tree).

ТЕХНИЧЕСКА СИСТЕМА е набор от подредени взаимодействащи елементи, който има свойства, които не се свеждат до свойствата на отделните елементи и е проектиран да изпълнява определени полезни функции.

Така техническата система има 4 основни (фундаментални) характеристики:

функционалност,

цялост (структура),

организация,

качество на системата.

Липсата на поне една характеристика не позволява обектът да се счита за техническа система. Нека обясним тези знаци по-подробно.

Техническа система (TS) е структура, образувана от взаимосвързани елементи, предназначени да изпълняват определени полезни функции. Функцията е способността на средството да прояви своето свойство (качество, полезност) при определени условия и да преобразува предмет на труда (продукт) в необходимата форма или размер.Появата на цел е резултат от осъзнаването на потребност. Потребността (постановка на проблема) е това, което трябва да се има (направи), а функцията е изпълнението на необходимостта от превозното средство. Възникването на потребностите, осъзнаването на целите и формулирането на функциите са процеси, протичащи в човека. Но действителната функция е въздействието върху предмета на труда (продукта) или услугата на дадено лице. Тоест, липсва междинно звено - работен орган. Това е носителят на функцията в чист вид. Работният орган (РО) е единственият функционален полезно за човекчаст от техническа система. Всички останали части са спомагателни. TS и възникват в първите етапи като работни органи (вместо органи на тялото и в допълнение към тях). И едва след това, за увеличаване на полезната функция. други части, подсистеми и спомагателни системи бяха „прикрепени“ към работното тяло.

Фигура 1. Пълна схематична диаграма на работещо превозно средство.
Пунктираната линия очертава състава на минимално ефективното превозно средство, което гарантира неговата жизнеспособност.

Комбинацията от елементи в едно цяло е необходима за получаване (формиране, синтез) на полезна функция, т.е. за постигане на поставената цел. Изготвянето на структура е програмиране на системата, определяща поведението на превозното средство, за да се получи полезна функция като резултат. Необходимата функция и избраният физически принцип за нейното изпълнение определят структурата. Структурата е набор от елементи и връзки между тях, които се определят от физическия принцип на изпълнение на необходимата полезна функция. Структурата, като правило, остава непроменена по време на работа, тоест при промяна на състоянието, поведението, операциите и всякакви други действия. Необходимо е да се прави разлика между два вида системни увеличения, получени чрез комбиниране на елементи в структура:
- системен ефект - непропорционално голямо увеличение (намаляване) на свойствата на елементите,
- качество на системата - поява на ново свойство, което никой от елементите не е имал преди включването им в системата.

Всяко превозно средство може да изпълнява няколко функции, от които само една е работна, за която съществува, останалите са спомагателни, съпътстващи, улесняващи изпълнението на основната. Определянето на основната функция на полезност (MPF) понякога е трудно. Това се обяснява с множеството изисквания към дадена система от над и отдолу разположени системи, както и от съседни, външни и други системи. Оттук и очевидната безкрайност на дефинициите на GPF (фундаменталната липса на покритие на всички свойства и връзки). Като се има предвид йерархията на функциите, GPF на тази система е изпълнението на изискванията на първата система от по-високо ниво. Всички други изисквания, тъй като се отдалечават от йерархичното ниво, от което произхождат, оказват все по-малко влияние върху тази система. Тези изисквания по-горе и подсистемата могат да бъдат изпълнени от други вещества и системи, не непременно от тази система. Тоест GPF на даден елемент се определя от системата, в която е включен.

За да определите по-точно системния ефект (системното качество) на дадено превозно средство, можете да използвате прост трик: трябва да разделим системата на нейните съставни елементи и да видим какво качество (какъв ефект) е изчезнало. Например, никоя от частите на самолета не може да лети отделно, точно както „скъсена“ система на самолета без крило, оперение или управление не може да изпълнява функцията си. Това, между другото, е убедителен начин да се докаже, че всички обекти в света са системи: разделете въглища, захар, игла - на какъв етап от разделянето те престават да бъдат себе си и губят основните си характеристики? Всички те се различават един от друг само по продължителността на процеса на разделяне - иглата престава да бъде игла, когато се раздели на две части, въглищата и захарта - когато се разделят на атом. Очевидно така нареченият диалектически закон за прехода на количествените промени в качествени отразява само съдържателната страна на по-общ закон - законът за формиране на системен ефект (системно качество).

Елемент – относителен цяла частсистема, която има определени свойства, които не изчезват, когато се отделят от системата. В системата обаче свойствата на един елемент не са равни на свойствата на един елемент. Сумата от свойствата на даден елемент в системата може да бъде по-голяма или по-малка от сумата от свойствата му извън системата. С други думи, някои от свойствата на даден елемент, включен в системата, се заличават или към елемента се добавят нови свойства. В преобладаващата част от случаите част от свойствата на даден елемент се неутрализира в системата; в зависимост от размера на тази част те говорят за степента на загуба на индивидуалност на елемента, включен в системата. елемент - минимална единицасистема, способна да изпълнява някои елементарна функция. Всички технически системи започват с един елемент, предназначен да изпълнява една елементарна функция. След това, с развитието на превозното средство, елементът се диференцира, тоест елементът се разделя на зони с различни свойства. От моноструктурата на даден елемент (камък, пръчка) започват да се открояват други елементи. Например, при превръщането на каменно длето в нож, работната зона и зоната на дръжката бяха разделени, а след това подобряването на специфичните свойства на всяка зона изискваше използването на различни материали (композитни инструменти). Трансмисията излезе от работното тяло и се разви.

Комуникацията е връзката между елементите на системата, това е реален физически (материален или полеви) канал за пренос на енергия, материя или информационни сигнали; Освен това няма нематериални сигнали, това винаги е енергия или материя. Основното условие за работата на комуникацията е "потенциалната разлика" между елементите, тоест градиентът на полето или веществото (отклонение от термодинамичното равновесие - принцип на Onsager). Когато има градиент движеща силапредизвиквайки поток от енергия или материя. Основни характеристики на комуникацията: физическа реализация и сила. Физическата реализация е вид вещество или поле, използвано в комуникацията. Мощността е интензивността на потока от материя или енергия. Комуникационната мощност трябва да бъде по-голяма от мощността на извънсистемните връзки, по-висока от нивото на шума на външната среда.

Йерархичният принцип на организация на структурата е възможен само в многостепенни системи (това е голям клас съвременни технически системи) и се състои в подреждането на взаимодействията между нивата от по-високо към по-ниско. Всяко ниво действа като мениджър по отношение на всички подлежащи и като контролирано, подчинено ниво по отношение на по-високото. Всяко ниво също е специализирано в изпълнението на специфична функция (GPF ниво). Няма абсолютно твърди йерархии, някои системи на по-ниски нива имат по-малка или по-голяма автономия по отношение на по-високите нива. В рамките на нивото връзките на елементите взаимно се допълват, те се характеризират с характеристики на самоорганизация (това се залага по време на формирането на структурата). Появата и развитието на йерархичните структури не е случайно, тъй като това е единственият начин за повишаване на ефективността, надеждността и стабилността на системи със средна и висока сложност. IN прости системиНе е необходима йерархия, тъй като взаимодействието се осъществява чрез директни връзки между елементите. IN сложни системидиректните взаимодействия между всички елементи са невъзможни (необходими са твърде много връзки), поради което директните контакти се поддържат само между елементи от едно и също ниво, а връзките между нивата са рязко намалени.

В природата и обществото теглото е системно. Всяка машина, жив организъм, обществото като цяло или негова отделна част е предприятие. фирма, офис, институция - представляват различни системи: технически, биологични, социални, включително социално-икономически. Системата обикновено се разбира като комплекс от взаимосвързани елементи, които образуват определена цялост. Този комплекс представлява специално единство с околната среда и е елемент от система от по-висок порядък. Елементите на всяка система от своя страна действат като системи от по-нисък ред. Елементите в реалните системи са действителни обекти, части, елементи и компоненти.

