Funkcionalna struktura. Opis tehničkih sistema

3.1. Opća definicija vozila 3.2. Funkcionalnost

3.2.1. Namjena-funkcija_ 3.2.2. Need-function_ 3.2.3. Nosač funkcije 3.2.4. Definicija funkcije 3.2.5. Hijerarhija funkcija

3.3. Struktura

3.3.1. Definicija strukture 3.3.2. Element strukture 3.3.3. Vrste konstrukcija 3.3.4. Principi građenja konstrukcija 3.3.5. Forma 3.3.6. Hijerarhijska struktura sistema

3.4. organizacija_

3.4.1. Opšti koncept 3.4.2. Veze 3.4.3. Kontrola 3.4.4. Faktori koji uništavaju organizaciju 3.4.5. Značaj eksperimentiranja u procesu unapređenja organizacije

3.5. Sistemski efekat (kvalitet)

3.5.1. Svojstva u sistemu 3.5.2. Mehanizam formiranja svojstava sistema

3.1. Opća definicija vozila

Smisao sistemskog pristupa prilikom proučavanja razvojnih procesa u tehnologiji je da se svaki tehnički objekat posmatra kao sistem međusobno povezanih elemenata koji čine jedinstvenu celinu. Razvojna linija je skup nekoliko čvornih tačaka - tehnički sistemi, oštro se razlikuju jedni od drugih (ako se uspoređuju samo jedni s drugima); Između čvornih tačaka nalaze se mnoga međutehnička rješenja - tehnički sistemi sa manjim promjenama u odnosu na prethodni korak razvoja. Čini se da se sistemi „prelijevaju“ jedan u drugi, polako se razvijaju, krećući se sve dalje i dalje od prvobitnog sistema, ponekad se transformirajući do neprepoznatljivosti. Male promjene se akumuliraju i postaju uzrok velikih kvalitativnih transformacija. Za razumevanje ovih obrazaca potrebno je utvrditi šta je tehnički sistem, od kojih elemenata se sastoji, kako nastaju i funkcionišu veze između delova, koje su posledice delovanja spoljašnjih i unutrašnjih faktora itd. Uprkos ogromnoj raznolikosti, tehnički sistemi imaju niz zajedničkih svojstava, karakteristika i strukturne karakteristike, što nam omogućava da ih smatramo jednom grupom objekata.

Koje su glavne karakteristike tehničkih sistema? To uključuje sljedeće:

sistemi se sastoje od delova, elementi, odnosno imaju strukturu,

sistemi se kreiraju za određene svrhe, odnosno obavljaju korisne funkcije;

elementi (dijelovi) sistema imaju veze jedni s drugima, povezani na određeni način, organizovani u prostoru i vremenu;

svaki sistem u cjelini ima neki poseban kvalitet, nejednak jednostavnom zbiru svojstava njegovih sastavnih elemenata, inače nema smisla stvarati sistem (čvrst, funkcionalan, organiziran).

Hajde da to razjasnimo jednostavan primjer. Recimo da trebate napraviti skicu kriminalca. Svedoku je zadat jasan cilj: da od pojedinačnih delova (elemenata) napravi sistem (fotoportret), sistem je namenjen da obavlja veoma korisnu funkciju. Naravno, dijelovi budućeg sistema nisu slučajno povezani, oni se moraju međusobno nadopunjavati. Dakle, postoji dug proces odabira elemenata na način da svaki element uključen u sistem nadopunjuje prethodni, a zajedno bi povećali korisnu funkciju sistema, odnosno povećali sličnost portreta sa original. I odjednom, u nekom trenutku, dogodi se čudo - kvalitativni skok! - podudarnost identiteta sa izgledom kriminalca. Ovdje su elementi organizirani u prostoru na strogo definiran način (nemoguće ih je preurediti), međusobno su povezani i zajedno daju novi kvalitet. Čak i ako svjedok apsolutno tačno identifikuje oči, nos itd. odvojeno. sa foto modelima, onda ovaj zbir "komada lica" (od kojih je svaki tačan!) ne daje ništa - to će biti jednostavan zbir svojstava elemenata. Samo funkcionalno precizno povezani elementi obezbeđuju glavni kvalitet sistema (i opravdavaju njegovo postojanje). Na isti način, skup slova (na primjer, A, L, K, E), kada se kombinuje samo na određeni način, daje novi kvalitet (na primjer, FIR-stablo).

TEHNIČKI SISTEM je skup uređenih elemenata u interakciji koji ima svojstva koja se ne mogu svesti na svojstva pojedinačnih elemenata i dizajniran je za obavljanje određenih korisnih funkcija.

Dakle, tehnički sistem ima 4 glavne (osnovne) karakteristike:

funkcionalnost,

integritet (struktura),

organizacija,

kvaliteta sistema.

Odsustvo najmanje jednog znaka ne dozvoljava da se objekat smatra tehničkim sistemom. Objasnimo ove znakove detaljnije.

Tehnički sistem (TS) je struktura koju čine međusobno povezani elementi, dizajnirani da obavljaju određene korisne funkcije. Funkcija je sposobnost vozila da manifestuje svoje svojstvo (kvalitet, korisnost) pod određenim uslovima i transformiše predmet rada (proizvod) u traženi oblik ili veličinu. Potreba (izjava problema) je ono što treba imati (učiniti), a funkcija je implementacija potrebe za vozilom. Pojava potreba, svijest o ciljevima i formuliranje funkcija su procesi koji se odvijaju u čovjeku. Ali stvarna funkcija je utjecaj na predmet rada (proizvod) ili uslugu na osobu. Odnosno, nedostaje posredna karika - radno tijelo. Ovo je nosilac funkcije u svom čistom obliku. Radno tijelo (RO) je jedino funkcionalno korisno za osobu dio tehničkog sistema. Svi ostali dijelovi su pomoćni. TS i nastali su u prvim fazama kao radni organi (umjesto organa tijela i pored njih). I tek onda, za povećanje korisne funkcije. ostali delovi, podsistemi i pomoćni sistemi su „prikačeni“ za radno telo.

Slika 1. Kompletan šematski dijagram radnog vozila.
Isprekidana linija ocrtava sastav minimalno efikasnog vozila koji osigurava njegovu održivost.

Kombinacija elemenata u jedinstvenu cjelinu neophodna je da bi se dobila (formiranje, sinteza) korisna funkcija, tj. da postignemo zacrtani cilj. Izrada strukture je programiranje sistema, specificiranje ponašanja vozila kako bi se dobila korisna funkcija kao rezultat. Potrebna funkcija i odabrani fizički princip za njenu implementaciju određuju strukturu. Struktura je skup elemenata i veza između njih, koji su određeni fizičkim principom implementacije tražene korisne funkcije. Struktura, u pravilu, ostaje nepromijenjena tokom rada, odnosno pri promjeni stanja, ponašanja, operacija i svih drugih radnji. Potrebno je razlikovati dva tipa povećanja sistema koji se dobijaju kombinovanjem elemenata u strukturu:
- sistemski efekat - nesrazmerno veliko povećanje (smanjenje) svojstava elemenata,
- kvalitet sistema - pojava novog svojstva koje nijedan element nije imao prije uključivanja u sistem.

Svako vozilo može obavljati više funkcija, od kojih je samo jedna radna, za koju postoji, ostale su pomoćne, prateće, olakšavajući obavljanje glavne. Određivanje glavne funkcije korisnosti (MPF) ponekad je teško. Ovo se objašnjava višestrukim zahtjevima koji se postavljaju na dati sistem od gore i ispod ležećih sistema, kao i susjednih, eksternih i drugih sistema. Otuda prividna beskonačnost definicija GPF-a (osnovni nedostatak pokrića svih svojstava i veza). Uzimajući u obzir hijerarhiju funkcija, GPF ovog sistema je ispunjenje zahtjeva prvog sistema višeg nivoa. Svi ostali zahtjevi, kako se udaljavaju od hijerarhijskog nivoa iz kojeg proizilaze, sve manje utiču na ovaj sistem. Ove gore navedene i podsistemske zahtjeve mogu ispuniti druge supstance i sistemi, ne nužno ovaj sistem. To jest, GPF elementa je određen sistemom u koji je uključen.

Da biste preciznije odredili sistemski efekat (sistemski kvalitet) datog vozila, možete koristiti jednostavan trik: moramo podijeliti sistem na njegove sastavne elemente i vidjeti koji je kvalitet (koji efekat) nestao. Na primjer, nijedan od dijelova aviona ne može letjeti odvojeno, kao što „krnji“ sistem aviona bez krila, repa ili kontrole ne može obavljati svoju funkciju. Ovo je, inače, uvjerljiv način da se dokaže da su svi objekti na svijetu sistemi: podijeli ugalj, šećer, igla - u kojoj fazi podjele oni prestaju biti oni sami i gube svoje glavne karakteristike? Svi se oni međusobno razlikuju samo po trajanju procesa podjele - igla prestaje biti igla kada se podijeli na dva dijela, ugljen i šećer - kada se podijeli na atom. Očigledno, takozvani dijalektički zakon prelaska kvantitativnih promjena u kvalitativne odražava samo suštinsku stranu općenitijeg zakona - zakona formiranja sistemskog efekta (sistemskog kvaliteta).

