Estructura funcional. Descripción de sistemas técnicos.

3.1. Definición general de vehículo 3.2. Funcionalidad

3.2.1. Función-propósito_ 3.2.2. Función de necesidad_ 3.2.3. Portador de funciones 3.2.4. Definición de función 3.2.5. Jerarquía de funciones

3.3. Estructura

3.3.1. Definición de estructura 3.3.2. Elemento de estructura 3.3.3. Tipos de estructuras 3.3.4. Principios de construcción de estructuras. 3.3.5. Forma 3.3.6. Estructura jerárquica de los sistemas.

3.4. Organización_

3.4.1. Concepto general 3.4.2. Conexiones 3.4.3. Control 3.4.4. Factores que destruyen una organización 3.4.5. La importancia de la experimentación en el proceso de mejora de una organización

3.5. Efecto sistémico (calidad)

3.5.1. Propiedades en el sistema 3.5.2. Mecanismo de formación de propiedades del sistema.

3.1. Definición general de vehículo

El significado de un enfoque de sistemas al estudiar los procesos de desarrollo en tecnología es considerar cualquier objeto técnico como un sistema de elementos interconectados que forman un todo único. La línea de desarrollo es una combinación de varios puntos nodales: sistemas técnicos que difieren marcadamente entre sí (si se comparan sólo entre sí); Entre los puntos nodales hay muchas soluciones técnicas intermedias: sistemas técnicos con cambios menores en comparación con el paso anterior de desarrollo. Los sistemas parecen “fluir” unos dentro de otros, evolucionando lentamente, alejándose cada vez más del sistema original, y a veces transformándose más allá del reconocimiento. Los pequeños cambios se acumulan y se convierten en causa de grandes transformaciones cualitativas. Para comprender estos patrones, es necesario determinar qué es un sistema técnico, en qué elementos se compone, cómo surgen y funcionan las conexiones entre las partes, cuáles son las consecuencias de la acción de factores externos e internos, etc. A pesar de la enorme diversidad, los sistemas técnicos tienen una serie de propiedades, características y características estructurales, lo que nos permite considerarlos un único grupo de objetos.

¿Cuáles son las principales características de los sistemas técnicos? Estos incluyen lo siguiente:

Los sistemas constan de partes., elementos, es decir, tienen una estructura,

Los sistemas se crean para ciertos propósitos., es decir, realizan funciones útiles;

Los elementos (partes) del sistema tienen conexiones entre sí., conectados de cierta manera, organizados en el espacio y el tiempo;

cada sistema en su conjunto tiene alguna cualidad especial, desigual a la simple suma de las propiedades de sus elementos constituyentes, de lo contrario no tiene sentido crear un sistema (sólido, funcional, organizado).

aclaremos esto ejemplo sencillo. Digamos que necesitas crear un boceto de un criminal. Al testigo se le asigna un objetivo claro: crear un sistema (retrato fotográfico) a partir de partes (elementos) individuales, el sistema está destinado a realizar una función muy útil. Naturalmente, las partes del futuro sistema no están conectadas al azar, sino que deben complementarse entre sí. Por tanto, hay un largo proceso de selección de elementos de tal forma que cada elemento incluido en el sistema complemente al anterior, y juntos aumentarían la función útil del sistema, es decir, aumentarían la similitud del retrato con el original. Y de repente, en algún momento, ocurre un milagro: ¡un salto cualitativo! - coincidencia del identikit con la apariencia del delincuente. Aquí los elementos están organizados en el espacio de una manera estrictamente definida (es imposible reordenarlos), están interconectados y juntos dan una nueva calidad. Incluso si el testigo identifica con absoluta precisión los ojos, la nariz, etc. por separado. con modelos fotográficos, entonces esta suma de “partes de la cara” (¡cada una de las cuales es correcta!) no da nada: será una simple suma de las propiedades de los elementos. Sólo los elementos funcionalmente conectados con precisión proporcionan la cualidad principal del sistema (y justifican su existencia). De la misma manera, un conjunto de letras (por ejemplo, A, L, K, E), cuando se combinan solo de cierta manera, da una nueva calidad (por ejemplo, FIR-tree).

UN SISTEMA TÉCNICO es un conjunto de elementos que interactúan ordenadamente y que tiene propiedades que no son reducibles a las propiedades de elementos individuales y está diseñado para realizar ciertas funciones útiles.

Así, el sistema técnico tiene 4 características principales (fundamentales):

funcionalidad,

integridad (estructura),

organización,

calidad del sistema.

La ausencia de al menos una característica no permite que el objeto sea considerado un sistema técnico. Expliquemos estos signos con más detalle.