Разнообразието от технически, биологични, социални, включително социално-икономически системи може да бъде подредено, ако се класифицират, тоест разделят и след това се комбинират според определени характеристики. От многото методи за класификация най-често срещаната е класификацията, показана на фиг. 1.1.

По произходразграничават се системи: а) природни (естествени), например: звездни образувания, слънчева система, планети, континенти, океани; б) изкуствени, т.е. създадени от човешки труд (предприятия, фирми, градове, машини).

Изкуствените системи от своя страна могат да бъдат разделени на системи според конкретното съдържание: технически, технологични, информационни, социални, икономически и др. Сред последните се открояват системи като индустрия, регион, предприятие и цех. парцел и др.

Според обективността на битиетосистемите могат да бъдат: а) материални (съществуват обективно, т.е. независимо от човешкото съзнание): б) идеални („конструирани“ в човешкия ум под формата на хипотези, образи, идеи).

Според степента на връзка с околната средасистемите могат да бъдат: а) отворени: б) относително изолирани: в) затворени: г) изолирани.

В зависимост от времеторазграничават се системите: а) статистически, чиито параметри не зависят от времето; б) динамични, чиито параметри са функция на времето.

Според условността на действиетосистемите са: а) детерминирани; б) вероятностен. В първите системи една и съща причина винаги съответства на ясен, строг, недвусмислен резултат. Във вероятностните системи една и съща причина при едни и същи условия може да съответства на една от няколко възможни резултати. Пример за вероятностна система е персоналът на магазина, който идва на работа в различен състав всеки път.

По място в системната йерархияПрието е да се прави разлика между: а) суперсистеми; б) големи системи; в) подсистеми; г) елементи.

Сред създадените от природата системи се разграничават още: а) неживи; б) живи, включително хора. Системите, създадени от човека (антропогенни), могат да бъдат разделени на технически. човек-машина, социално-иконом.

Техническите системи включват системи, които са създадени от човека и са надарени със специфична функция или цел (например сгради, машини); към човек-машина - системи, в които един от елементите е човек, а целта е човек)’ се задава от техническа система. Човек в техническите системи се нарича оператор, тъй като той извършва операциите, които изискват от него да обслужва машината. Пилот на самолет, оператор на компютърен пулт. водачът в колата - теглото е системи човек-машина. Социално-икономическите системи се считат за системи, при които човек поставя задачи (поставя цели) не само за техническите системи, но и за хората, включени в тези системи като елементи. Имайте предвид, че социално-икономическите системи могат да съдържат както технически, така и човеко-машинни елементи.

От гледна точка на науката за управление социално-икономическите системи (СЕС) са най-сложните обекти. Въпреки богатия практически опит в управлението на такива системи, техният теоретичен апарат е в начален стадий и често е просто заимстван от теорията за управление на технически системи.

Разнообразието от форми не пречи на техническите, биологичните и социално-икономическите системи да имат редица общи черти и закономерности: те са динамични, характеризиращи се с причинно-следствена връзка на отделните елементи, наличие на управляващи и контролирани подсистеми и контролен параметър, усилваща способност (способността да се променя значително под въздействието на най-малките влияния), способността да се съхранява, предава и трансформира информация, обратна връзка на елементи, обща системапроцеси на управление и др.

Всички класове системи се характеризират с наличието на редица общи свойства, сред които е подходящо да се подчертае следното.

Свойство за цялост. Всички системи, като отделно цяло, са разделени на елементи, които съществуват само поради съществуването на цялото. В холистичната система елементите функционират заедно, като колективно осигуряват процеса на функциониране на системата като цяло. Приматът на цялото е основният постулат на теорията на системите.

Свойство за неадитивност. Това означава принципната несводимост на свойствата на една система до сумата от свойствата на нейните съставни елементи и неизводимостта на свойствата на цялото от свойствата на компонентите. Комбинираното функциониране на разнородни взаимосвързани елементи поражда качествено нови функционални свойства на цялото, които нямат аналог в свойствата на неговите елементи.

Свойство на синергия. Предполага се, че еднопосочността на действията на елементите повишава ефективността на системата и обратно. С други думи, за всяка система има набор от елементи, в който нейният потенциал винаги ще бъде значително по-голям от простата сума на потенциалите на съставните й елементи (хора, оборудване, технология, структура и т.н.). или значително по-малко. Ефектът на синергията между елементите се получава чрез плавно взаимодействие на системата с външната среда и елементите в системата.

Имот за възникване. Означава, че целите на елементите на системата не винаги съвпадат с целите на системата. Например, има различна ориентация на дейностите на служителите на иновативните служби на предприятието и маркетинговите специалисти.

Свойството на взаимозависимост и взаимодействие между системата и външната среда. Системата реагира на влиянието на последното, развива се под това влияние, запазвайки качествена сигурност и свойства, които осигуряват нейната относителна стабилност и адаптивност на функциониране.

Свойства на непрекъснатост на функционирането и еволюция. Системата съществува, докато всички процеси функционират. Взаимодействието на елементите определя характера на функциониране на системата като цяло и обратно. В същото време системата има способността да се развива (саморазвитие).

Свойството на приоритет на интересите на система от по-високо ниво над интересите на нейните елементи. Отделният работник в една социално-икономическа система не може да поставя собствените си интереси над интересите на тази система.

3.1. Общо определение за превозно средство

Смисълът на системния подход при изучаване на процесите на развитие в технологиите е да се разглежда всеки технически обект като система от взаимосвързани елементи, които образуват едно цяло. Линията на развитие е комбинация от няколко възлови точки - технически системи, които се различават рязко една от друга (ако се сравняват само една с друга); Между възловите точки има много междинни технически решения - технически системи с незначителни промени в сравнение с предишната стъпка на развитие. Системите сякаш „преливат“ една в друга, бавно се развиват, отдалечавайки се все повече и повече от първоначалната система, понякога се трансформират до неузнаваемост. Малките промени се натрупват и стават причина за големи качествени трансформации. За да се разберат тези модели, е необходимо да се определи какво е техническа система, от какви елементи се състои, как възникват и функционират връзките между частите, какви са последствията от действието на външни и вътрешни фактории т.н. Въпреки огромното разнообразие, техническите системи имат редица общи свойства, характеристики и структурни характеристики, което им позволява да се разглеждат като една група от обекти.

Какви са основните характеристики на техническите системи? Те включват следното:

• системите се състоят от части, елементи, тоест те имат структура,
• системите се създават за определени цели, тоест те изпълняват полезни функции;
• елементи (части) на системата имат връзки помежду си, свързани по определен начин, организирани в пространството и времето;
• всяка система като цяло има някакво специално качество, неравен на простата сума от свойствата на съставните му елементи, в противен случай няма смисъл да се създава система (солидна, функционираща, организирана).

Нека обясним това с прост пример. Да приемем, че трябва да създадете скица на престъпник. На свидетеля е дадена ясна цел: да се създаде система (фотопортрет) от отделни части (елементи), системата е предназначена да изпълнява много полезна функция. Естествено, частите на бъдещата система не са свързани случайно, те трябва да се допълват взаимно. Следователно има дълъг процес на подбор на елементи по такъв начин, че всеки елемент, включен в системата, да допълва предходния и заедно те биха увеличили полезната функция на системата, тоест биха увеличили сходството на портрета с оригинала. И изведнъж в един момент се случва чудо – качествен скок! - съвпадение на самоличността с външния вид на престъпника. Тук елементите са организирани в пространството по строго определен начин (невъзможно е пренареждане), свързани са помежду си и заедно дават ново качество. Дори свидетелят абсолютно точно да идентифицира отделно очите, носа и т.н. с фотомодели, тогава тази сума от „парчета от лицето“ (всеки от които е правилен!) не дава нищо - това ще бъде проста сума от свойствата на елементите. Само функционално прецизно свързани елементи осигуряват основното качество на системата (и оправдават нейното съществуване). По същия начин набор от букви (например A, L, K, E), когато се комбинират само по определен начин, дава ново качество (например FIR-tree).