Element - relativan cijeli dio sistem koji ima određena svojstva koja ne nestaju kada se odvoji od sistema. Međutim, u sistemu svojstva elementa nisu jednaka svojstvima jednog elementa. Zbir svojstava elementa u sistemu može biti veći ili manji od zbira njegovih svojstava izvan sistema. Drugim riječima, neka svojstva elementa uključenog u sistem se gase ili se elementu dodaju nova svojstva. U ogromnoj većini slučajeva, dio svojstava elementa je neutraliziran u sistemu, ovisno o veličini ovog dijela, govore o stepenu gubitka individualnosti elementa uključenog u sistem; Element - minimalna jedinica sistem sposoban da izvede neke elementarna funkcija. Svi tehnički sistemi počeli su sa jednim elementom dizajniranim da obavlja jednu elementarnu funkciju. Zatim, kako se TS razvija, element se diferencira, odnosno element se dijeli na zone različitih svojstava. Iz monostrukture elementa (kamen, štap) počinju da se izdvajaju ostali elementi. Na primjer, prilikom pretvaranja kamenog dlijeta u nož, radna zona i zona drške su bile odvojene, a zatim je poboljšanje specifičnih svojstava svake zone zahtijevalo korištenje različitih materijala (kompozitnih alata). Transmisija je izašla iz radnog tijela i razvila se.

Komunikacija je odnos između elemenata sistema to je pravi fizički (materijalni ili poljski) kanal za prenos energije, materije ili informacijskih signala; Štaviše, nema nematerijalnih signala, to je uvijek energija ili materija. Glavni uvjet za funkcioniranje komunikacije je "razlika potencijala" između elemenata, odnosno gradijent polja ili tvari (odstupanje od termodinamičke ravnoteže - Onsagerov princip). Kada postoji gradijent pokretačka snaga izaziva protok energije ili materije. Glavne karakteristike komunikacije: fizička implementacija i snaga. Fizička implementacija je vrsta supstance ili polja koja se koristi u komunikaciji. Snaga je intenzitet protoka materije ili energije. Snaga komunikacije mora biti veća od snage vansistemskih veza, veća od nivoa buke u vanjskom okruženju.

Hijerarhijski princip organizacije strukture moguć je samo u sistemima na više nivoa (ovo je velika klasa savremenih tehničkih sistema) i sastoji se u redosledu interakcija između nivoa od višeg ka nižem. Svaki nivo djeluje kao menadžer u odnosu na sve osnovne i kao kontrolirani, podređeni nivo u odnosu na viši. Svaki nivo je takođe specijalizovan za obavljanje određene funkcije (GPF nivo). Ne postoje apsolutno krute hijerarhije, neki sistemi na nižim nivoima imaju manju ili veću autonomiju u odnosu na više nivoe. Unutar nivoa, odnosi elemenata se međusobno nadopunjuju, karakterišu ih karakteristike samoorganizacije (ovo se postavlja tokom formiranja strukture). Pojava i razvoj hijerarhijskih struktura nije slučajan, jer je to jedini način da se poveća efikasnost, pouzdanost i stabilnost u sistemima srednje i visoke složenosti. IN jednostavni sistemi Ah hijerarhija nije potrebna, jer se interakcija odvija kroz direktne veze između elemenata. IN složeni sistemi direktne interakcije između svih elemenata su nemoguće (potrebno je previše veza), stoga se direktni kontakti održavaju samo između elemenata istog nivoa, a veze između nivoa su naglo smanjene.

U prirodi i društvu težina je sistemska. Svaka mašina, živi organizam, društvo u cjelini ili njegov pojedinačni dio je preduzeće. firma, kancelarija, ustanova - zastupati razni sistemi: tehnički, biološki, društveni, uključujući socio-ekonomski. Sistem se obično shvata kao kompleks međusobno povezanih elemenata koji čine određeni integritet. Ovaj kompleks čini posebno jedinstvo sa okruženjem i element je više high order. Elementi bilo kojeg sistema, zauzvrat, djeluju kao sistemi nižeg reda. Elementi u stvarnim sistemima su stvarni objekti, dijelovi, elementi i komponente.

Raznolikost tehničkih, bioloških, društvenih, uključujući i društveno-ekonomske, sistema može se urediti ako se klasifikuju, odnosno podijele, a zatim kombinuju prema određenim karakteristikama. Od mnogih metoda klasifikacije, najčešća je klasifikacija prikazana na Sl. 1.1.

Po poreklu razlikuju se sistemi: a) prirodni (prirodni), na primjer: formacije zvijezda, solarni sistem, planete, kontinenti, okeani; b) veštački, tj. stvoreni ljudskim radom (preduzeća, firme, gradovi, mašine).

Veštački sistemi se, pak, mogu podeliti na sisteme prema specifičnom sadržaju: tehnički, tehnološki, informacioni, društveni, ekonomski i drugi. Među potonjima se ističu sistemi kao što su industrija, region, preduzeće i radionica. zaplet itd.

Prema objektivnosti postojanja sistemi mogu biti: a) materijalni (postoje objektivno, tj. nezavisni od ljudske svijesti): b) idealni („konstruirani“ u ljudskom umu u obliku hipoteza, slika, ideja).

Prema stepenu povezanosti sa okolinom sistemi mogu biti: a) otvoreni: b) relativno izolovani: c) zatvoreni: d) izolovani.

U zavisnosti od vremena razlikuju se sistemi: a) statistički, čiji parametri ne zavise od vremena; b) dinamički, čiji su parametri funkcija vremena.

Prema uslovljenosti radnje sistemi su: a) deterministički; b) vjerovatnoća. U prvim sistemima isti uzrok uvijek odgovara jasnom, strogom, nedvosmislenom rezultatu. U probabilističkim sistemima, jedan te isti uzrok pod istim uslovima može odgovarati jednom od nekoliko mogući rezultati. Primjer vjerovatnostnog sistema je osoblje radnje koje svaki put dolazi na posao u drugom sastavu.

Po mjestu u hijerarhiji sistema Uobičajeno je razlikovati: a) supersisteme; b) veliki sistemi; c) podsistemi; d) elementi.

Među sistemima koje je stvorila priroda izdvajaju se i: a) neživi; b) živi, ​​uključujući ljude. Sistemi koje je stvorio čovjek (antropogeni) mogu se podijeliti na tehničke. čovjek-mašina, socio-ekonomski.

Tehnički sistemi uključuju sisteme koje je stvorio čovjek i koji su obdareni specifičnom funkcijom ili svrhom (na primjer, zgrade, mašine); čovjek-mašina – sistemi u kojima je jedan od elemenata osoba, a cilj je osoba)“ postavlja tehnički sistem. Osoba u tehničkim sistemima naziva se operater, jer obavlja operacije koje od njega zahtijevaju servisiranje mašine. Pilot u avionu, operater za kompjuterskom konzolom. vozač u autu - težina je sistem čovjek-mašina. Društveno-ekonomski sistemi se smatraju sistemima u kojima osoba postavlja zadatke (predlaže ciljeve) ne samo za tehničke sisteme, već i za ljude uključene u te sisteme kao elemente. Imajte na umu da društveno-ekonomski sistemi mogu sadržavati i tehničke i čovjek-mašine elemente.

Sa stanovišta nauke o menadžmentu, društveno-ekonomski sistemi (SES) su najsloženiji objekti. Uprkos bogatom praktičnom iskustvu u upravljanju takvim sistemima, njihov teorijski aparat je u povojima i često je jednostavno pozajmljen iz teorije upravljanja tehničkim sistemima.

Raznolikost oblika ne sprečava tehničke, biološke i društveno-ekonomske sisteme da imaju niz zajedničke karakteristike i obrasci: dinamični su, karakterizirani uzročno-posljedičnim odnosom između pojedinih elemenata, prisustvom kontrolnog i kontroliranog podsistema i kontrolnog parametra, pojačavajućom sposobnošću (sposobnošću da se značajno mijenjaju pod utjecajem najmanjih utjecaja), sposobnošću skladištenja, prenose i transformišu informacije, povratne informacije o elementima, zajednički sistem procesi upravljanja itd.

Sve klase sistema karakterizira prisustvo niza zajedničkih svojstava, među kojima je prikladno istaknuti sljedeće.

Svojstvo integriteta. Svi sistemi, kao posebna cjelina, podijeljeni su na elemente koji postoje samo zbog postojanja cjeline. U holističkom sistemu, elementi funkcionišu zajedno, zajedno osiguravajući proces funkcionisanja sistema kao celine. Primat cjeline je glavni postulat teorije sistema.

Svojstvo neaditivnosti. To znači fundamentalnu nesvodljivost svojstava sistema na zbir svojstava njegovih sastavnih elemenata i neizvodljivost svojstava cjeline iz svojstava komponenti. Kombinovano funkcioniranje heterogenih međusobno povezanih elemenata dovodi do kvalitativno novih funkcionalnih svojstava cjeline, koja nemaju analoga u svojstvima njenih elemenata.

Svojstvo sinergije. Pretpostavlja se da jednosmjernost djelovanja elemenata povećava efikasnost sistema, i obrnuto. Drugim riječima, za svaki sistem postoji skup elemenata u kojima će njegov potencijal uvijek biti ili znatno veći od prostog zbira potencijala njegovih sastavnih elemenata (ljudi, oprema, tehnologija, struktura, itd.). ili znatno manje. Efekat sinergije između elemenata postiže se glatkom interakcijom sistema sa spoljašnjim okruženjem i elementima unutar sistema.