Un sistema técnico (TS) es una estructura formada por elementos interconectados, diseñados para realizar determinadas funciones útiles. Una función es la capacidad de un vehículo para manifestar su propiedad (calidad, utilidad) bajo ciertas condiciones y transformar un objeto de trabajo (producto) en la forma o tamaño requerido. La aparición de una meta es el resultado de la conciencia de una necesidad. La necesidad (enunciado del problema) es lo que se necesita tener (hacer), y la función es la implementación de la necesidad del vehículo. El surgimiento de necesidades, la conciencia de metas y la formulación de funciones son procesos que ocurren dentro de una persona. Pero la función real es el impacto sobre el objeto de trabajo (producto) o servicio de una persona. Es decir, falta un eslabón intermedio: un organismo de trabajo. Este es el portador de la función en su forma pura. El cuerpo de trabajo (RO) es el único funcional. útil para una persona parte de un sistema técnico. Todas las demás partes son auxiliares. TS y surgieron en las primeras etapas como órganos de trabajo (en lugar de órganos del cuerpo y además de ellos). Y sólo entonces, para aumentar la función útil. otras piezas, subsistemas y sistemas auxiliares estaban "unidos" al cuerpo de trabajo.

Figura 1. Diagrama esquemático completo de un vehículo en funcionamiento.
La línea de puntos delimita la composición del vehículo mínimo eficiente que asegura su viabilidad.

La combinación de elementos en un todo único es necesaria para obtener (formación, síntesis) una función útil, es decir para lograr el objetivo fijado. Elaborar una estructura es programar el sistema, especificando el comportamiento del vehículo para obtener como resultado una función útil. La función requerida y el principio físico elegido para su implementación determinan la estructura. La estructura es un conjunto de elementos y conexiones entre ellos, que están determinados por el principio físico de implementar la función útil requerida. La estructura, por regla general, permanece sin cambios durante la operación, es decir, al cambiar de estado, comportamiento, operaciones y cualquier otra acción. Es necesario distinguir entre dos tipos de aumentos del sistema que se obtienen combinando elementos en una estructura:
- efecto sistémico: un aumento (disminución) desproporcionadamente grande de las propiedades de los elementos,
- calidad del sistema: la aparición de una nueva propiedad que ninguno de los elementos tenía antes de su inclusión en el sistema.

Cada vehículo puede realizar varias funciones, de las cuales sólo una es la de trabajo, para la que existe, el resto son auxiliares, de acompañamiento, facilitando el desempeño de la principal. A veces resulta difícil determinar la función de utilidad principal (FPM). Esto se explica por la multiplicidad de requisitos que se imponen a un sistema determinado desde los sistemas situados encima y debajo, así como los sistemas vecinos, externos y de otro tipo. De ahí la aparente infinidad de definiciones de GPF (la falta fundamental de cobertura de todas las propiedades y conexiones). Teniendo en cuenta la jerarquía de funciones, el GPF de este sistema es el cumplimiento de los requisitos del primer sistema de nivel superior. Todos los demás requisitos, a medida que se alejan del nivel jerárquico del que proceden, tienen cada vez menos influencia en este sistema. Estos requisitos anteriores y del subsistema pueden ser cumplidos por otras sustancias y sistemas, no necesariamente por este sistema. Es decir, el GPF de un elemento está determinado por el sistema en el que está incluido.

Para determinar con mayor precisión el efecto sistémico (calidad sistémica) de un vehículo determinado, puede utilizar truco sencillo: necesitamos dividir el sistema en sus elementos componentes y ver qué cualidad (qué efecto) ha desaparecido. Por ejemplo, ninguna de las partes de un avión puede volar por separado, del mismo modo que un sistema de avión "truncado" sin ala, empenaje o control no puede realizar su función. Ésta, por cierto, es una forma convincente de demostrar que todos los objetos del mundo son sistemas: divida el carbón, el azúcar, una aguja: ¿en qué etapa de la división dejan de ser ellos mismos y pierden sus características principales? Todos ellos se diferencian entre sí solo en la duración del proceso de división (una aguja deja de ser aguja cuando se divide en dos partes, carbón y azúcar), cuando se divide en un átomo. Aparentemente, la llamada ley dialéctica de la transición de cambios cuantitativos a cualitativos refleja sólo el lado sustantivo de una ley más general: la ley de formación de un efecto sistémico (calidad sistémica).