ТЕХНИЧЕСКА СИСТЕМА е набор от подредени взаимодействащи елементи, който има свойства, които не се свеждат до свойствата на отделните елементи и е проектиран да изпълнява определени полезни функции.

Така техническата система има 4 основни (фундаментални) характеристики:

• функционалност,
• цялост (структура),
• организация,
• качество на системата.

Липсата на поне една характеристика не позволява обектът да се счита за техническа система. Нека обясним тези знаци по-подробно.

3.2. Функционалност

3.2.1. Предназначение - функция

В основата на всеки трудов процес, включително изобретателската работа, е концепцията за цел. Няма такова нещо като безцелно изобретение. В техническите системи целта се задава от човек и те са проектирани да изпълняват полезна функция. Още инженерът на древен Рим, Витрувий, заявява: „Машината е дървено устройство, което осигурява голяма помощ при вдигане на тежести.“ Целта е въображаем резултат, към който човек се стреми чрез задоволяване на нужда. По този начин синтезът на TS е целенасочен процес. Всяко текущо състояние може да има много последствия в бъдеще, абсолютното мнозинство от които са в съответствие с ентропийните процеси. Човек избира цел и по този начин драстично увеличава вероятността от събитията, от които се нуждае. Целенасочеността е еволюционно придобито (или дадено?...) умение за борба с ентропийните процеси.

3.2.2. Нужда - функция

Появата на цел е резултат от осъзнаване на потребност. Човекът се отличава от другите живи същества по това, че се характеризира с повишени претенции - много по-високи от възможностите на естествените органи. Потребността (постановка на проблема) е това, което трябва да се има (направи), а функцията е изпълнението на необходимостта от превозното средство.

Нуждата може да бъде задоволена от няколко функции; например необходимостта от обмен на продукти на труда - обмен в натура, по еквиваленти, парична система. По същия начин избраната функция може да бъде въплътена в няколко реални обекта; например пари - мед, злато, хартия, зъби от акула и др. И накрая, всеки реален обект може да бъде получен (синтезиран) по няколко начина или неговата работа може да се основава на различни физически принципи; например може да се получи хартия за пари различни начини, нанесете рисунката с боя, под формата на холограма и др. По този начин техническите системи по принцип имат множество пътищаразвитие. Човек все още по някакъв начин избира един път за задоволяване на нужда. Единственият критерий тук е минимален MGE (тегло, размери, енергийна интензивност); Иначе е невъзможно – човечеството винаги е било ограничено в наличните ресурси. Въпреки че този път често се вие, има много задънени разклонения и дори петли...

3.2.3. Функционален носител

Възникването на потребностите, осъзнаването на целите и формулирането на функциите са процеси, протичащи в човека. Но действителната функция е въздействието върху предмета на труда (продукта) или услугата на дадено лице. Тоест, липсва междинно звено - работен орган. Това е носителят на функцията в чист вид. RO е единствената част от техническата система, която е функционално полезна за хората. Всички останали части са спомагателни. TS и възникват в първите етапи като работни органи (вместо органи на тялото и в допълнение към тях). И едва след това, за увеличаване на полезната функция. други части, подсистеми и спомагателни системи бяха „прикрепени“ към работното тяло. Този процес може да се изобрази така:

Нека си представим (засега спекулативно), че и това е възможно обратен ход- като продължение на това.

Първата половина на процеса е разполагането на оборудването, втората е колапсът. Тоест човек като цяло има нужда от функция, а не от нейния носител...

За да се улесни преходът от функция към нейния носител - работното тяло на бъдещото превозно средство - е необходима точност в описанието на функцията. Колкото по-конкретна е описана функция, толкова повече допълнителни условия, колкото по-тесен е обхватът на средствата за нейното изпълнение, толкова по-дефинирана е ТС и нейната структура. Мощен ограничител на вариациите са идентифицираните модели на развитие на работните органи в автомобила.

3.2.4. Определение на функцията

Функционирането е промяна на свойствата, характеристиките и качествата на една система в пространството и времето. Функцията е способността на превозното средство да прояви своето свойство (качество, полезност) при определени условия и да преобразува предмет на труда (продукт) в необходимата форма или размер. . За да се определи функцията, е необходимо да се отговори на въпроса: какво прави това превозно средство? (за съществуващи превозни средства), или: какво трябва да прави превозното средство? (за синтезирани превозни средства).

3.2.5. Йерархия на функциите

Всяко превозно средство може да изпълнява няколко функции, от които само една е работна, за която съществува, останалите са спомагателни, съпътстващи, улесняващи изпълнението на основната. Определение основна полезна функция (GPF)понякога създава трудности. Това се обяснява с множеството изисквания към дадена система от над и отдолу разположени системи, както и от съседни, външни и други системи. Оттук и очевидната безкрайност на дефинициите на GPF (фундаменталната липса на покритие на всички свойства и връзки).

Пример: Йерархия от тухлени функции.

• GPF-1 единична тухла: запазва формата си, не се разпада, има определено тегло, структура, твърдост. Изискване от съседни системи (други тухли и хоросан в бъдещата стена): да имат правоъгълни ръбове, да се придържат към хоросана.
• GPF-2 стени: да се носи, да бъде вертикален, да не се деформира при промяна на температурата, влажността, натоварването, да защити нещо, да понесе товара от нещо. Тухлата трябва да отговаря на част от изискванията на GPF 2.
• GPF-3 у дома: трябва да създаде определени условия за вътрешна среда, защита от атмосферни влияния, имат определен външен вид. Тухлата трябва да отговаря на някои от тези изисквания.
• GPF-4 градове: определен архитектурен облик, климатични и национални характеристикии т.н.

Освен това непрекъснато нарастват изискванията към самата тухла: тя не трябва да абсорбира почвена влага, да има добри топлоизолационни свойства, звукопоглъщащи свойства, да е радиопрозрачна и т.н.

Така, GPF на тази система е изпълнението на изискванията на първата система от по-високо ниво. Всички останали изисквания, тъй като йерархичното ниво, от което произлизат, се отдалечава, оказват все по-малко влияние върху тази система. Тези изисквания по-горе и подсистемата могат да бъдат изпълнени от други вещества и системи, не непременно от тази система. Например, якостното свойство на тухла може да се постигне чрез различни добавки към оригиналната маса, а естетическото свойство чрез залепване на декоративни плочки към готовата стена; за GPF на тухлата (за да изпълни "изискванията" на стената) няма значение.

Това е, GPF на даден елемент се определя от системата, в която е включен. Същата тухла може да бъде включена в много други системи, където нейният GPF ще бъде напълно различен (или дори противоположен) на дадения по-горе.

Пример. Определете GPF на нагревателя.

• За какво е нагревателят? - загрявайте въздуха в къщата.
• Защо трябва да загрявате въздуха? - за да не пада температурата му под допустимата стойност.
• Защо понижаването на температурата е нежелателно? - осигуряване на комфортни условия за хората.
• Защо хората се нуждаят от удобни условия? - за намаляване на риска от разболяване и др.

Това е пътят нагоре в йерархията на целите – в суперсистемата. Функцията (целта), извикана на всеки етаж, може да се изпълнява от друго превозно средство. Нагревателят е част от системата: “къща-въздух-човек-отоплител” и изпълнява нейните “изисквания”.