Emergence property. Znači da se ciljevi elemenata sistema ne poklapaju uvijek sa ciljevima sistema. Na primjer, postoji drugačija orijentacija aktivnosti zaposlenih u inovativnim službama preduzeća i stručnjaka za marketing.

Svojstvo međuzavisnosti i interakcije između sistema i spoljašnjeg okruženja. Sistem reaguje na uticaj potonjeg, razvija se pod tim uticajem, zadržavajući kvalitativnu sigurnost i svojstva koja obezbeđuju njegovu relativnu stabilnost i prilagodljivost funkcionisanja.

Svojstva kontinuiteta funkcioniranja i evolucije. Sistem postoji sve dok svi procesi funkcionišu. Interakcija elemenata određuje prirodu funkcionisanja sistema kao celine, i obrnuto. Istovremeno, sistem ima sposobnost razvoja (samorazvoja).

Svojstvo prioriteta sistemskih interesa je više visok nivo ispred interesa njenih elemenata. Pojedinačni radnik u društveno-ekonomskom sistemu ne može svoje interese staviti iznad interesa ovog sistema.

3.1. Opća definicija vozila

Smisao sistemskog pristupa prilikom proučavanja razvojnih procesa u tehnologiji je da se svaki tehnički objekat posmatra kao sistem međusobno povezanih elemenata koji čine jedinstvenu celinu. Razvojna linija je kombinacija nekoliko čvornih tačaka - tehničkih sistema koji se međusobno oštro razlikuju (ako se upoređuju samo jedni s drugima); Između čvornih tačaka nalaze se mnoga međutehnička rješenja - tehnički sistemi sa manjim promjenama u odnosu na prethodni korak razvoja. Čini se da se sistemi „prelijevaju“ jedan u drugi, polako se razvijaju, krećući se sve dalje i dalje od prvobitnog sistema, ponekad se transformirajući do neprepoznatljivosti. Male promjene se akumuliraju i postaju uzrok velikih kvalitativnih transformacija. Za razumijevanje ovih obrazaca potrebno je utvrditi šta je tehnički sistem, od kojih elemenata se sastoji, kako nastaju i funkcioniraju veze između dijelova, koje su posljedice djelovanja vanjskih i unutrašnji faktori, itd. Uprkos ogromnoj raznolikosti, tehnički sistemi imaju niz zajedničkih svojstava, karakteristika i strukturnih karakteristika, što nam omogućava da ih smatramo jednom grupom objekata.

Koje su glavne karakteristike tehničkih sistema? To uključuje sljedeće:

• sistemi se sastoje od delova, elementi, odnosno imaju strukturu,
• sistemi se kreiraju za određene svrhe, odnosno obavljaju korisne funkcije;
• elementi (dijelovi) sistema imaju veze jedni s drugima, povezani na određeni način, organizovani u prostoru i vremenu;
• svaki sistem u cjelini ima neki poseban kvalitet, nejednak jednostavnom zbiru svojstava njegovih sastavnih elemenata, inače nema smisla stvarati sistem (čvrst, funkcionalan, organiziran).

Objasnimo ovo jednostavnim primjerom. Recimo da trebate napraviti skicu kriminalca. Svedoku je zadat jasan cilj: da od pojedinačnih delova (elemenata) napravi sistem (fotoportret), sistem je namenjen da obavlja veoma korisnu funkciju. Naravno, dijelovi budućeg sistema nisu slučajno povezani, oni se moraju međusobno nadopunjavati. Dakle, postoji dug proces odabira elemenata na način da svaki element uključen u sistem nadopunjuje prethodni, a zajedno bi povećali korisnu funkciju sistema, odnosno povećali sličnost portreta sa original. I odjednom, u nekom trenutku, dogodi se čudo - kvalitativni skok! - podudarnost identiteta sa izgledom kriminalca. Ovdje su elementi organizirani u prostoru na strogo definiran način (nemoguće ih je preurediti), međusobno su povezani i zajedno daju novi kvalitet. Čak i ako svjedok apsolutno tačno identifikuje oči, nos itd. odvojeno. sa foto modelima, onda ovaj zbir "komada lica" (od kojih je svaki tačan!) ne daje ništa - to će biti jednostavan zbir svojstava elemenata. Samo funkcionalno precizno povezani elementi obezbeđuju glavni kvalitet sistema (i opravdavaju njegovo postojanje). Na isti način, skup slova (na primjer, A, L, K, E), kada se kombinuje samo na određeni način, daje novi kvalitet (na primjer, FIR-stablo).

TEHNIČKI SISTEM je skup uređenih elemenata u interakciji koji ima svojstva koja se ne mogu svesti na svojstva pojedinačnih elemenata i dizajniran je za obavljanje određenih korisnih funkcija.

Dakle, tehnički sistem ima 4 glavne (osnovne) karakteristike:

• funkcionalnost,
• integritet (struktura),
• organizacija,
• kvaliteta sistema.

Odsustvo barem jedne karakteristike ne dozvoljava da se objekat smatra tehničkim sistemom. Objasnimo ove znakove detaljnije.

3.2. Funkcionalnost

3.2.1. Namjena - funkcija

U srcu svakog radnog procesa, uključujući inventivni rad, je koncept svrhe. Ne postoji takva stvar kao besmisleni izum. U tehničkim sistemima, svrhu postavlja osoba i oni su dizajnirani da obavljaju korisnu funkciju. Već je inženjer starog Rima, Vitruvije, izjavio: „Mašina je drvena naprava koja pruža veliku pomoć pri dizanju utega.” Cilj je imaginarni ishod kojem se teži zadovoljavanjem neke potrebe. Dakle, sinteza TS je svrsishodan proces. Svako trenutno stanje može imati mnoge posljedice u budućnosti, od kojih je apsolutna većina u skladu sa entropijskim procesima. Osoba bira cilj i time dramatično povećava vjerovatnoću događaja koji su mu potrebni. Svrhovitost je evolucijski stečena (ili data?...) vještina u borbi protiv entropijskih procesa.

3.2.2. Potreba - funkcija

Pojava cilja je rezultat svijesti o potrebi. Čovjek se razlikuje od ostalih živih bića po tome što ga karakteriziraju povećani zahtjevi - mnogo veći od mogućnosti prirodnih organa. Potreba (izjava problema) je ono što treba imati (učiniti), a funkcija je implementacija potrebe za vozilom.

Potreba se može zadovoljiti sa nekoliko funkcija; na primjer, potreba za razmjenom proizvoda rada - razmjena u naturi, po ekvivalentima, monetarni sistem. Isto tako, odabrana funkcija može biti utjelovljena u nekoliko stvarnih objekata; na primjer, novac - bakar, zlato, papir, zubi ajkule itd. I na kraju, bilo koji pravi objekt može se dobiti (sintetizirati) na nekoliko načina ili se njegov rad može zasnivati ​​na različitim fizički principi; na primjer, može se dobiti papir za novac na razne načine, nanesite crtež bojom, u obliku holograma itd. Dakle, tehnički sistemi, u principu, imaju više puteva razvoj. Čovjek ipak nekako bira jedan put da ispuni neku potrebu. Jedini kriterij ovdje je minimalni MGE (težina, dimenzije, energetski intenzitet); Drugačije je nemoguće - čovječanstvo je uvijek bilo ograničeno u raspoloživim resursima. Mada, ovaj put je često vijugav, ima mnogo slepih krakova, pa čak i petlji...

3.2.3. Nosač funkcije

Pojava potreba, svijest o ciljevima i formuliranje funkcija su procesi koji se odvijaju u čovjeku. Ali stvarna funkcija je utjecaj na predmet rada (proizvod) ili uslugu na osobu. Odnosno, nedostaje posredna karika - radno tijelo. Ovo je nosilac funkcije u svom čistom obliku. RO je jedini dio tehničkog sistema koji je funkcionalno koristan za ljude. Svi ostali dijelovi su pomoćni. TS i nastali su u prvim fazama kao radni organi (umjesto organa tijela i pored njih). I tek onda, za povećanje korisne funkcije. ostali delovi, podsistemi i pomoćni sistemi su „prikačeni“ za radno telo. Ovaj proces se može prikazati ovako:

Zamislimo (za sada spekulativno) da je i to moguće obrnuti hod- kao nastavak ovoga.

Prva polovina procesa je raspoređivanje opreme, druga je kolaps. Odnosno, osobi je generalno potrebna funkcija, a ne njen nosilac...

Da bi se olakšao prijelaz sa funkcije na njen nosilac - radno tijelo budućeg vozila - neophodna je tačnost u opisu funkcije. Što je specifičnija funkcija opisana, to više dodatni uslovi, što je uži raspon sredstava za njegovu implementaciju, to je TS i njegova struktura definisaniji. Snažan limitator varijacije su identificirani obrasci razvoja radnih tijela unutar vozila.

3.2.4. Definicija funkcije

Funkcionisanje je promjena svojstava, karakteristika i kvaliteta sistema u prostoru i vremenu. Funkcija je sposobnost vozila da ispolji svoje svojstvo (kvalitet, korisnost) pod određenim uslovima i transformiše predmet rada (proizvod) u traženi oblik ili veličinu . Za određivanje funkcije potrebno je odgovoriti na pitanje: šta ovo vozilo radi? (za postojeća vozila), ili: šta vozilo treba da radi? (za sintetizovana vozila).