Elemento - relativo Toda una parte un sistema que tiene ciertas propiedades que no desaparecen cuando se separa del sistema. Sin embargo, en el sistema, las propiedades de un elemento no son iguales a las propiedades de un solo elemento. La suma de las propiedades de un elemento en el sistema puede ser mayor o menor que la suma de sus propiedades fuera del sistema. En otras palabras, algunas de las propiedades de un elemento incluido en el sistema se extinguen o se añaden nuevas propiedades al elemento. En la inmensa mayoría de los casos, parte de las propiedades de un elemento se neutraliza en el sistema, dependiendo del tamaño de esta parte, se habla del grado de pérdida de individualidad del elemento incluido en el sistema. Elemento - unidad minima sistema capaz de realizar algunas función elemental. Todos los sistemas técnicos comenzaron con un elemento diseñado para realizar una función elemental. Luego, a medida que el vehículo se desarrolla, el elemento se diferencia, es decir, el elemento se divide en zonas con diferentes propiedades. De la monoestructura de un elemento (piedra, palo), empiezan a destacar otros elementos. Por ejemplo, al convertir un cincel de piedra en un cuchillo, se separaron una zona de trabajo y una zona de mango, y luego mejorar las propiedades específicas de cada zona requirió el uso de diferentes materiales (herramientas compuestas). La transmisión surgió del cuerpo de trabajo y se desarrolló.

La comunicación es la relación entre los elementos del sistema, es un canal físico real (material o de campo) para la transferencia de señales de energía, materia o información; Además, no hay señales intangibles; siempre es energía o materia. La condición principal para el funcionamiento de la comunicación es la "diferencia de potencial" entre los elementos, es decir, el gradiente de un campo o sustancia (desviación del equilibrio termodinámico - principio de Onsager). Cuando hay un gradiente fuerza motriz provocando un flujo de energía o materia. Principales características de la comunicación: implementación física y potencia. Una implementación física es el tipo de sustancia o campo utilizado en la comunicación. El poder es la intensidad del flujo de materia o energía. La potencia de comunicación debe ser mayor que la potencia de las conexiones externas al sistema, mayor que el nivel de ruido del entorno externo.

El principio jerárquico de organización estructural sólo es posible en sistemas multinivel (esta es una gran clase de sistemas técnicos modernos) y consiste en ordenar las interacciones entre niveles de mayor a menor. Cada nivel actúa como administrador en relación con todos los niveles subyacentes y como nivel subordinado controlado en relación con el superior. Cada nivel también se especializa en realizar una función específica (nivel GPF). No existen jerarquías absolutamente rígidas; algunos sistemas en niveles inferiores tienen menos o más autonomía en relación con los niveles superiores. Dentro del nivel, las relaciones de los elementos se complementan mutuamente, se caracterizan por características de autoorganización (esto se establece durante la formación de la estructura). El surgimiento y desarrollo de estructuras jerárquicas no es casual, ya que es la única forma de aumentar la eficiencia, confiabilidad y estabilidad en sistemas de mediana y alta complejidad. EN sistemas simples Ah no se requiere jerarquía, ya que la interacción se realiza a través de conexiones directas entre elementos. EN sistemas complejos las interacciones directas entre todos los elementos son imposibles (se requieren demasiadas conexiones), por lo tanto, los contactos directos se mantienen solo entre elementos del mismo nivel y las conexiones entre niveles se reducen drásticamente.

En la naturaleza y la sociedad, el peso es sistémico. Cualquier máquina, organismo vivo, sociedad en su conjunto o su parte individual es una empresa. una empresa, una oficina, una institución: representan varios sistemas: técnico, biológico, social, incluido el socioeconómico. Se suele entender por sistema un complejo de elementos interconectados que forman una determinada integridad. Este complejo constituye una unidad especial con el medio ambiente y es un elemento de un sistema de orden superior. Los elementos de cualquier sistema, a su vez, actúan como sistemas de orden inferior. Los elementos en los sistemas reales son objetos, partes, elementos y componentes reales.

La variedad de sistemas técnicos, biológicos, sociales, incluidos los socioeconómicos, se puede ordenar si se clasifican, es decir, se dividen y luego se combinan según determinadas características. De los muchos métodos de clasificación, el más común es la clasificación que se muestra en la Fig. 1.1.

Por origen Se distinguen sistemas: a) naturales (naturales), por ejemplo: formaciones estelares, sistema solar, planetas, continentes, océanos; b) artificial, es decir creado por trabajo humano (empresas, firmas, ciudades, máquinas).

Los sistemas artificiales, a su vez, se pueden dividir en sistemas según el contenido específico: técnico, tecnológico, informativo, social, económico y otros. Entre estos últimos destacan sistemas como industria, región, empresa y taller. trama, etc

Según la objetividad de la existencia. Los sistemas pueden ser: a) materiales (existen objetivamente, es decir, independientes de la conciencia humana): b) ideales (“construidos” en la mente humana en forma de hipótesis, imágenes, ideas).