Можете да слезете в йерархията:

• какво загрява въздуха? - топлинно поле;
• Какво произвежда топлинното поле? - нагревателна бобина;
• Какво действа върху бобината, за да произвежда топлина? - електричество;
• какво доставя електрически ток към бобината? - проводници и др.

И така, „изискването“ на NS за въздухонагревателя е да загрява въздуха. Какво прави нагревателят (работната му част е спирала)? - произвежда топлина, топлинно поле. Това е GPF на нагревателя - производство на топлина като "отговор" на "изискването" на суперсистемата. Тук топлинното поле е продукт, „произведен” от техническата система „нагревател”. GPF суперсистеми - осигуряване на комфортни условия за човека.

3.3. Структура

3.3.1. Определение на структурата

Съвкупността (целостта) от елементи и свойства е неразделна характеристика на системата. Комбинацията от елементи в едно цяло е необходима за получаване (формиране, синтез) на полезна функция, т.е. за постигане на поставената цел.

Ако дефинирането на функцията (целта) на системата до известна степен зависи от човека, то структурата е най-обективният признак на системата; тя зависи само от вида и материалния състав на елементите, използвани в превозното средство, т.к. както и върху общите закони на света, диктуващи определени методи на свързване, видове връзки и режими на функциониране на елементите в структурата. В този смисъл структурата е начин за взаимно свързване на елементи в една система. Изготвянето на структура е програмиране на системата, определяща поведението на превозното средство, за да се получи полезна функция като резултат. Необходимата функция и избраният физически принцип на нейното изпълнение недвусмислено определят конструкцията.

Структурата е набор от елементи и връзки между тях, които се определят от физическия принцип на изпълнение на необходимата полезна функция.

Структурата остава непроменена по време на работа, тоест при промяна на състояние, поведение, операции и всякакви други действия.

Ключът е структурата: елементи, връзки, неизменност във времето.

3.3.2. Структурен елемент

Елемент, система - относителни понятия, всяка система може да стане елемент на система от по-висок ранг и всеки елемент може да бъде представен и като система от елементи от по-нисък ранг. Например, болт (винт + гайка) е елемент на двигателя, който от своя страна е структурна единица(елемент) в системата на автомобила и др. Винтът се състои от зони (геометрични тела), като глава, цилиндър, резба, фаска; материалът на болта е стомана (система), състояща се от елементи от желязо, въглерод, легиращи добавки, които от своя страна се състоят от молекулярни образувания (зърна, кристали) и дори по-ниски - атоми, елементарни частици.

Елементът е относително цяла част от система, която има някои свойства, които не изчезват, когато се отделят от системата . В системата обаче свойствата на един елемент не са равни на свойствата на един елемент.

Сумата от свойствата на даден елемент в системата може да бъде по-голяма или по-малка от сумата от свойствата му извън системата. С други думи, някои от свойствата на даден елемент, включен в системата, се заличават или към елемента се добавят нови свойства. В преобладаващата част от случаите някои от свойствата на елемента се неутрализират в системата, сякаш изчезват; в зависимост от размера на тази част, те говорят за степента на загуба на индивидуалност на елемента, включен в системата.
Системата има някои от свойствата на елементите на нейните компоненти, но нито един елемент бивша системане притежава свойството на цялата система (системен ефект, качество). Кога пясъкът спира да бъде пясък? - на най-близкия горен или долен “етаж”: пясък - прах - молекули - атоми -...; пясък - камък - скала...; тук „пясъчните“ свойства се запазват частично при движение нагоре и веднага изчезват при движение надолу по „етажите“.

Елемент - минималната единица на система, способна да изпълнява някаква елементарна функция. Всички технически системи започват с един елемент, предназначен да изпълнява една елементарна функция. С увеличаване на GPP започва увеличаване (усилване) на някои свойства на елемента. След това идва диференциацията на елемента, тоест разделянето на елемента на зони с различни свойства. От моноструктурата на даден елемент (камък, пръчка) започват да се открояват други елементи. Например, при превръщането на каменно длето в нож, работната зона и зоната на дръжката бяха разделени, а след това подобряването на специфичните свойства на всяка зона изискваше използването на различни материали (композитни инструменти). Трансмисията излезе от работното тяло и се разви. След това двигателят, контролът и източникът на енергия се добавят към PO и Tr. Системата се разраства поради усложняването на нейните елементи, добавят се спомагателни подсистеми... Системата става тясно специализирана. Но идва момент на развитие, когато системата започва да поема функциите на съседни системи, без да увеличава броя на своите елементи. Системата става все по-универсална с постоянен и след това намаляващ брой елементи.

3.3.3. Видове конструкции

Нека подчертаем няколко структури, които са най-характерни за технологията:

1. Корпускулярен.
   Състои се от еднакви елементи, хлабаво свързани помежду си; изчезването на някои елементи почти няма ефект върху функцията на системата. Примери: ескадра кораби, пясъчен филтър.
2. "Тухла".
   Състои се от еднакви елементи, здраво свързани помежду си. Примери: стена, арка, мост.
3. Верига.
   Състои се от еднотипни шарнирни елементи. Примери: гъсеница, влак.
4. мрежа.
   Състои се от различни типове елементи, свързани помежду си директно или транзитно през други, или чрез централен (нодален) елемент (звездна структура). Примери: телефонна мрежа, телевизия, библиотека, отоплителна система.
5. Многократно свързани.
   Включва много кръстосани връзки в мрежовия модел.
6. Йерархичен.

Състои се от разнородни елементи, всеки от които е неразделна част от система от по-висок ранг и има връзки "хоризонтално" (с елементи от едно ниво) и "вертикално" (с елементи от различни нива). Примери: машина, кола, пушка.

Според вида на развитие във времето структурите са:

1. Разгъване. С течение на времето, когато GPF се увеличава, броят на елементите се увеличава.
2. Търкаляне. с течение на времето, с увеличаване или непроменена стойност на GPF, броят на елементите намалява.
3. Намаляване. в даден момент от времето броят на елементите започва да намалява с едновременно намаляване на GPF.
4. Унизително. намаляване на GPF с намаляване на връзките, мощността и ефективността.

3.3.4. Принципи на изграждане на конструкцията

Основната насока в процеса на системен синтез е получаването на бъдещо системно свойство (ефект, качество). Важно място в този процес заема етапът на избор (изграждане) на конструкцията.

„Формула“ на системата: За една и съща система могат да бъдат избрани няколко различни структури в зависимост от избрания физически принцип на изпълнение на GPF. Изборът на физически принцип трябва да се основава на минимизиране на M, G, E (маса, размери, енергоемкост) при запазване на ефективността.

Формирането на структура е в основата на системния синтез.

Някои принципи на формиране на структурата:

• принцип на функционалност,
• принцип на причинно-следствената връзка
• принцип на пълнота на частите,
• принцип на допълване.

Принцип на функционалностотразява предимството на функцията над структурата. Структурата се определя от предишния избор: Изборът на принципа на работа еднозначно определя структурата, така че те трябва да се разглеждат заедно. Действащият принцип (структура) е отражение на цел-функцията. Съгласно избрания принцип на работа трябва да се изготви функционална диаграма (възможно е в su-field форма).

Функционалната схема е изградена съгласно принцип на причинно-следствената връзка, тъй като всяко превозно средство се подчинява на този принцип. Функционирането на едно превозно средство е верига от действия-събития.

Всяко събитие в превозното средство има една (или няколко) причини и само по себе си е причина за последващи събития. Всичко започва с причина, така че важен момент- осигуряване на “стартиране” (включване) на каузата. За да направите това, трябва да са налице следните условия:

• предоставят външни условиякоито не пречат на проявата на действие,
• осигуряват вътрешни условия, при които се случва събитието (действието),
• осигурете отвън причина, тласък, „искра“ за „задействане“ на действие.

Основният момент при избора на принцип на действие е най-доброто прилагане на принципа на причинно-следствената връзка.