3.2.5. Hijerarhija funkcija

Svako vozilo može obavljati više funkcija, od kojih je samo jedna radna, za koju postoji, ostale su pomoćne, prateće, olakšavajući obavljanje glavne. Definicija glavna korisna funkcija (GPF) ponekad izaziva poteškoće. Ovo se objašnjava višestrukim zahtjevima koji se postavljaju na dati sistem od gore i ispod ležećih sistema, kao i susjednih, eksternih i drugih sistema. Otuda prividna beskonačnost definicija GPF-a (osnovni nedostatak pokrića svih svojstava i veza).

Primjer: Hijerarhija funkcija cigle.

• GPF-1 pojedinačna cigla: zadržava oblik, ne raspada se, ima određenu težinu, strukturu, tvrdoću. Zahtjevi susjednih sistema (ostale cigle i malter u budućem zidu): imati pravokutne ivice, prianjati uz malter.
• GPF-2 zidovi: nositi se, biti okomit, ne deformirati se pri promjenama temperature, vlažnosti, opterećenja, zaštititi nešto, podnijeti teret od nečega. Cigla mora ispunjavati dio zahtjeva GPF 2.
• GPF-3 kod kuće: mora stvoriti određene uslove za unutrašnje okruženje, zaštitu od vremenskih prilika, imaju određene izgled. Cigla mora ispuniti neke od ovih zahtjeva.
• GPF-4 gradova: određeni arhitektonski izgled, klimatski i nacionalne karakteristike itd.

Osim toga, zahtjevi za samu ciglu se stalno povećavaju: ne smije apsorbirati vlagu tla, mora imati dobra svojstva toplinske izolacije, svojstva upijanja zvuka, biti radio-transparentna itd.

dakle, GPF ovog sistema je ispunjenje zahtjeva prvog sistema višeg nivoa. Svi ostali zahtjevi, kako se hijerarhijski nivo sa kojeg potiču udaljavaju, sve manje utiču na ovaj sistem. Ove gore navedene i podsistemske zahtjeve mogu ispuniti druge supstance i sistemi, ne nužno ovaj sistem. Na primjer, može se postići svojstva čvrstoće cigle razni aditivi u izvornu masu, te svojstvo estetike lijepljenjem ukrasnih pločica na gotov zid; za GPF cigle (da bi se ispunili “zahtjevi” zida) nema razlike.

to je, GPF elementa je određen sistemom u koji je uključen. Ista cigla može biti uključena u mnoge druge sisteme, gdje će njen GPF biti potpuno drugačiji (ili čak suprotan) od gore navedenog.

Primjer. Odredite GPF grijača.

• Čemu služi grijač? - zagrijati zrak u kući.
• Zašto trebate zagrijati zrak? - tako da njegova temperatura ne padne ispod dozvoljene vrijednosti.
• Zašto je pad temperature nepoželjan? - obezbijediti ugodne uslove za ljude.
• Zašto su ljudima potrebni udobni uslovi? - da se smanji rizik od obolijevanja i sl.

Ovo je put do hijerarhije ciljeva - u supersistem. Funkciju (cilj) pozvanu na svakom spratu može obavljati drugo vozilo. Grejač je deo sistema: „kuća-vazduh-grejalica“ i ispunjava njegove „zahteve“.

Možete ići niz hijerarhiju:

• šta zagreva vazduh? - termičko polje;
• Šta proizvodi toplotno polje? - kalem za grijanje;
• Šta djeluje na zavojnicu da proizvodi toplinu? - električna struja;
• šta dovodi električnu struju u zavojnicu? - žice itd.

Dakle, "zahtjev" NS-a za grijač je zagrijavanje zraka. Šta radi grijač (radni dio mu je spirala)? - proizvodi toplotu, toplotno polje. Ovo je GPF grijača - proizvodnja topline kao “odgovor” na “zahtjeve” supersistema. Ovdje je toplotno polje proizvod koji „proizvodi“ tehnički sistem „grijač“. GPF supersistemi - obezbeđuju udobne uslove za ljude.

3.3. Struktura

3.3.1. Definicija strukture

Ukupnost (integritet) elemenata i svojstava je sastavna karakteristika sistema. Kombinacija elemenata u jedinstvenu cjelinu neophodna je da bi se dobila (formiranje, sinteza) korisna funkcija, tj. da postignemo zacrtani cilj.

Ako definicija funkcije (cilja) sistema u određenoj mjeri zavisi od osobe, onda je struktura najobjektivniji znak sistema ona zavisi samo od vrste i materijalnog sastava elemenata koji se koriste u vozilu, kao; kao i na opšte zakone sveta koji nalažu određene načine veze, vrste komunikacija i načini funkcionisanja elemenata u strukturi. U tom smislu, struktura je način međusobnog povezivanja elemenata u sistemu. Izrada strukture je programiranje sistema, specificiranje ponašanja vozila kako bi se dobila korisna funkcija kao rezultat. Tražena funkcija i odabrani fizički princip njene implementacije nedvosmisleno definiraju strukturu.

Struktura je skup elemenata i veza između njih, koji su određeni fizičkim principom implementacije tražene korisne funkcije.

Struktura ostaje nepromijenjena tokom rada, odnosno prilikom promjene stanja, ponašanja, operacija i svih drugih radnji.

Ključ je struktura: elementi, veze, nepromjenjivost u vremenu.

3.3.2. Element strukture

Element, sistem - relativni pojmovi, svaki sistem može postati element sistema višeg ranga, a bilo koji element može biti predstavljen i kao sistem elemenata nižeg ranga. Na primjer, vijak (vijak + matica) je element motora, koji zauzvrat jeste strukturna jedinica(element) u sistemu automobila itd. Vijak se sastoji od zona (geometrijskih tijela), kao što su glava, cilindar, navoj, ivica; Materijal vijka je čelik (sistem), koji se sastoji od elemenata željeza, ugljika, legirajućih aditiva, koji se zauzvrat sastoje od molekularnih formacija (zrna, kristali), pa čak i niže - atoma, elementarnih čestica.

Element je relativno cijeli dio sistema koji ima neka svojstva koja ne nestaju kada se odvoje od sistema . Međutim, u sistemu svojstva elementa nisu jednaka svojstvima jednog elementa.

Zbir svojstava elementa u sistemu može biti veći ili manji od zbira njegovih svojstava izvan sistema. Drugim riječima, neka svojstva elementa uključenog u sistem se gase ili se elementu dodaju nova svojstva. U ogromnoj većini slučajeva, neka svojstva elementa su neutralizovana u sistemu, kao da nestaju; u zavisnosti od veličine ovog dela govore o stepenu gubitka individualnosti elementa uključenog u sistem.
Sistem ima neka svojstva elemenata svojih komponenti, ali ne i jedan jedini element bivši sistem nema svojstvo cjelokupnog sistema (sistemski efekat, kvalitet). Kada pijesak prestaje biti pijesak? - na najbližem gornjem ili donjem "katu": pijesak - prašina - molekuli - atomi -...; pijesak - kamen - stijena...; ovdje su “pješčana” svojstva djelimično očuvana pri kretanju prema gore i odmah nestaju kada se spuštaju niz “podove”.

Element - minimalna jedinica sistema sposobna za obavljanje neke elementarne funkcije. Svi tehnički sistemi počeli su sa jednim elementom dizajniranim da obavlja jednu elementarnu funkciju. Sa povećanjem GPP-a počinje povećanje (jačanje) nekih svojstava elementa. Zatim dolazi do diferencijacije elementa, odnosno podjele elementa na zone različitih svojstava. Iz monostrukture elementa (kamen, štap) počinju da se izdvajaju ostali elementi. Na primjer, prilikom pretvaranja kamenog dlijeta u nož, radna zona i zona drške su bile odvojene, a zatim je poboljšanje specifičnih svojstava svake zone zahtijevalo korištenje različitih materijala (kompozitnih alata). Transmisija je izašla iz radnog tijela i razvila se. Zatim se motor, kontrola i izvor energije dodaju PO i Tr. Sistem raste zbog usložnjavanja njegovih elemenata, dodaju se pomoćni podsistemi... Sistem postaje visoko specijalizovan. Ali dolazi do tačke razvoja kada sistem počinje da preuzima funkcije susednih sistema bez povećanja broja njegovih elemenata. Sistem postaje sve univerzalniji sa konstantnim, a zatim opadajućim brojem elemenata.

3.3.3. Vrste konstrukcija

Istaknimo nekoliko struktura koje su najkarakterističnije za tehnologiju:

1. Corpuscular.
   Sastoji se od identičnih elemenata, međusobno labavo povezanih; nestanak nekih elemenata gotovo da ne utiče na funkciju sistema. Primjeri: eskadrila brodova, pješčani filter.
2. "Cigla".
   Sastoji se od identičnih elemenata međusobno čvrsto povezanih. Primjeri: zid, luk, most.
3. Lanac.
   Sastoji se od iste vrste zglobnih elemenata. Primjeri: gusjenica, voz.
4. Mreža.
   Sastoji se od različitih tipova elemenata koji su međusobno povezani direktno, ili u prolazu kroz druge, ili preko centralnog (čvornog) elementa (zvezdane strukture). Primjeri: telefonska mreža, televizija, biblioteka, sistem grijanja.
5. Višestruko povezan.
   Uključuje mnoge unakrsne veze u mrežni model.
6. Hijerarhijski.