Según el grado de vinculación con el entorno. Los sistemas pueden ser: a) abiertos: b) relativamente aislados: c) cerrados: d) aislados.

dependiendo del tiempo Se distinguen sistemas: a) estadísticos, cuyos parámetros no dependen del tiempo; b) dinámico, cuyos parámetros son función del tiempo.

Según la condicionalidad de la acción. Los sistemas son: a) deterministas; b) probabilístico. En los primeros sistemas, a la misma causa corresponde siempre un resultado claro, estricto e inequívoco. En los sistemas probabilísticos, una misma causa en las mismas condiciones puede corresponder a una de varias posibles resultados. Un ejemplo de sistema probabilístico es el personal del taller que viene a trabajar en una composición diferente cada vez.

Por lugar en la jerarquía del sistema. Se acostumbra distinguir entre: a) supersistemas; b) grandes sistemas; c) subsistemas; d) elementos.

Entre los sistemas creados por la naturaleza también se distinguen los siguientes: a) no vivos; b) vivos, incluidos los humanos. Los sistemas creados por el hombre (antropógenos) se pueden dividir en técnicos. hombre-máquina, socioeconómico.

Los sistemas técnicos incluyen sistemas creados por el hombre y dotados de una función o propósito específico (por ejemplo, edificios, máquinas); a hombre-máquina - sistemas en los que uno de los elementos es una persona y el objetivo es una persona)’ está establecido por un sistema técnico. Una persona en sistemas técnicos se llama operador, ya que realiza las operaciones que requieren el mantenimiento de la máquina. Un piloto de avión, un operador en una consola de computadora. el conductor en el coche - el peso es sistemas hombre-máquina. Los sistemas socioeconómicos se consideran sistemas en los que una persona establece tareas (propone metas) no solo para los sistemas técnicos, sino también para las personas incluidas en estos sistemas como elementos. Tenga en cuenta que los sistemas socioeconómicos pueden contener elementos tanto técnicos como humanos-máquina.

Desde el punto de vista de la ciencia de la gestión, los sistemas socioeconómicos (SES) son los objetos más complejos. A pesar de la rica experiencia práctica en la gestión de tales sistemas, su aparato teórico está en su infancia y a menudo simplemente se toma prestado de la teoría del control de sistemas técnicos.

La diversidad de formas no impide que los sistemas técnicos, biológicos y socioeconómicos tengan una serie de características y patrones comunes: son dinámicos, caracterizados por una relación causal de elementos individuales, la presencia de subsistemas de control y controlados y un parámetro de control, capacidad de amplificación (la capacidad de cambiar significativamente bajo la influencia de las influencias más pequeñas), la capacidad de almacenar, transmitir y transformar información, retroalimentación de elementos, sistema común procesos de gestión, etc.

Todas las clases de sistemas se caracterizan por la presencia de una serie de propiedades comunes, entre las que conviene destacar las siguientes.

propiedad de integridad. Todos los sistemas, al ser un todo separado, se dividen en elementos que existen únicamente debido a la existencia del todo. En un sistema holístico, los elementos funcionan juntos, asegurando colectivamente el proceso de funcionamiento del sistema en su conjunto. La primacía del todo es el postulado principal de la teoría de sistemas.

Propiedad de no aditividad. Significa la no reducibilidad fundamental de las propiedades de un sistema a la suma de las propiedades de sus elementos constituyentes y la no derivabilidad de las propiedades del todo a partir de las propiedades de los componentes. El funcionamiento combinado de elementos heterogéneos interconectados da lugar a propiedades funcionales cualitativamente nuevas del conjunto, que no tienen análogos en las propiedades de sus elementos.

Propiedad de sinergia. Se supone que la unidireccionalidad de las acciones de los elementos mejora la eficiencia del sistema y viceversa. En otras palabras, para cualquier sistema existe un conjunto de elementos en los que su potencial siempre será significativamente mayor que la simple suma de los potenciales de sus elementos constitutivos (personas, equipos, tecnología, estructura, etc.). o significativamente menos. El efecto de sinergia entre elementos se obtiene mediante la interacción fluida del sistema con el entorno externo y los elementos dentro del sistema.

Propiedad de emergencia. Significa que los objetivos de los elementos del sistema no siempre coinciden con los objetivos del sistema. Por ejemplo, existe una orientación diferente de las actividades de los empleados de servicios innovadores de la empresa y de los especialistas en marketing.

La propiedad de interdependencia e interacción entre el sistema y el entorno externo.. El sistema reacciona a la influencia de este último, se desarrolla bajo esta influencia, manteniendo certeza cualitativa y propiedades que aseguran su relativa estabilidad y adaptabilidad de funcionamiento.