Надежден начин за изграждане на верига от действия - от крайното събитие до първоначалното; крайното събитие е действието, получено върху работното тяло, тоест изпълнението на функцията на превозното средство.

Основното изискване към структурата е минимална загуба на енергия и еднозначно действие (отстраняване на грешки), тоест добра енергопроводимост и надеждност на причинно-следствената верига.

При решаване на изобретателски задачи, след формулиране на ФП (физическо противоречие), възникват трудности при прехода към физическия принцип. Може би принципът на причинно-следствената връзка ще помогне тук. Физическото упражнение е заповед, крайно действие, необходимо е да се изгради верига от причини и следствия, водещи до физически ефект.

Принцип на пълнотата на частите (закон за пълнотата на частите на системата)може да се вземе за основа на първата конструкция функционална диаграма. Възможна е следната последователност от стъпки:

1. GPF е формулиран.
2. Определя се физическият принцип на действие на работния орган върху продукта.
3. PO се избира или синтезира.
4. Към работния елемент са „прикрепени“ трансмисия, двигател, източник на енергия и контролен елемент.
5. Функционална диаграма се изгражда с първо приближение: идентифицират се недостатъци и възможни повреди в диаграмата. Разработват се по-подробни диаграми, като се отчита йерархията на подсистемите. Подсистемите, които не изпълняват функции добре, се допълват с нови елементи.

Например:

Това е обичайният начин за разполагане на превозно средство, увеличавайки GPF чрез добавяне на нови полезни функционални подсистеми.

Известно увеличение на GPF е възможно чрез намаляване на вредните връзки и ефекти в подсистемите (без да ги усложнява).

Най-радикалният начин е идеализирането на ТС.

Принципът на допълванесе състои в специален начин на свързване на елементи, когато са включени в системата. Елементите трябва не само да са съгласувани по форма и свойства (за да имат фундаменталната възможност за взаимно свързване), но и да се допълват взаимно, взаимно да се подсилват, да добавят полезни свойства и взаимно да неутрализират вредните. Това е основният механизъм за възникване на системен ефект (качество).

3.3.5. форма

Формата е външното проявление на структурата на превозното средство, а структурата е вътрешното съдържание на формата. Тези две понятия са тясно свързани помежду си. В една техническа система един от тях може да преобладава и да диктува условията за изпълнение на другия (например формата на крилото на самолета определя неговата структура). Логиката на изграждане на структурата се определя основно от вътрешните принципи и функции на системата. Формата в повечето случаи зависи от изискванията на суперсистемата.

Основни изисквания към формата:

• функционален (форма на резбата и др.),
• ергономичен (дръжка на инструмента, седалка на водача и др.),
• технологични (простота и удобство на производство, обработка, транспортиране),
• експлоатационен (експлоатационен живот, здравина, издръжливост, лекота на ремонт),

естетически (дизайн, красота, „приятност“, „топлина“...).

3.3.6. Йерархична структура на системите

Йерархичен принцип на организацияструктурата е възможна само в многостепенни системи (това е голям клас съвременни технически системи) и се състои в подреждане на взаимодействията между нивата от по-високо към по-ниско. Всяко ниво действа като мениджър по отношение на всички подлежащи и като контролирано, подчинено ниво по отношение на по-високото. Всяко ниво също е специализирано в изпълнението на специфична функция (GPF ниво). Няма абсолютно твърди йерархии, някои системи на по-ниски нива имат по-малка или по-голяма автономия по отношение на по-високите нива. В рамките на нивото отношенията на елементите са равни помежду си, взаимно се допълват, имат характеристики на самоорганизация (те се залагат по време на формирането на структурата).

Появата и развитието на йерархичните структури не е случайна, тъй като това е единственият начин за повишаване на ефективността, надеждността и устойчивосттав системи със средна и висока сложност.

В простите системи йерархията не е необходима, тъй като взаимодействието се осъществява чрез директни връзки между елементите. В сложните системи директните взаимодействия между всички елементи са невъзможни (необходими са твърде много връзки), поради което директните контакти се поддържат само между елементи от едно и също ниво, а връзките между нивата са рязко намалени.

Типичен изглед на йерархична система: В табл. 1 показва имената на йерархичните нива в технологиите (Altshuller G.S. в книгата: Дръзки формули на творчеството. Петрозаводск, "Карелия", 1987 г., стр. 17-18).

маса 1

Ниво (ранг на превозното средство)	Име на системата	Пример	Аналог по природа
	Техносфера	Технология + хора + ресурси + система за потребление	Биосфера
		Цялото оборудване (всички отрасли)
	Технологичен клон	Транспорт (всички видове)
	Асоциация	Аерофлот, автотранспорт, железопътен транспорт
	Компания	Фабрика, метро, ​​летище	Организъм
		Локомотив, вагони, релсов път	Органи на тялото: сърце, бели дробове и др.
		Локомотив, кола, самолет
	Хетерогенен механизъм (набор от възли, който позволява прехвърлянето на енергия и материя от един тип в друг)	Електростатичен генератор, двигател с вътрешно горене	Молекули на ДНК, РНК, AFT
	Хомогенен механизъм (набор от възли, които пропускат енергия и материя, без да променят външния си вид)	Винтов крик, количка, ветроходно оборудване, часовник, трансформатор, бинокъл	Молекула на хемоглобина, способна да транспортира кислород
		Ос и две колела (появява се ново свойство - способност за търкаляне)	Сложни молекули, полимери
	Няколко подробности	Винт и гайка, ос и колело	Молекула, образувана от различни радикали, например: C2H5-C=O | ТОЙ
	Нехомогенна част (когато е разделена, образува различни части)	Винт, пирон	Асиметрична въглеродна верига: С-С-С-С-С-С- | СЪС
	Хомогенна част (когато е разделена, образува еднакви части)	Тел, ос, греда	Въглеродна верига: С-С-С-С-С-С-
	Хетерогенно вещество		Смеси, разтвори ( морска вода, въздух)
	Хомогенна субстанция	Химически чисто желязо	Просто вещество (кислород, азот)