Sastoji se od heterogenih elemenata, od kojih je svaki sastavni element sistema višeg ranga i ima veze "horizontalno" (sa elementima istog nivoa) i "vertikalno" (sa elementima različitim nivoima). Primjeri: alatna mašina, auto, puška.

Prema vrsti razvoja tokom vremena, strukture su:

1. Unfolding. Vremenom, kako se GPF povećava, broj elemenata se povećava.
2. Rolling. tokom vremena, sa povećanjem ili nepromenjenom vrednošću GPF, broj elemenata se smanjuje.
3. Smanjenje. u nekom trenutku, broj elemenata počinje da se smanjuje uz istovremeno smanjenje GPF-a.
4. Degradirajuće. smanjenje GPF-a sa smanjenjem konekcija, snage i efikasnosti.

3.3.4. Principi građenja konstrukcija

Glavna smernica u procesu sinteze sistema je dobijanje budućeg svojstva sistema (efekat, kvalitet). Važno mjesto u ovom procesu zauzima faza odabira (izgradnje) konstrukcije.

“Formula” sistema: Za isti sistem može se odabrati nekoliko različitih struktura u zavisnosti od izabranog fizičkog principa implementacije GPF-a. Izbor fizičkog principa treba da se zasniva na minimiziranju M, G, E (masa, dimenzije, energetski intenzitet) uz održavanje efikasnosti.

Formiranje strukture je osnova sinteze sistema.

Neki principi formiranja strukture:

• princip funkcionalnosti,
• princip uzročnosti
• princip kompletnosti delova,
• princip komplementarnosti.

Princip funkcionalnosti odražava primat funkcije nad strukturom. Struktura je određena prethodnim izborom: Izbor principa rada jedinstveno određuje strukturu, tako da se moraju razmatrati zajedno. Princip rada (struktura) je odraz ciljne funkcije. Prema odabranom principu rada, potrebno je izraditi funkcionalni dijagram (moguće u obliku su-polja).

Funkcionalni dijagram je izgrađen prema princip uzročnosti, budući da se svako vozilo pridržava ovog principa. Funkcionisanje vozila je lanac akcija-događaja.

Svaki događaj u vozilu ima jedan (ili više) uzroka i sam je uzrok narednih događaja. Sve počinje s razlogom, dakle važna tačka- osiguravanje “lansiranja” (uključenja) uzroka. Da biste to učinili, moraju biti prisutni sljedeći uslovi:

• obezbediti spoljni uslovi koji ne ometaju ispoljavanje radnje,
• obezbedi interne uslove pod kojima se događaj (radnja) odvija,
• pružiti izvana razlog, poticaj, “iskru” da se “pokrene” akcija.

Glavna stvar u odabiru principa djelovanja je najbolja implementacija principa uzročnosti.

Pouzdan način da se izgradi lanac akcija - od završnog događaja do početnog; završni događaj je radnja primljena na radno tijelo, odnosno implementacija funkcije vozila.

Osnovni zahtjev za konstrukciju je minimalan gubitak energije i jednoznačno djelovanje (eliminacija grešaka), odnosno dobra energetska provodljivost i pouzdanost uzročno-posljedičnog lanca.

Prilikom rješavanja inventivnih problema, nakon formulisanja FP (fizičke kontradikcije), nastaju poteškoće u prelasku na fizički princip. Možda će tu pomoći princip uzročnosti. Fizička vježba je naredba, konačna radnja, potrebna je za izgradnju lanca uzroka i posljedica koje vode do fizičkog efekta.

Princip potpunosti delova (zakon potpunosti delova sistema) može se uzeti kao osnova za prvu konstrukciju funkcionalni dijagram. Moguća je sledeća sekvenca koraka:

1. GPF je formulisan.
2. Određuje se fizički princip djelovanja radnog tijela na proizvod.
3. PO je odabran ili sintetiziran.
4. Prijenos, motor, izvor energije i upravljački element su "prikačeni" na radni element.
5. Funkcionalni dijagram se konstruira u prvoj aproksimaciji: identificiraju se nedostaci i mogući kvarovi u dijagramu. Detaljniji dijagrami se razvijaju, uzimajući u obzir hijerarhiju podsistema. Podsistemi koji ne obavljaju dobro funkcije dopunjeni su novim elementima.

na primjer:

Ovo je uobičajeni način postavljanja vozila, povećavajući GPF dodavanjem novih korisnih funkcionalnih podsistema.

Određeno povećanje GPF-a moguće je smanjenjem štetnih veza i efekata u podsistemima (bez njihovog komplikovanja).

Najradikalniji način je idealizacija TS.

Princip komplementarnosti sastoji se u posebnom načinu povezivanja elemenata kada su uključeni u sistem. Elementi moraju biti ne samo konzistentni u obliku i svojstvima (da bi imali temeljnu mogućnost međusobne povezanosti), već se i međusobno dopunjavaju, međusobno pojačavaju, dodaju korisna svojstva i međusobno neutrališu štetna. Ovo je glavni mehanizam za nastanak sistemskog efekta (kvaliteta).

3.3.5. Forma

Forma je spoljašnja manifestacija struktura vozila, a struktura je unutrašnji sadržaj forme. Ova dva koncepta su usko povezana. U tehničkom sistemu jedan od njih može dominirati i diktirati uslove za implementaciju drugog (npr. oblik krila aviona određuje njegovu strukturu). Logika izgradnje strukture uglavnom je određena unutrašnjim principima i funkcijama sistema. Forma u većini slučajeva zavisi od zahteva supersistema.

Osnovni zahtjevi za obrazac:

• funkcionalni (oblik konca, itd.),
• ergonomski (držač alata, vozačko sedište, itd.),
• tehnološki (jednostavnost i praktičnost proizvodnje, obrade, transporta),
• operativni (vek trajanja, čvrstoća, izdržljivost, lakoća popravke),

estetski (dizajn, lepota, „prijatnost“, „toplina“...).

3.3.6. Hijerarhijska struktura sistema

Hijerarhijski princip organizacije struktura je moguća samo u sistemima na više nivoa (ovo je velika klasa savremenih tehničkih sistema) i sastoji se u redosledu interakcija između nivoa od višeg ka nižem. Svaki nivo djeluje kao menadžer u odnosu na sve osnovne i kao kontrolirani, podređeni nivo u odnosu na viši. Svaki nivo je takođe specijalizovan za obavljanje određene funkcije (GPF nivo). Ne postoje apsolutno krute hijerarhije, neki sistemi na nižim nivoima imaju manju ili veću autonomiju u odnosu na više nivoe. Unutar nivoa, odnosi elemenata su međusobno jednaki, međusobno se nadopunjuju i imaju osobine samoorganizacije (uložene tokom formiranja strukture).

Pojava i razvoj hijerarhijskih struktura nije slučajan, jer je to jedini način da se poveća efikasnost, pouzdanost i održivost. u sistemima srednje i visoke složenosti.

U jednostavnim sistemima nije potrebna hijerarhija, jer se interakcija odvija kroz direktne veze između elemenata. U složenim sistemima direktne interakcije između svih elemenata su nemoguće (potrebno je previše veza), stoga se direktni kontakti održavaju samo između elemenata istog nivoa, a veze između nivoa su naglo smanjene.

Tipičan pogled na hijerarhijski sistem: U tabeli. 1 prikazuje nazive hijerarhijskih nivoa u tehnologiji (Altshuller G.S. u knjizi: Odvažne formule kreativnosti. Petrozavodsk, "Karelija", 1987, str. 17-18).

Tabela 1

Nivo (čin vozila)	Ime sistema	Primjer	Analogno u prirodi
	Tehnosfera	Tehnologija + ljudi + resursi + sistem potrošnje	Biosfera
		Sva oprema (sve industrije)
	Tehnološka grana	Transport (sve vrste)
	Udruženje	Aeroflot, autotransport, željeznički transport
	Enterprise	Fabrika, metro, aerodrom	Organizam
		Lokomotiva, vagoni, pruga	Organi tijela: srce, pluća itd.
		Lokomotiva, auto, avion
	Heterogeni mehanizam (skup čvorova koji omogućava prijenos energije i materije s jedne vrste na drugu)	Elektrostatički generator, motor sa unutrašnjim sagorevanjem	Molekuli DNK, RNK, AFT
	Homogeni mehanizam (skup čvorova koji omogućava energiju i materiju bez promjene njihovog izgleda)	Dizalica, kolica, oprema za jedrenje, sat, transformator, dvogled	Molekul hemoglobina sposoban da prenosi kiseonik
		Osovina i dva točka (pojavljuje se novo svojstvo - sposobnost kotrljanja)	Složeni molekuli, polimeri
	Par detalja	Vijak i matica, osovina i točak	Molekul formiran od različitih radikala, na primjer: C 2 H 5 -C=O | HE
	Nehomogeni dio (kada se odvoji, formira različite dijelove)	Šraf, ekser	Asimetrični karbonski lanac: S-S-S-S-S-S- | WITH
	Homogeni dio (kada se razdvoji, formira identične dijelove)	Žica, osovina, greda	Karbonski lanac: S-S-S-S-S-S-
	Heterogena supstanca		Smjese, rastvori ( morska voda, zrak)
	Homogena supstanca	Hemijski čisto gvožđe	Jednostavna supstanca (kiseonik, azot)