Propiedades de continuidad de funcionamiento y evolución.. El sistema existe mientras todos los procesos estén funcionando. La interacción de elementos determina la naturaleza del funcionamiento del sistema en su conjunto y viceversa. Al mismo tiempo, el sistema tiene la capacidad de desarrollarse (autodesarrollo).

La propiedad de prioridad de los intereses de un sistema de nivel superior sobre los intereses de sus elementos.. Un trabajador individual en un sistema socioeconómico no puede anteponer sus propios intereses a los intereses de este sistema.

3.1. Definición general de vehículo

El significado de un enfoque de sistemas al estudiar los procesos de desarrollo en tecnología es considerar cualquier objeto técnico como un sistema de elementos interconectados que forman un todo único. La línea de desarrollo es una combinación de varios puntos nodales: sistemas técnicos que difieren marcadamente entre sí (si se comparan sólo entre sí); Entre los puntos nodales hay muchas soluciones técnicas intermedias: sistemas técnicos con cambios menores en comparación con el paso anterior de desarrollo. Los sistemas parecen “fluir” unos dentro de otros, evolucionando lentamente, alejándose cada vez más del sistema original, y a veces transformándose más allá del reconocimiento. Los pequeños cambios se acumulan y se convierten en causa de grandes transformaciones cualitativas. Para comprender estos patrones, es necesario determinar qué es un sistema técnico, en qué elementos se compone, cómo surgen y funcionan las conexiones entre las partes, cuáles son las consecuencias de la acción de factores externos y factores internos, etc. A pesar de la enorme diversidad, los sistemas técnicos tienen una serie de propiedades, características y características estructurales comunes, lo que les permite considerarlos como un solo grupo de objetos.

¿Cuáles son las principales características de los sistemas técnicos? Estos incluyen lo siguiente:

• Los sistemas constan de partes., elementos, es decir, tienen una estructura,
• Los sistemas se crean para ciertos propósitos., es decir, realizan funciones útiles;
• Los elementos (partes) del sistema tienen conexiones entre sí., conectados de cierta manera, organizados en el espacio y el tiempo;
• cada sistema en su conjunto tiene alguna cualidad especial, desigual a la simple suma de las propiedades de sus elementos constituyentes, de lo contrario no tiene sentido crear un sistema (sólido, funcional, organizado).

Expliquemos esto con un ejemplo sencillo. Digamos que necesitas crear un boceto de un criminal. Al testigo se le asigna un objetivo claro: crear un sistema (retrato fotográfico) a partir de partes (elementos) individuales, el sistema está destinado a realizar una función muy útil. Naturalmente, las partes del futuro sistema no están conectadas al azar, sino que deben complementarse entre sí. Por tanto, hay un largo proceso de selección de elementos de tal forma que cada elemento incluido en el sistema complemente al anterior, y juntos aumentarían la función útil del sistema, es decir, aumentarían la similitud del retrato con el original. Y de repente, en algún momento, ocurre un milagro: ¡un salto cualitativo! - coincidencia del identikit con la apariencia del delincuente. Aquí los elementos están organizados en el espacio de una manera estrictamente definida (es imposible reordenarlos), están interconectados y juntos dan una nueva calidad. Incluso si el testigo identifica con absoluta precisión los ojos, la nariz, etc. por separado. con modelos fotográficos, entonces esta suma de “partes de la cara” (¡cada una de las cuales es correcta!) no da nada: será una simple suma de las propiedades de los elementos. Sólo los elementos funcionalmente conectados con precisión proporcionan la cualidad principal del sistema (y justifican su existencia). De la misma manera, un conjunto de letras (por ejemplo, A, L, K, E), cuando se combinan solo de cierta manera, da una nueva calidad (por ejemplo, FIR-tree).

UN SISTEMA TÉCNICO es un conjunto de elementos que interactúan ordenadamente y que tiene propiedades que no son reducibles a las propiedades de elementos individuales y está diseñado para realizar ciertas funciones útiles.

Así, el sistema técnico tiene 4 características principales (fundamentales):

• funcionalidad,
• integridad (estructura),
• organización,
• calidad del sistema.

La ausencia de al menos una característica no permite que el objeto sea considerado un sistema técnico. Expliquemos estos signos con más detalle.