Основни свойства на йерархичните системи

1. Двойственост на качествата на елементите в системата- елементът има едновременно индивидуални и системни качества.
   При влизане в системата елемент губи първоначалното си качество. Системното качество изглежда блокира проявлението на собствените качества на елементите. Но това никога не се случва напълно. Химичните съединения имат системни физикохимични свойства, но също така запазват свойствата на съставните си елементи. На това се основават всички методи за анализ на състава на съединенията (спектрален, ядрено-магнитен резонанс, рентгенов и др.). Колкото по-сложна е йерархичната структура (организация) на една система, толкова по-високи са нейните индивидуални качества, толкова по-ясно се проявяват в суперсистемата, толкова по-малко тя е свързана с други елементи (системи) на суперсистемата. На по-ниските нива елементите са опростени (системите не се нуждаят от „сложни“ неща, те се нуждаят от проста полезна функция). В резултат на това нещата губят своята оригиналност, специфична индивидуалност и стават безразлични към материалната си индивидуална форма.
   Загубата на индивидуалност е цената, „заплатена” от елементите за придобитата им способност да изразяват отделни аспекти на системните връзки в йерархията. (Както в обществото: човек в производството не е субект, не е уникален индивид, не е създател на своите обстоятелства, той функция, обект, нещо).
   Това свойство на йерархичните системи е причината за често срещания тип психинерция на изобретателя: той вижда едно (основно, системно) свойство на елемент и не вижда много от предишните му индивидуални свойства.
2. Диктат на горните нива над долните- основният йерархичен ред (аналог в обществото: единоначалие, авторитарно ръководство).
   Най-ниското ниво на йерархията е работният орган или неговата работна част, зона, повърхност (всяка подсистема има свой работен орган). Следователно всички управляващи въздействия (сигнали) и енергия задължително достигат до работния орган, принуждавайки го да функционира по строго определен начин. В този смисъл РО е най-подчинения елемент на системата. Нека припомним, че неговата роля в синтеза на TS е точно обратната: той диктува структурата за изпълнение на GPP.
   Често диктатът на горните нива се простира дори под работния орган; какво е под RO? - продукт. Техническите системи („за тяхно удобство“) диктуват какви трябва да бъдат продуктите. Това е "желанието" на технологията да се промени заобикаляща среда„по мярка“ е грешно, то е характерно само за съвременната, до голяма степен тромава и груба технология. Особено ясно се вижда несъответствието (несъответствието) на техническите системи („правилни“, „стандартни“) с природни обекти („неправилни“), с човешки занаяти и художествени продукти.
   Примери.
   Основната полезна функция на железопътния транспорт е обемът на превозите. Затова в много страни се провеждат изследвания върху отглеждането на квадратни домати (България), дини (Япония), картофи, моркови, цвекло, краставици и ананаси („Знанието е сила”, 1983, № 12, с. 32 ). Зеленчуците и плодовете на кубчета са по-лесни за опаковане и транспортиране.
   Яйчен "наденица" се произвежда в САЩ. Яйцата се разбиват, белтъците се отделят от жълтъка чрез центрофугиране и при замразяване се оформят на „наденица” (жълтъкът в центъра), ако ви трябва бъркано яйце, отрежете парче. От гледна точка на увеличаване на GPF (транспортиране на яйца) проблемът е решен.
   Като. 1 132 905: (БИ, 1985, № 1). Метод за приготвяне на картофи, зеленчуци и плодове за термична обработка: картофите се нарязват, преместват и кожата се отрязва от дъното; след това завъртете на 180 градуса, изравнете и отрежете отдолу и т.н. докато се обелят всички картофи.
   От френски хумор („Изобретател и новатор“, 1984, № 8, 3 страници на корицата): „Бих искал да предложа на вашата компания най-новото си изобретение. Това е машина за бръснене. Клиентът пуска няколко монети, залепва своята главата в дупката и две самобръсначки автоматично започват да бръснат неговата.
   - Но всеки човек има индивидуална структура на лицето... - За първи път - да!”
3. Нечувствителността на горните етажи към промените на долните и обратно, чувствителността на долните етажи към промените на горните.
   Промените на нивата на веществата и подсистемите от по-ниски рангове не засягат системното свойство (качество) на TS-NS от по-високи рангове.
   Пример.
   Принципът на телевизията вече е въплътен в първите механични системи. Новото системно свойство (предаване на изображение на разстояние) не се промени фундаментално при преминаване към лампови, транзисторни и микромодулни елементи. GPF се увеличи, но системното свойство не се промени фундаментално. Основното за суперсистемата е дали подсистемите изпълняват функциите си и какви материали и физически принципи е безразлично. Тази разпоредба има важни последици за изобретението. Да речем, че възникна проблемът с осигуряването на ефективно отстраняване на топлината от работещ трансформатор в тръбен телевизор (консумирана мощност 400 W). Изобретателят може да търси дълго време и по различни начини метод за отстраняване на топлината, да измисли нови подсистеми, да увеличи инсталираната мощност на трансформатора, за да намали температурата на нагряване и т.н. Ако обаче се качите на горния етаж (захранване), тогава проблемът може да бъде решен по съвсем различен начин (например превключване на режима на захранване) и при смяна на горния етаж (например смяна на верига на лампа с транзистор), този проблем може да бъде елиминиран напълно - в просто няма да има нужда от него (мощността ще падне, да речем, до 100 W).
4. Филтриране (маркиране) на полезни функции на йерархични нива.Правилно организираната йерархична структура подчертава полезна функция на всеки етаж, тези функции се събират (взаимно подсилват) на следващия етаж; при което вредни функциина всеки етаж се потискат или поне не се добавят нови към тях.

Основният принос към GPF се формира на долните етажи, като се започне от работното тяло. На следващите нива се получава повече или по-малко значително добавяне (усилване) на полезната функция. С увеличаването на броя на етажите растежът на GPF се забавя, така че системите с голям брой йерархични нива са неефективни (разходите на MGE започват да надвишават печалбата в GPF). Най-горното ниво на йерархията обикновено изпълнява само координационни функции; не трябва да има повече от едно такова ниво.

Колкото по-високо е нивото на йерархията, толкова по-мека е структурата, толкова по-малко твърди са връзките между елементите и толкова по-лесно е пренареждането и замяната им. На по-ниските нива има по-строга йерархия и връзки; структурата е строго определена от изискването за изпълнение на GPF. Невъзможно е, например, да поставите фитил в топлинна тръба извън корпуса; работните параметри на фитила и неговата структура са строго определени; на горните етажи, където функцията е преразпределение на топлината, рециркулация, регулиране и т.н., са възможни най-радикални преустройства.

3.4. Организация

3.4.1. Обща концепция

Задачата на TRTS е да разкрие закономерностите на синтеза, функционирането и развитието на техническите системи. Организацията е най-важният елемент и в трите периода от съществуването на системата. Организацията възниква едновременно със структурата. Всъщност, организацията е алгоритъм за съвместно функциониране на елементите на системата в пространството и времето.

Френски биолог от 18 век. Боне пише: „Всички части, които изграждат тялото, са толкова пряко и разнообразно свързани помежду си в областта на своите функции, че са неразделни една от друга, че връзката им е изключително тясна и че трябва да се появят едновременно. Артериите предполагат наличието на вени; функциите и на двете предполагат наличието на нерви; те от своя страна предполагат наличието на мозък, а последният предполага наличието на сърце; всяко отделно състояние е цяла поредица от състояния" (Gnedenko B.V. et al. др. За съвет в природата. М.: Знание, 1977, стр. 45).

Организацията възниква, когато между елементите възникват обективно естествени, последователни, стабилни във времето връзки (отношения); в този случай едни свойства (качества) на елемента се извеждат на преден план (работят, реализират се, засилват се), а други се ограничават, погасяват, маскират. Полезни свойствасе трансформират в процеса на работа във функции – действия, поведение .

Основното условие за възникване на организация е връзките между елементите и/или техните свойства да надвишават по мощност (сила) връзките с несистемни елементи.

С възникването на една организация ентропията в възникващата система намалява спрямо външната среда. Външната среда за автомобила най-често са други технически системи. Така че ентропията е организация, която е ненужна за даден GPF (нужда) („извънземна“ организация).

Степента на организираност отразява степента на предвидимост на поведението на системата по време на прилагането на GPF. Абсолютната предвидимост е невъзможна или възможна само за неработещи („мъртви“) системи. Пълна непредсказуемост – когато няма система, има дезорганизация. Сложността на една организация се характеризира с броя и разнообразието от елементи, броя и разнообразието от връзки и броя на йерархичните нива.

Сложността на организацията се увеличава с разгръщането на превозното средство и намалява с колапса; организацията, така да се каже, е „задвижвана“ в субстанцията. Когато се разгръщат върху полезни функционални подсистеми, принципите на организация се разработват (условия на взаимодействие, връзки и функции), след което организацията преминава на микро ниво (функцията на подсистемата се изпълнява от субстанцията).

3.4.2. Връзки

Комуникацията е връзката между елементите на системата.

Комуникацията е реален физически (материален или полеви) канал за пренос на Е (енергия), В (материя), И (информация); Освен това няма нематериална информация, винаги е E или V.

Основното условие за работата на комуникацията е "потенциалната разлика" между елементите, тоест градиентът на полето или веществото (отклонение от термодинамичното равновесие - принцип на Onsager). При градиент възниква движеща сила, която предизвиква потока E или B:

• температурен градиент - топлинен поток (топлопроводимост),
• концентрационен градиент - поток на материята (дифузия),
• градиент на скоростта - поток на импулса,
• градиент електрическо поле- електричество,

както и градиенти на налягане, магнитно поле, плътност и др.