Osnovna svojstva hijerarhijskih sistema

1. Dvostrukost kvaliteta elemenata u sistemu- element istovremeno ima individualne i sistemske kvalitete.
   Ulaskom u sistem, element gubi svoj izvorni kvalitet. Čini se da sistemski kvalitet blokira ispoljavanje vlastitih kvaliteta elemenata. Ali to se nikada ne dešava u potpunosti. Hemijska jedinjenja imaju sistemska fizičko-hemijska svojstva, ali i zadržavaju svojstva svojih sastavnih elemenata. Sve metode za analizu sastava jedinjenja (spektralna, nuklearna magnetna rezonanca, rendgensko zračenje, itd.) zasnivaju se na tome. Što je hijerarhijska struktura (organizacija) sistema složenija, to su njegovi individualni kvaliteti veći, što se jasnije pojavljuju u nadsistemu, to je on manje povezan sa drugim elementima (sistemima) nadsistema. Na nižim nivoima, elementi su pojednostavljeni (sistemima nisu potrebne „složene“ stvari, potrebna im je jednostavna korisna funkcija). Kao rezultat toga, stvari gube svoju originalnost, specifičnu individualnost i postaju ravnodušne prema svom materijalnom individualnom obliku.
   Gubitak individualnosti je cijena koju „plaću“ elementi za svoju stečenu sposobnost da izraze pojedinačne aspekte sistemskih veza u hijerarhiji. (Kao u društvu: osoba u proizvodnji nije subjekt, nije jedinstvena individua, nije kreator svojih okolnosti, on funkcija, predmet, stvar).
   Ovo svojstvo hijerarhijskih sistema razlog je uobičajenog tipa psihinercije pronalazača: on vidi jedno (glavno, sistemsko) svojstvo elementa, a ne vidi mnoga njegova prethodna pojedinačna svojstva.
2. Diktat gornjih nivoa nad nižim- osnovni hijerarhijski poredak (analog u društvu: jedinstvo komandovanja, autoritarno vođstvo).
   Najniži nivo hijerarhije je radno tijelo ili njegov radni dio, zona, površina (svaki podsistem ima svoje radno tijelo). Stoga svi upravljački utjecaji (signali) i energija nužno dopiru do radnog tijela, prisiljavajući ga da funkcionira na strogo definiran način. U tom smislu, RO je najpodređeniji element sistema. Podsjetimo da je njegova uloga u sintezi TS-a upravo suprotna: diktira strukturu za implementaciju GPP-a.
   Često se diktati gornjih nivoa protežu čak i ispod radnog tijela; šta je ispod RO? - proizvod. Tehnički sistemi („zbog njihove pogodnosti“) diktiraju koji proizvodi treba da budu. To je "želja" tehnologije za promjenom okruženje„po sebi“ je pogrešno karakteristično samo za modernu, uglavnom nespretnu i grubu tehnologiju. Posebno je jasno vidljiva nedosljednost (nedosljednost) tehničkih sistema („ispravan“, „standard“) sa prirodnim objektima („neispravan“), sa ljudskim rukotvorinama i umjetnošću.
   Primjeri.
   Glavna korisna funkcija željezničkog saobraćaja je obim saobraćaja. Stoga se u mnogim zemljama provode istraživanja o uzgoju kvadratnog paradajza (Bugarska), lubenice (Japan), krompira, šargarepe, cvekle, krastavca i ananasa („Znanje je moć“, 1983, br. 12, str. 32 ). Povrće i voće u kockama lakše se pakuju i transportuju.
   "Kobasica" od jaja se proizvodi u SAD. Jaja se razbiju, bjelanjci se centrifugiranjem odvoje od žumanca, a kada se smrznu formiraju "kobasica" (žumance u sredini, ako vam treba kajgana, odrežite krišku); Sa stanovišta povećanja GPF-a (transport jaja), problem je riješen.
   A.s. 1 132 905: (BI, 1985, br. 1). Način pripreme krompira, povrća i voća za termičku obradu: krompir se iseče, pomera i odseče kožica sa dna; zatim okrenite za 180 stepeni, poravnajte i odrežite odozdo, itd. dok se sav krompir ne oguli.
   Iz francuskog humora („Izumitelj i inovator“, 1984, br. 8, 3 stranice korica): „Želim da ponudim vašoj kompaniji svoj najnoviji izum. Ovo je mašina za brijanje glavu u rupu i dva brijača automatski počinju da ga briju.
   - Ali svaka osoba ima individualnu strukturu lica... - Po prvi put - da!"
3. Neosetljivost gornjih spratova na promene na donjim i obrnuto, osetljivost donjih spratova na promene na gornjim.
   Promjene na nivoima supstanci i podsistema nižeg ranga ne utiču na sistemsko svojstvo (kvalitet) TS-NS viših rangova.
   Primjer.
   Princip televizije je već bio oličen u prvim mehaničkim sistemima. Novo svojstvo sistema (prenos slike na daljinu) nije se suštinski promenilo pri prelasku na elemente lampe, tranzistora i mikromodula. GPF se povećao, ali se sistemsko svojstvo nije suštinski promijenilo. Glavna stvar za supersistem je da podsistemi obavljaju svoje funkcije, a na kojim materijalima i fizičkim principima je svejedno. Ova odredba ima važne posljedice za pronalazak. Recimo da je nastao problem osiguravanja efikasnog odvođenja topline iz radnog transformatora u cijevnom TV-u (potrošnja energije 400 W). Izumitelj može dugo i na razne načine tražiti način odvođenja topline, smisliti nove podsisteme, povećati instaliranu snagu transformatora kako bi smanjio temperaturu grijanja itd. Međutim, ako se popnete na sprat iznad (napajanje), onda se problem može riješiti na potpuno drugačiji način (na primjer, prebacivanje načina napajanja), a pri promjeni na gornjem katu (na primjer, zamjenom kruga svjetiljke sa tranzistorskim) ovaj se problem može potpuno eliminirati - jednostavno neće biti potrebe (snaga će pasti, recimo, na 100 W).
4. Filtriranje (isticanje) korisnih funkcija na nivoima hijerarhije. Pravilno organizovana hijerarhijska struktura naglašava korisnu funkciju na svakom spratu, te se funkcije zbrajaju (međusobno pojačavaju) na sledećem spratu; u isto vreme štetne funkcije na svakom spratu su potisnute, ili im se barem ne dodaju nove.

Glavni doprinos GPF-u se formira na nižim etažama, počevši od radnog tijela. Na sljedećim nivoima dolazi do manje ili više značajnog dodavanja (jačanja) korisne funkcije. Kako se broj spratova povećava, rast GPF-a se usporava, pa su sistemi sa velikim brojem hijerarhijskih nivoa neefikasni (troškovi MGE-a počinju da premašuju dobit u GPF-u). Najviši nivo hijerarhije obično obavlja samo funkcije koordinacije, ne bi trebalo da postoji više od jednog nivoa.

Što je viši nivo hijerarhije, to je struktura mekša, veze između elemenata su manje krute i lakše ih je preurediti i zamijeniti. Na nižim nivoima postoji rigidnija hijerarhija i veze; struktura je striktno određena zahtjevima za ispunjavanje GPF-a. Nemoguće je, na primjer, postaviti fitilj u toplinsku cijev izvan kućišta; na gornjim etažama, gdje je funkcija preraspodjela topline, recirkulacija, regulacija itd., moguća su najradikalnija preuređivanja.

3.4. Organizacija

3.4.1. Opšti koncept

Zadatak TRTS-a je da otkrije obrasce sinteze, funkcionisanja i razvoja tehničkih sistema. Organizacija je najvažniji element u sva tri perioda postojanja sistema. Organizacija nastaje istovremeno sa strukturom. u suštini, organizacija je algoritam za zajedničko funkcionisanje elemenata sistema u prostoru i vremenu.

Francuski biolog iz 18. veka. Bonnet je napisao: „Svi dijelovi koji čine tijelo toliko su direktno i raznoliko povezani jedni s drugima u polju svojih funkcija da su međusobno neodvojivi, da je njihov odnos izuzetno blizak i da su se morale pojaviti istovremeno pretpostavljaju prisustvo vena; obe funkcije pretpostavljaju prisustvo nerava, a ovo drugo pretpostavlja prisustvo srca; al. Za savjete u prirodi M.: Znanie, 1977, str.

Organizacija nastaje kada između elemenata nastaju objektivno prirodne, dosledne, vremenski stabilne veze (odnosi); u ovom slučaju neka svojstva (kvalitete) elementa dolaze do izražaja (rade, ostvaruju se, jačaju), dok se druga ograničavaju, gase, maskiraju. Korisna svojstva pretvaraju se u procesu rada u funkcije - radnje, ponašanje .

Glavni uslov za nastanak organizacije je da veze između elemenata i/ili njihova svojstva moraju po snazi ​​(snazi) premašiti veze sa nesistemskim elementima.

Sa nastankom organizacije, entropija u sistemu u nastajanju opada u poređenju sa spoljašnjim okruženjem. Eksterno okruženje za vozilo najčešće su drugi tehnički sistemi. Dakle, entropija je organizacija koja je nepotrebna za datu GPF (potrebu) („vanzemaljska” organizacija).

Stepen organizacije odražava stepen predvidivosti ponašanja sistema tokom implementacije GPF-a. Apsolutna predvidljivost je nemoguća, ili moguća samo za neradne („mrtve“) sisteme. Potpuna nepredvidljivost - kada nema sistema, postoji neorganizovanost. Složenost organizacije karakteriše broj i raznovrsnost elemenata, broj i raznovrsnost veza i broj nivoa hijerarhije.