3.2. Funcionalidad

3.2.1. Propósito - función

En el centro de cualquier proceso laboral, incluido el trabajo inventivo, se encuentra el concepto de propósito. No existen invenciones sin propósito. En los sistemas técnicos, el propósito lo establece una persona y están diseñados para realizar una función útil. Ya el ingeniero de la antigua Roma, Vitruvio, afirmó: “Una máquina es un dispositivo de madera que proporciona una gran ayuda para levantar pesas”. Una meta es un resultado imaginario por el que uno se esfuerza al satisfacer una necesidad. Por tanto, la síntesis de TS es un proceso con un propósito. Cualquier estado actual puede tener muchas consecuencias en el futuro, la mayoría absoluta de las cuales están en línea con procesos entrópicos. Una persona elige un objetivo y, por lo tanto, aumenta drásticamente la probabilidad de que se produzcan los eventos que necesita. La determinación es una habilidad evolutivamente adquirida (¿o dada?...) para combatir los procesos entrópicos.

3.2.2. Necesidad - función

El surgimiento de una meta es el resultado de la conciencia de una necesidad. El hombre se diferencia de otros seres vivos en que se caracteriza por mayores exigencias, mucho más altas que las capacidades de los órganos naturales. La necesidad (enunciado del problema) es lo que se necesita tener (hacer), y la función es la implementación de la necesidad del vehículo.

La necesidad puede satisfacerse mediante varias funciones; por ejemplo, la necesidad del intercambio de productos laborales - intercambio en especie, por equivalentes, sistema monetario. Asimismo, la función seleccionada puede estar plasmada en varios objetos reales; por ejemplo, dinero: cobre, oro, papel, dientes de tiburón, etc. Y finalmente, cualquier objeto real puede obtenerse (sintetizarse) de varias formas o su funcionamiento puede basarse en diferentes principios físicos; por ejemplo, se puede obtener papel por dinero diferentes caminos, aplicar el dibujo con pintura, en forma de holograma, etc. Así, los sistemas técnicos, en principio, tienen múltiples caminos desarrollo. Una persona todavía de alguna manera elige un camino para satisfacer una necesidad. El único criterio aquí es MGE mínimo (peso, dimensiones, intensidad energética); De lo contrario, es imposible: la humanidad siempre ha tenido recursos limitados. Aunque este camino suele ser sinuoso, tiene muchos ramales sin salida e incluso bucles...

3.2.3. Portador de funciones

El surgimiento de necesidades, la conciencia de metas y la formulación de funciones son procesos que ocurren dentro de una persona. Pero la función real es el impacto sobre el objeto de trabajo (producto) o servicio de una persona. Es decir, falta un eslabón intermedio: un organismo de trabajo. Este es el portador de la función en su forma pura. RO es la única parte de un sistema técnico que es funcionalmente útil para los humanos. Todas las demás partes son auxiliares. TS y surgieron en las primeras etapas como órganos de trabajo (en lugar de órganos del cuerpo y además de ellos). Y sólo entonces, para aumentar la función útil. otras piezas, subsistemas y sistemas auxiliares estaban "unidos" al cuerpo de trabajo. Este proceso se puede representar así:

Imaginemos (de forma especulativa por ahora) que también es posible trazo inverso- como continuación de esto.

La primera mitad del proceso es el despliegue de equipos, la segunda es el colapso. Es decir, una persona, en general, necesita una función, no su portadora...

Para facilitar la transición de una función a su portador, la carrocería del futuro vehículo, es necesaria la precisión en la descripción de la función. Cuanto más específica se describe una función, más condiciones adicionales, cuanto más estrecha sea la gama de medios para su implementación, más definidos serán el TS y su estructura. Un poderoso limitador de variación son los patrones identificados de desarrollo de los cuerpos de trabajo dentro del vehículo.

3.2.4. Definición de función

El funcionamiento es un cambio en las propiedades, características y cualidades de un sistema en el espacio y el tiempo. La función es la capacidad de un vehículo para manifestar su propiedad (calidad, utilidad) bajo ciertas condiciones y transformar un objeto de trabajo (producto) en la forma o tamaño requerido. . Para determinar la función es necesario responder a la pregunta: ¿qué hace este vehículo? (para vehículos existentes), o: ¿qué debe hacer el vehículo? (para vehículos sintetizados).

3.2.5. Jerarquía de funciones

Cada vehículo puede realizar varias funciones, de las cuales sólo una es la de trabajo, para la que existe, el resto son auxiliares, de acompañamiento, facilitando el desempeño de la principal. Definición función útil principal (GPF) a veces causa dificultad. Esto se explica por la multiplicidad de requisitos que se imponen a un sistema determinado desde los sistemas situados encima y debajo, así como los sistemas vecinos, externos y de otro tipo. De ahí la aparente infinidad de definiciones de GPF (la falta fundamental de cobertura de todas las propiedades y conexiones).

Ejemplo: Jerarquía de funciones de ladrillo.