Често при изобретателски проблеми е необходимо да се организира поток с градиент на „несамостоятелно“ поле. Например, потокът на вещество (нитинолови кухи топки) с температурен градиент - в задачата за изравняване на температурата по дълбочината на басейн. Основни комуникационни характеристики: физическо съдържание и мощност. Физическото съдържание е типът вещество или поле, използвано в комуникацията. Мощност - интензивността на потока B или E. Комуникационната мощност трябва да бъде по-голяма от мощността на извънсистемните връзки, над прага - нивото на шума на външната среда.

Връзките в системата могат да бъдат:

• функционално необходимо - за извършване на GPF,
• спомагателни - повишаване на надеждността,
• вреден, ненужен, излишен.

Според вида на връзката има: линейни, пръстеновидни, звездни, транзитни, разклонени и смесени.

Основни видове връзки в техническите системи:

	1. Елементарно
	а) едностранчив(полупроводник),
	б) отразяващ(възникнали под влияние външна причина),
	V) селективен(отсяване на ненужни потоци),
	G) изоставащ(със закъснение),
	д) положителен(увеличаване на мощността с увеличаване на "потенциалната разлика")
	д) отрицателен(намаляваща мощност с увеличаване на „потенциалната разлика“),
	и) неутрален(безразличен към посоката),
	з) нула,
	И) проектирани(по желание).
	2. Комбиниран.
	к) двустранно(напълно проводим)
	м) контра комуникация(пропорционално зависи от състоянието на елементите, между които се осъществява връзката; например полюсите на магнит или потенциалите на източник на ток),
	м) положителен обратенВръзка. (с увеличаване на мощността на едната връзка се увеличава силата на другата), механизмът на взаимно стимулиране на функциите води до увеличаване на процесите;
	О) отрицателна обратнаВръзка. (когато мощността на едната връзка се увеличава, мощността на другата намалява), стабилизиращ механизъм води до стабилно равновесие или до колебания около равновесната точка,
	П) двойно отрицателно обратнокомуникация или обратна връзка от типа на взаимно потисничество (с намаляването на силата на една връзка, силата на другата също намалява) води до нестабилно равновесие, завършващо със засилване на една от страните и потискане на другата.

При използване на комбинирани връзки системата придобива нови свойства. Помислете например за система от два елемента с отрицателна обратна връзка:

С увеличаването на потенциала А силата на положителната връзка 1 се увеличава, което води до увеличаване на потенциала B. Но отрицателна връзка 2 потиска потенциал А. Системата бързо достига състояние на стабилно равновесие. Когато връзка 1 е прекъсната, потенциал A се увеличава без потискане от B. Когато връзка 2 е прекъсната, потенциал A се увеличава и в същото време потенциал B се увеличава (положителна връзка).

В система от три елемента се появява още по-силно качество.

Когато потенциалът А се увеличава, В се увеличава, но връзка 4 потиска А; по протежение на връзка 2 B нараства, но чрез връзка 5 B намалява, а през връзка 6 B намалява и т.н. Тоест изтеглянето на всеки елемент от състоянието на равновесие бързо се потиска взаимно.

Когато някоя връзка е прекъсната, взаимното потискане също се случва бързо покрай други връзки. Същото се случва, когато две връзки са прекъснати.

В системата се създава стабилно равновесие, при което състоянието на елемента може само леко да се измести от равновесието.

Ето пример със същата комбинирана връзка (отрицателна). Други, още по-необичайни, ефекти възникват в системи с разнородни връзки, с голям брой елементи, с появата на напречни връзки (започващи от диагонала в квадрата). Необходимо е развитие, за да се „наложат“ тези видове връзки на веноанализата.

Увеличаването на степента на организация на системата директно зависи от броя на връзките между елементите. Развитието на връзките е отварянето на су-полета (повишаване на степента на су-поле). Как да увеличим броя на връзките в подполе? Два начина:

1. включване на системни елементи във връзка със суперсистеми,
2. включващи повече ниски ниваорганизация на подсистема или вещество.

Тъй като броят на връзките на елемент се увеличава, броят на полезните свойства на елементите се увеличава.

3.4.3. контрол

Един от важни свойстваорганизация - способността за управление, тоест промяна или поддържане на състоянието на елементите по време на работа на системата. Управлението се осъществява чрез специални връзки и представлява последователност от команди във времето. Контролът чрез стойностно отклонение е най-разпространеният и надежден метод.

3.4.4. Фактори, които разрушават организацията.

Тези фактори включват три групи вредни ефекти:

• външни (суперсистема, природа, човек),
• вътрешни (принудително или случайно взаимно подсилване на вредни свойства),
• ентропичен (самоунищожение на елементите поради ограничената продължителност на живота).

Външните фактори разрушават връзките, ако тяхната сила надвишава силата на вътрешносистемните връзки.

Първоначално в системата присъстват вътрешни фактори, но с течение на времето, поради нарушения в структурата, техният брой нараства.

Примери за ентропийни фактори: износване на части (отстраняване на част от веществото от системата), дегенерация на връзки (умора на пружини, ръжда).

3.4.5. Значението на експериментирането в процеса на подобряване на организацията

Експериментът е научно проведен експеримент с цел определяне на „болното“ място в автомобила при опит за увеличаване на GPF. Значението на експеримента: активна намеса във функционирането на превозното средство, създаване на специални условия, среда (промени във факторите на околната среда) и наблюдение на поведението (резултат) с помощта на специални методии средства.

Най-продуктивният пълномащабен експеримент е подходящ за по-голямата част от превозните средства (с изключение на големи и опасни атомни електроцентрали и др.).

Моделният експеримент е приемлив и надежден само за прости системи с добре прогнозирано поведение.

Само един пълномащабен експеримент може да доведе до най-важния страничен продукт - неочаквани резултати, често носещи нови знания.

Например, по време на тестов полет на един от безпилотните спътници, по време на тестване на спомагателни двигатели за спиране, сателитът неочаквано премина на друга орбита и никога не беше върнат на Земята. "Спомням си, че специалистите бяха много разстроени. И тогава С. П. Королев видя в непланирания преход на кораба от една орбита в друга първия опит за маневриране в космоса.
„И за да слезем на Земята“, каза главният дизайнер на асистентите си, „ще имаме кораби, когато е необходимо и където е необходимо.“ Колко сладки ще бъдат! Следващият път със сигурност ще го засадим.
Оттогава „като малки“ много космически кораби с различно научно и икономическо предназначение се върнаха на Земята“ (Покровски Б. Към зората. Правда, 1980 г., 12 юни).

3.5. Системен ефект (качество)

3.5.1. Свойства в системата

Всички елементи в системата и самата система като цяло имат редица свойства:

1. Конструктивно-материален: свойства на вещество, определени от неговия състав, вид на компонентите, физични характеристики (вода, въздух, стомана, бетон).
2. Структурно поле: например теглото е неразделна характеристика на всеки елемент, магнитни свойства, цвят.
3. Функционален: специализирани свойства, които могат да бъдат получени от различни комбинации материя-поле, стига да имат необходимата функция; например топлоизолационни рогозки.
4. Система: кумулативни (интегрални) свойства; за разлика от свойства 1-3, те не са равни на свойствата на елементите, включени в системата; тези свойства „внезапно“ възникват по време на формирането на системата; такова неочаквано увеличение е основната печалба при синтеза на ново превозно средство.

По-правилно е да се разграничат два вида системни увеличения:

• системен ефект- непропорционално голямо увеличение (намаляване) на свойствата на елементите,
• качество на системата- появата на ново свойство (суперсвойство - вектор от съществуващи свойства), което нито един от елементите не е имал преди включването им в системата.