Složenost organizacije se povećava sa razvojem vozila i smanjuje se s kolapsom, organizacija je, takoreći, „uvučena“ u supstancu. Kada se rasporede na korisne funkcionalne podsisteme, razrađuju se principi organizacije (uslovi interakcije, veze i funkcije), zatim organizacija prelazi na mikro nivo (funkciju podsistema obavlja supstanca).

3.4.2. Veze

Komunikacija je odnos između elemenata sistema.

Komunikacija je pravi fizički (materijalni ili terenski) kanal za prenos E (energija), B (materija), I (informacija); Štaviše, nematerijalne informacije nema, uvijek je E ili V.

Glavni uvjet za funkcioniranje komunikacije je "razlika potencijala" između elemenata, odnosno gradijent polja ili tvari (odstupanje od termodinamičke ravnoteže - Onsagerov princip). Sa gradijentom nastaje pokretačka sila koja uzrokuje protok E ili B:

• temperaturni gradijent - toplotni tok (toplotna provodljivost),
• gradijent koncentracije - protok materije (difuzija),
• gradijent brzine - protok impulsa,
• gradijent električno polje- električna struja,

kao i gradijenti pritiska, magnetnog polja, gustine itd.

Često je u inventivnim problemima potrebno organizovati tok sa gradijentom „ne-ja“ polja. Na primjer, strujanje tvari (nitinol šuplje kuglice) s temperaturnim gradijentom - u problemu izjednačavanja temperature po dubini bazena. Glavne karakteristike komunikacije: fizički sadržaj i snaga. Fizički sadržaj je vrsta supstance ili polja koji se koristi u komunikaciji. Snaga - intenzitet protoka B ili E. Snaga komunikacije mora biti veća od snage vansistemskih veza, iznad praga - nivoa buke spoljašnjeg okruženja.

Veze u sistemu mogu biti:

• funkcionalno neophodno - za obavljanje GPF-a,
• pomoćni - povećanje pouzdanosti,
• štetno, nepotrebno, suvišno.

Prema vrsti veze razlikuju se: linearni, prstenasti, zvezdasti, tranzitni, razgranati i mešoviti.

Glavne vrste priključaka u tehničkim sistemima:

	1. Osnovna
	A) jednostrano(poluprovodnik),
	b) reflektirajuće(nastaju pod uticajem spoljni uzrok),
	V) selektivno(otklanjanje nepotrebnih tokova),
	G) zaostajanje(sa zakašnjenjem),
	d) pozitivno(povećanje snage kako se "razlika potencijala" povećava),
	e) negativan(smanjenje snage kako se "razlika potencijala" povećava),
	i) neutralan(ravnodušan prema smjeru),
	h) nula,
	i) projektovano(poželjno).
	2. Kombinovano.
	l) bilateralni(potpuno provodljiv)
	m) šalter komunikacija(proporcionalno ovisno o stanju elemenata između kojih je veza napravljena; na primjer, polovi magneta ili potencijali izvora struje),
	m) pozitivni inverz vezu. (kako se povećava snaga jedne veze, povećava se i snaga druge), mehanizam međusobne stimulacije funkcija dovodi do povećanja procesa;
	o) negativan inverz vezu. (kako se snaga jedne veze povećava, snaga druge se smanjuje), stabilizirajući mehanizam dovodi do stabilne ravnoteže ili do oscilacija oko ravnotežne tačke,
	p) dvostruko negativan inverz vezu, ili povratne informacije vrsta međusobnog ugnjetavanja (kako se snaga jedne veze smanjuje, tako se smanjuje i snaga druge), dovodi do nestabilne ravnoteže, završavajući jačanjem jedne strane i potiskivanjem druge.

Kada se koriste kombinovane veze, sistem dobija nova svojstva. Razmotrimo, na primjer, sistem od dva elementa s negativnom povratnom spregom:

Kako potencijal A raste, snaga pozitivne veze 1 raste, što dovodi do povećanja potencijala B. Ali negativnu vezu 2 potiskuje potencijal A. Sistem brzo dostiže stanje stabilne ravnoteže. Kada je veza 1 prekinuta, potencijal A raste bez potiskivanja iz B. Kada je veza 2 prekinuta, potencijal A raste i istovremeno raste potencijal B (pozitivna veza).

U sistemu od tri elementa javlja se još jači kvalitet.

Kako potencijal A raste, B raste, ali veza 4 potiskuje A; duž veze 2 B raste, ali preko veze 5 B opada, a preko veze 6 B se smanjuje itd. Odnosno, povlačenje bilo kojeg elementa iz stanja ravnoteže brzo se međusobno potiskuje.

Kada se bilo koja veza prekine, međusobno se potiskivanje brzo dešava i duž drugih veza. Ista stvar se dešava kada su dvije veze prekinute.

U sistemu se stvara stabilna ravnoteža u kojoj se stanje elementa može samo neznatno pomjeriti od ravnoteže.

Evo primjera sa istim kombinovanim odnosom (negativno). Drugi, još neobičniji efekti se javljaju u sistemima sa heterogenim vezama, sa velikim brojem elemenata, sa pojavom unakrsnih veza (počev od dijagonale u kvadratu). Potreban je razvoj kako bi se ove vrste veza „nametnule“ venoanalizi.

Povećanje stepena organizacije sistema direktno zavisi od broja veza između elemenata. Razvoj veza je otvaranje su-polja (povećanje stepena su-polja). Kako povećati broj veza u polju? dva načina:

1. uključivanje elemenata sistema u vezu sa supersistemima,
2. koji uključuje više niske nivoe organizacija podsistema ili supstance.

Kako se broj veza po elementu povećava, povećava se i broj korisnih svojstava elemenata.

3.4.3. Kontrola

Jedan od važna svojstva organizacija - sposobnost upravljanja, odnosno promjene ili održavanja stanja elemenata tokom rada sistema. Kontrola se odvija preko posebnih veza i predstavlja slijed naredbi u vremenu. Kontrola odstupanja vrijednosti je najčešća i najpouzdanija metoda.

3.4.4. Faktori koji uništavaju organizaciju.

Ovi faktori uključuju tri grupe štetnih efekata:

• spoljašnji (supersistem, priroda, čovek),
• unutrašnje (prisilno ili slučajno međusobno pojačavanje štetnih svojstava),
• entropijski (samouništenje elemenata zbog konačnog životnog vijeka).

Vanjski faktori uništavaju veze ako njihova snaga premašuje snagu unutarsistemskih veza.

Unutrašnji faktori su u početku prisutni u sistemu, ali se vremenom, usled poremećaja u strukturi, njihov broj povećava.

Primeri faktora entropije: habanje delova (uklanjanje dela supstance iz sistema), degeneracija veza (zamor opruga, rđa).

3.4.5. Značaj eksperimentiranja u procesu unapređenja organizacije

Eksperiment je naučno sproveden eksperiment sa ciljem da se utvrdi „bolno“ mesto u vozilu pri pokušaju povećanja GPF. Smisao eksperimenta: aktivna intervencija u funkcionisanju vozila, stvaranje posebnih uslova, okruženje (promene faktora sredine) i posmatranje ponašanja (rezultat) korišćenjem posebne metode i sredstva.

Najproduktivniji eksperiment punog opsega prikladan je za veliku većinu vozila (osim za velike i opasne nuklearne elektrane, itd.).

Model eksperiment je prihvatljiv i pouzdan samo za jednostavne sisteme sa dobro predviđenim ponašanjem.

Samo eksperiment punog opsega može proizvesti najvažniji nusproizvod - neočekivane rezultate, koji često donose nova saznanja.

Na primjer, tokom probnog leta jednog od bespilotnih satelita, prilikom testiranja pomoćnih motora za kočenje, satelit je neočekivano prešao u drugu orbitu i nije mogao biti vraćen na Zemlju. „Sjećam se da su stručnjaci bili jako uznemireni i S.P. Korolev je tada u neplaniranom prelasku broda iz jedne orbite u drugu vidio prvo iskustvo manevrisanja u svemiru.
„I da se spustimo na Zemlju“, rekao je glavni konstruktor svojim pomoćnicima, „imat ćemo brodove kada zatreba i gdje bude potrebno.“ Kako će slatki biti! Sljedeći put ćemo ga sigurno posaditi.
Od tog vremena, „kao mali“, mnoge svemirske letelice različitih naučnih i ekonomskih namena su se vratile na Zemlju“ (Pokrovski B. U zoru. Pravda, 1980, 12. jun).

3.5. Sistemski efekat (kvalitet)

3.5.1. Svojstva u sistemu

Svi elementi u sistemu i sam sistem u celini imaju niz svojstava:

1. Strukturno-materijal: svojstva tvari određena njenim sastavom, vrstom komponenata, fizičkim karakteristikama (voda, zrak, čelik, beton).
2. Strukturno polje: na primjer, težina je integralno svojstvo bilo kojeg elementa, magnetna svojstva, boja.
3. Funkcionalni: specijalizovana svojstva koja se mogu dobiti iz različitih kombinacija materije i polja, sve dok imaju traženu funkciju; na primjer, toplotno izolacijske prostirke.
4. Sistem: kumulativna (integralna) svojstva; za razliku od svojstava 1-3, ona nisu jednaka svojstvima elemenata uključenih u sistem; ova svojstva „iznenada” nastaju tokom formiranja sistema; ovako neočekivano povećanje je glavni dobitak u sintezi novog vozila.