• Ladrillo simple GPF-1: mantener su forma, no desmoronarse, tener cierto peso, estructura, dureza. Requisito de los sistemas vecinos (otros ladrillos y mortero en el futuro muro): tener bordes rectangulares, adherirse al mortero.
• Paredes GPF-2: llevarse, estar vertical, no deformarse cuando cambia la temperatura, la humedad, la carga, proteger algo, soportar la carga de algo. El ladrillo debe cumplir parte de los requisitos del GPF 2.
• GPF-3 en casa: debe crear ciertas condiciones para ambiente interno, protección contra la intemperie, tienen una cierta apariencia. El ladrillo debe cumplir algunos de estos requisitos.
• Ciudades del GPF-4: una determinada apariencia arquitectónica, climática y características nacionales etc.

Además, los requisitos para el ladrillo en sí aumentan constantemente: no debe absorber la humedad del suelo, debe tener buenas propiedades de aislamiento térmico, propiedades de absorción acústica, ser radiotransparente, etc.

Entonces, El GPF de este sistema es el cumplimiento de los requisitos del primer sistema de nivel superior.. Todos los demás requisitos, a medida que se aleja el nivel jerárquico del que proceden, tienen cada vez menos influencia en este sistema. Estos requisitos anteriores y del subsistema pueden ser cumplidos por otras sustancias y sistemas, no necesariamente por este sistema. Por ejemplo, la propiedad de resistencia de un ladrillo se puede lograr mediante varios aditivos a la masa original y la propiedad estética, pegando baldosas decorativas a la pared terminada; para el GPF del ladrillo (para cumplir con los “requisitos” de la pared) no hay diferencia.

Eso es, El GPF de un elemento está determinado por el sistema en el que está incluido.. El mismo ladrillo se puede incluir en muchos otros sistemas, donde su GPF será completamente diferente (o incluso opuesto) al indicado anteriormente.

Ejemplo. Determine el GPF del calentador.

• ¿Para qué sirve el calentador? - calentar el aire de la casa.
• ¿Por qué necesitas calentar el aire? - para que su temperatura no descienda por debajo del valor permitido.
• ¿Por qué es indeseable una bajada de temperatura? - proporcionar condiciones cómodas para las personas.
• ¿Por qué la gente necesita condiciones cómodas? - para reducir el riesgo de enfermarse, etc.

Este es el camino hacia la jerarquía de objetivos: hacia el supersistema. La función (meta) convocada en cada piso puede ser realizada por otro vehículo. El calefactor forma parte del sistema “casa-aire-persona-calentador” y cumple sus “requisitos”.

Puedes bajar en la jerarquía:

• ¿Qué calienta el aire? - campo térmico;
• ¿Qué produce un campo térmico? - bobina de calentamiento;
• ¿Qué actúa sobre la bobina para producir calor? - electricidad;
• ¿Qué suministra corriente eléctrica a la bobina? - cables, etc.

Entonces, el "requisito" del NS para el calentador de aire es calentar el aire. ¿Qué hace un calentador (su parte funcional es una espiral)? - produce calor, un campo térmico. Este es el GPF del calentador: producción de calor como una "respuesta" al "requisito" del supersistema. Aquí el campo térmico es un producto "producido" por el sistema técnico "calentador". Supersistemas GPF: que proporcionan condiciones cómodas para los humanos.

3.3. Estructura

3.3.1. Definición de estructura

La totalidad (integridad) de elementos y propiedades es una característica integral del sistema. La combinación de elementos en un todo único es necesaria para obtener (formación, síntesis) una función útil, es decir para lograr el objetivo fijado.

Si la definición de la función (objetivo) del sistema depende en cierta medida de la persona, entonces la estructura es el signo más objetivo del sistema; depende únicamente del tipo y composición material de los elementos utilizados en el vehículo, como así como sobre las leyes generales del mundo que dictan ciertos métodos de conexión, tipos de conexiones y modos de funcionamiento de los elementos en la estructura. En este sentido, la estructura es una forma de interconectar elementos en un sistema. Elaborar una estructura es programar el sistema, especificando el comportamiento del vehículo para obtener como resultado una función útil. La función requerida y el principio físico elegido para su implementación definen inequívocamente la estructura.

La estructura es un conjunto de elementos y conexiones entre ellos, que están determinados por el principio físico de implementar la función útil requerida.

La estructura permanece sin cambios durante la operación, es decir, al cambiar de estado, comportamiento, operaciones y cualquier otra acción.

La clave es la estructura.: elementos, conexiones, invariancia en el tiempo.