Тази особеност в развитието на обективната реалност е забелязана от древните мислители. Например Аристотел твърди, че цялото винаги е по-голямо от сбора на неговите части. Богданов А.А. формулира тази теза за системи: системата разкрива известно увеличение на качествата, в сравнение с първоначалните дава известно супер качество (1912 г.).

За да определите по-точно системния ефект (качество) на дадено превозно средство, можете да използвате проста техника: трябва да разделите системата на съставните й елементи и да видите какво качество (какъв ефект) е изчезнало. Например, никоя от частите на самолета не може да лети отделно, точно както „скъсена“ система на самолета без крило, оперение или управление не може да изпълнява функцията си. Това, между другото, е убедителен начин да се докаже, че всички обекти в света са системи: разделете въглища, захар, игла - на какъв етап от разделянето те престават да бъдат себе си и губят основните си характеристики? Всички те се различават един от друг само по продължителността на процеса на разделяне - иглата престава да бъде игла, когато се раздели на две части, въглищата и захарта - когато се разделят на атом. Очевидно така нареченият диалектически закон за прехода на количествените промени в качествени отразява само съществената страна на един по-общ закон - закон за формиране на системния ефект (качество).

Пример за появата на системен ефект.

За последващо третиране на отпадъчни води от хидролизни инсталации са тествани два метода - озониране и адсорбция; Нито един от методите не даде желания резултат. Комбинираният метод даде невероятен ефект. Необходимите показатели са постигнати при намаляване на потреблението на озон и активен въглен 2-5 пъти в сравнение със само сорбция или само озониране (E.I. VNIIIIS Gosstroy СССР, серия 8, 1987 г., брой 8, стр. 11-15).

Във физиката ( физически ефектии явления) съдържа много примери за появата на системни свойства. Например, електромагнитното поле има свойството да се разпространява в пространството на неограничено разстояние и свойството да се самосъхранява - електрическите и магнитните полета нямат тези свойства поотделно.

Строго погледнато, всички естествени науки не се занимават с нищо повече от изучаване на системните закони за свързване на частите в едно цяло и законите на съществуването и развитието на това цяло. Натрупани са огромни знания, които разкриват специфични механизми за възникване на свръхкачества (системни ефекти) в живата и неживата природа – в химията, физиката, биологията, геологията, астрономията и др. Но все още няма обобщения - закони за цялата система.

3.5.2. Механизъм на формиране на свойствата на системата

Ето един прост „механичен“ пример за появата на системно свойство: да кажем, че трябва бързо да пресечете зона, пълна с тълпа от хора; Ясно е, че ще отделите много енергия и време за преодоляване на „търкането с тълпата“. Сега си представете, че тълпата по команда е образувала някаква подредена структура (например подредена в редици), тогава съпротивата срещу тичащия между редовете човек практически ще изчезне.

А. Богданов разсъждава по следния начин: "Най-типичният пример е интерференцията на вълните: ако вълните съвпадат, тогава двете вибрации дават четворна сила, ако не съвпадат, тогава светлина + светлина дава топлина. Среден случай: издигането на една вълна ще съвпадне наполовина с нарастването и половината с намаляването - в резултат на това просто добавяне, сумата от условията: интензитетът на светлината е двоен.Увеличаването или намаляването на сумата от свойствата на системата зависи от метода на комбинация (връзка, връзка)" (Обща организационна наука. (Тектология), т. 2. Механизмът на разминаване и дезорганизация. Партньорство " Книгоиздание на писателите в Москва ", М., типография Я.Г. Сазонов, 1917 г. , стр. 11).

Друг пример: скоростта на звука в течност, например във вода, е около 1500 м/сек, в газ (въздух) 340 м/сек; а в смес газ-вода (5% обемни газови мехурчета) скоростта пада до 30-100 м/сек.

Всеки елемент има много свойства. Някои от тези свойства се потискат по време на образуването на връзки, други, напротив, придобиват ясен израз; или: някои свойства се сумират, други се неутрализират. Има три възможни случая на системен ефект (качество):

• положителните свойства се добавят и взаимно се подсилват, отрицателните свойства остават непроменени (верига, пружина);
• положителните свойства се сумират, а отрицателните се унищожават взаимно (двама войници, притискайки гърбовете си, образуват кръгова отбрана, вредните „задни“ свойства са изчезнали);

Обърнатите отрицателни свойства (вредата, преобразувана в полза) се добавят към сбора на положителните свойства.

Техническият обект е наистина съществуващо устройство, метод или материал, създаден от човека и предназначен да задоволи определени нужди.

Всички технически обекти се състоят от елементи, които са неделими части от цялото. Ако функционирането на един елемент от техническия обект влияе върху функционирането на друг елемент, тогава такива технически обекти (за разлика от единиците) обикновено се наричат ​​технически системи (ТС).

Техническата система е набор от взаимосвързани елементи на технически обект, комбинирани за изпълнение на определена функция, като същевременно притежават свойства, които не могат да бъдат сведени до сумата от свойствата на отделните елементи.

Видове технически системи.

Елементите, които образуват една техническа система, са само относително неделими части от цялото. Например една дървообработваща машина включва много сложни части: рама, главно движение, подаване, базиране, настройка, регулиране, контролни и задвижващи механизми. В същото време, в система „дървообработващ цех“ с голям брой различни машини, отделна машина може да се счита за елемент, тоест за неделимо цяло. В тази връзка, по отношение на системата „машина“, се нарича „дървообработващ цех“. суперсистема, и горепосочените части на машината са подсистеми.За всяка система могат да се разграничат подсистема и суперсистема. За системата „механизъм на основното движение на машината“ части от корпуса на лагера, вала и режещия инструмент ще бъдат подсистеми, а машината ще бъде суперсистема. Някои системи изпълняват противоположни функции по отношение на дадена система. Те се наричат ​​антисистеми. Например, надводен кораб и подводница, двигател и спирачка са обекти, които функционират обратно.

Идеалът на техническите системи.

Техническите системи се развиват според закона на прогресивната еволюция. Това означава, че в системата на всяко поколение критериите за развитие се подобряват, докато се доближат до глобалния екстремум. Всяка техническа система се стреми към своя идеал, когато нейните параметри тегло, обем, площ и др. се доближават до крайности. Идеална техническа система е тази, която изглежда не съществува и нейните функции се изпълняват изцяло от самите тях. Законът за идеалността е ценен, защото подсказва в каква посока трябва да се развива една ефективна техническа система. Една система се счита за идеална, ако има едно или повече от следните свойства:

1. Размерите на системата се доближават или съвпадат с размерите на обекта, който се обработва или транспортира, а масата на системата е много по-малка от масата на обекта. Например в древността насипните материали са се съхранявали и транспортирали в глинени съдове, сега в торби.

2. Масата и размерите на техническата система или нейните основни функционални елементи трябва да са равни на нула, а в краен случай да са равни на нула, когато няма устройство, и необходима функцияизпълнени. Например, разделянето на дървесина на части се извършва с трион. Но сега се появиха лазерни системи за тези цели. Изглежда, че няма режещ инструмент, но функциите му се изпълняват.

3. Времето за обработка на даден обект клони към или е равно на нула (резултатът се получава веднага или моментално). Основният начин за реализиране на това свойство е интензифицирането на процесите, намаляването на броя на операциите и комбинирането им в пространството и времето.

4. Ефективността на идеалната система клони към единица, а консумацията на енергия клони към нула.

5. Всички части на една идеална система извършват полезна работа без прекъсване в пълната степен на своите дизайнерски възможности.

6. Системата работи безсрочно дълго времебез престой или ремонт.

7. Системата работи без човешка намеса.

8. Идеална система не осигурява вредно влияниевърху хората и околната среда