Ispravnije je razlikovati dvije vrste povećanja sistema:

• sistemski efekat- nesrazmjerno veliko povećanje (smanjenje) svojstava elemenata,
• kvaliteta sistema- pojava novog svojstva (superosobina - vektor postojećih svojstava), koje nijedan element nije imao prije uključivanja u sistem.

Ovu osobinu u razvoju objektivne stvarnosti uočili su antički mislioci. Na primjer, Aristotel je tvrdio da je cjelina uvijek veća od zbira njenih dijelova. Bogdanov A.A. formulisao ovu tezu za sisteme: sistem otkriva određeni porast kvaliteta, u poređenju sa početnim daje određeni super kvalitet (1912.).

Da biste preciznije odredili sistemski učinak (kvalitet) datog vozila, možete koristiti jednostavnu tehniku: trebate podijeliti sistem na njegove sastavne elemente i vidjeti koji je kvalitet (koji učinak) nestao. Na primjer, nijedan od dijelova aviona ne može letjeti odvojeno, kao što „krnji“ sistem aviona bez krila, repa ili kontrole ne može obavljati svoju funkciju. Ovo je, inače, uvjerljiv način da se dokaže da su svi objekti na svijetu sistemi: podijeli ugalj, šećer, igla - u kojoj fazi podjele oni prestaju biti oni sami i gube svoje glavne karakteristike? Svi se oni međusobno razlikuju samo po trajanju procesa podjele - igla prestaje biti igla kada se podijeli na dva dijela, ugljen i šećer - kada se podijeli na atom. Očigledno, takozvani dijalektički zakon prelaska kvantitativnih promjena u kvalitativne odražava samo sadržajnu stranu općenitijeg zakona - zakon formiranja efekta sistema (kvaliteta).

Primjer pojave sistemskog efekta.

Za naknadni tretman otpadnih voda hidroliznih postrojenja testirane su dvije metode – ozoniranje i adsorpcija; Nijedna od metoda nije dala željeni rezultat. Kombinovana metoda je dala neverovatan efekat. Potrebni pokazatelji postignuti su uz smanjenje potrošnje ozona i aktivnog uglja za 2-5 puta u odnosu na samu sorpciju ili samo ozoniranje (E.I. VNIIIS Gosstroy SSSR, serija 8, 1987, broj 8, str. 11-15).

U fizici ( fizički efekti i fenomeni) sadrži mnogo primjera pojavljivanja svojstava sistema. Na primjer, elektromagnetno polje ima svojstvo širenja u prostoru na neograničenu udaljenost i svojstvo samoodržanja - električno i magnetno polje odvojeno.

Strogo govoreći, sve prirodne nauke ne bave se ničim drugim osim proučavanjem sistemskih zakona povezivanja delova u celinu i zakona postojanja i razvoja ove celine. Akumulirana je ogromna znanja koja otkrivaju specifične mehanizme za pojavu super kvaliteta (sistemskih efekata) u živoj i neživoj prirodi – u hemiji, fizici, biologiji, geologiji, astronomiji itd. Ali još uvijek nema generalizacija – zakona koji se odnose na cijeli sistem.

3.5.2. Mehanizam formiranja svojstava sistema

Evo jednostavnog “mehaničkog” primjera pojavljivanja svojstva sistema: recimo da trebate brzo prijeći područje ispunjeno gomilom ljudi; Jasno je da ćete potrošiti mnogo energije i vremena na prevazilaženje „trvenja s gomilom“. Sada zamislite da je gomila, na komandu, formirala neku vrstu uređene strukture (na primjer, poredana u redove), tada će otpor osobi koja trči između redova praktično nestati.

A. Bogdanov obrazlaže ovako: „Najviše tipičan primjer- interferencija talasa: ako se talasi poklapaju, tada dve vibracije daju četvorostruku silu, ako se ne poklapaju, onda svetlost + svetlost daje toplotu. Prosječan slučaj: porast jednog vala će se poklopiti pola sa usponom, a pola sa padom - rezultat je jednostavan sabirak, zbir pojmova: intenzitet svjetlosti je dvostruki. Povećanje ili smanjenje sume svojstava sistema zavisi od načina kombinovanja (povezivanja, povezivanja)" (Opšta organizaciona nauka. (Tektologija), tom 2. Mehanizam divergencije i neorganizovanosti. Partnerstvo "Izdavačka kuća knjiga Pisci u Moskvi", M., tipografija Ya.G. Sazonova, 1917, str.11).

Drugi primjer: brzina zvuka u tekućini, na primjer u vodi, je oko 1500 m/sec, u plinu (vazduhu) 340 m/sec; a u mešavini gasa i vode (5% zapreminskih mehurića gasa) brzina pada na 30-100 m/sec.

Svaki element ima mnogo svojstava. Neka od ovih svojstava se potiskuju tokom formiranja veza, druga, naprotiv, dobijaju jasan izraz; ili: neka svojstva se zbrajaju, druga su neutralizirana. Postoje tri moguća slučaja sistemskog efekta (kvaliteta):

• pozitivna svojstva se zbrajaju i međusobno pojačavaju, negativna svojstva ostaju nepromijenjena (lanac, opruga);
• pozitivna svojstva se zbrajaju, a negativna se međusobno uništavaju (dva vojnika, pritiskajući leđa, formiraju kružnu odbranu, štetna „leđna“ svojstva su nestala);

Obrnuta negativna svojstva (šteta pretvorena u korist) dodaju se zbiru pozitivnih svojstava.

Tehnički objekt je stvarno postojeći uređaj, metoda ili materijal koji je stvorio čovjek i dizajniran da zadovolji određene potrebe.

Svi tehnički objekti sastoje se od elemenata koji su nedjeljivi dijelovi cjeline. Ako funkcionisanje jednog elementa tehničkog objekta utiče na funkcionisanje drugog elementa, tada se takvi tehnički objekti (za razliku od jedinica) obično nazivaju tehnički sistemi (TS).

Tehnički sistem je skup međusobno povezanih elemenata tehničkog objekta, kombinovanih da obavljaju određenu funkciju, a posjeduju svojstva koja se ne mogu svesti na zbir svojstava pojedinih elemenata.

Vrste tehničkih sistema.

Elementi koji čine tehnički sistem samo su relativno nedjeljivi dijelovi cjeline. Na primjer, mašina za obradu drveta uključuje mnoge složeni dijelovi: okvir, glavni pokret, dovod, držanje, podešavanje, podešavanje, kontrola i pogonski mehanizmi. Istovremeno, u sistemu „radnje za obradu drveta“ sa velikim brojem različitih mašina, zasebna mašina se može smatrati elementom, odnosno nedeljivom celinom. S tim u vezi, u odnosu na „mašinski“ sistem, naziva se „radnja za obradu drveta“. supersistem, a gore navedeni dijelovi mašine su podsistemi. Za svaki sistem mogu se razlikovati podsistem i supersistem. Za sistemski „mehanizam glavnog kretanja mašine“ delovi kućišta ležaja, osovine i reznog alata biće podsistemi, a mašina će biti supersistem. Neki sistemi obavljaju suprotne funkcije u odnosu na dati sistem. Zovu se antisistemi. Na primjer, površinski brod i podmornica, motor i kočnica, objekti su koji funkcioniraju obrnuto.

Ideal tehničkih sistema.

Tehnički sistemi se razvijaju prema zakonu progresivne evolucije. To znači da se u sistemu svake generacije kriterijumi razvoja unapređuju sve dok se ne približe globalnom ekstremumu. Svaki tehnički sistem teži svom idealu kada su mu parametri težine, zapremine, površine itd. približavaju se ekstremima. Idealan tehnički sistem je onaj za koji se čini da ne postoji, a njegove funkcije se u potpunosti obavljaju same od sebe. Zakon idealnosti je vrijedan jer sugerira u kojem smjeru treba da se razvija efikasan tehnički sistem. Sistem se smatra idealnim ako ima jedno ili više od sljedećih svojstava:

1. Dimenzije sistema se približavaju ili poklapaju sa dimenzijama objekta koji se obrađuje ili transportuje, a masa sistema je mnogo manja od mase objekta. Na primjer, u davna vremena rasuti materijali su se skladištili i prevozili u glinenim posudama, sada u vrećama.

2. Masa i dimenzije tehničkog sistema ili njegovih glavnih funkcionalnih elemenata moraju se približiti nuli, au ekstremnom slučaju jednake su nuli kada nema uređaja, i potrebna funkcija radi. Na primjer, podjela drveta na dijelove vrši se pilom. Ali sada su se pojavili laserski sistemi za ove svrhe. Čini se da nema alata za rezanje, ali njegove funkcije se obavljaju.

3. Vrijeme obrade objekta teži ili je jednako nuli (rezultat se dobija odmah ili trenutno). Glavni način da se ovo svojstvo ostvari je intenziviranje procesa, smanjenje broja operacija i njihovo kombinovanje u prostoru i vremenu.

4. Efikasnost idealnog sistema teži jedinstvu, a potrošnja energije teži nuli.

5. Svi dijelovi idealnog sistema rade bez zastoja koristan rad u punom obimu svojih proračunskih sposobnosti.

6. Sistem radi neograničeno dugo vremena bez zastoja ili popravki.

7. Sistem radi bez ljudske intervencije.

8. Idealan sistem ne pruža štetan uticaj na ljude i životnu sredinu