3.3.2. Elemento de estructura

Elemento, sistema - conceptos relativos, cualquier sistema puede convertirse en un elemento de un sistema de rango superior, y cualquier elemento también puede representarse como un sistema de elementos de rango inferior. Por ejemplo, un perno (tornillo + tuerca) es un elemento del motor, que a su vez es unidad estructural(elemento) en el sistema del automóvil, etc. El tornillo consta de zonas (cuerpos geométricos), como cabeza, cilindro, rosca, chaflán; El material del perno es acero (sistema), que consta de elementos hierro, carbono, aditivos de aleación, que a su vez consisten en formaciones moleculares (granos, cristales) y, aún más, átomos, partículas elementales.

Un elemento es una parte relativamente completa de un sistema que tiene algunas propiedades que no desaparecen cuando se separa del sistema. . Sin embargo, en el sistema, las propiedades de un elemento no son iguales a las propiedades de un solo elemento.

La suma de las propiedades de un elemento en el sistema puede ser mayor o menor que la suma de sus propiedades fuera del sistema.. En otras palabras, algunas de las propiedades de un elemento incluido en el sistema se extinguen o se añaden nuevas propiedades al elemento. En la inmensa mayoría de los casos, algunas de las propiedades del elemento se neutralizan en el sistema, como si desaparecieran; Dependiendo del tamaño de esta pieza, se habla del grado de pérdida de individualidad del elemento incluido en el sistema.
El sistema tiene algunas de las propiedades de los elementos de sus componentes, pero ni un solo elemento. sistema anterior no tiene la propiedad de todo el sistema (efecto del sistema, calidad). ¿Cuándo deja la arena de ser arena? - en el “piso” superior o inferior más cercano: arena - polvo - moléculas - átomos -...; arena - piedra - roca...; aquí las propiedades “arenosas” se conservan parcialmente al subir y desaparecen inmediatamente al bajar por los “pisos”.

Elemento: la unidad mínima de un sistema capaz de realizar alguna función elemental.. Todos los sistemas técnicos comenzaron con un elemento diseñado para realizar una función elemental. Con un aumento de GPP, comienza un aumento (fortalecimiento) de algunas propiedades del elemento. Luego viene la diferenciación del elemento, es decir, la división del elemento en zonas con diferentes propiedades. De la monoestructura de un elemento (piedra, palo), empiezan a destacar otros elementos. Por ejemplo, al convertir un cincel de piedra en un cuchillo, se separaron una zona de trabajo y una zona de mango, y luego mejorar las propiedades específicas de cada zona requirió el uso de diferentes materiales (herramientas compuestas). La transmisión surgió del cuerpo de trabajo y se desarrolló. Luego, el motor, el control y la fuente de energía se agregan a PO y Tr. El sistema crece por la complicación de sus elementos, se añaden subsistemas auxiliares... El sistema se vuelve altamente especializado. Pero llega un punto de desarrollo en el que el sistema comienza a asumir las funciones de los sistemas vecinos sin aumentar el número de sus elementos. El sistema se vuelve cada vez más universal con un número de elementos constante y luego decreciente.

3.3.3. Tipos de estructuras

Resaltemos varias estructuras que son más características de la tecnología:

1. Corpuscular.
   Consta de elementos idénticos, vagamente conectados entre sí; la desaparición de algunos elementos casi no tiene ningún efecto sobre el funcionamiento del sistema. Ejemplos: escuadra de barcos, filtro de arena.
2. "Ladrillo".
   Consta de elementos idénticos conectados rígidamente entre sí. Ejemplos: muro, arco, puente.
3. Cadena.
   Consta del mismo tipo de elementos articulados. Ejemplos: oruga, tren.
4. Red.
   Consta de diferentes tipos de elementos conectados entre sí directamente, o en tránsito a través de otros, o a través de un elemento central (nodal) (estructura en estrella). Ejemplos: red telefónica, televisión, biblioteca, sistema de calefacción.
5. Multiplicar conectado.
   Incluye muchas conexiones cruzadas en el modelo de red.
6. Jerárquico.

Consta de elementos heterogéneos, cada uno de los cuales es un elemento integral de un sistema de rango superior y tiene conexiones "horizontalmente" (con elementos del mismo nivel) y "verticalmente" (con elementos de diferentes niveles). Ejemplos: máquina herramienta, automóvil, rifle.

Según el tipo de desarrollo en el tiempo las estructuras son:

1. Despliegue. Con el tiempo, a medida que aumenta el GPF, aumenta la cantidad de elementos.
2. Laminación. con el tiempo, con un valor GPF aumentado o sin cambios, el número de elementos disminuye.
3. Reducir. en algún momento, la cantidad de elementos comienza a disminuir con una disminución simultánea del GPF.
4. Degradante. una disminución del GPF con una disminución de las conexiones, la potencia y la eficiencia.

3.3.4. Principios de construcción de estructuras.

La pauta principal en el proceso de síntesis de un sistema es obtener una propiedad futura del sistema (efecto, calidad).. Un lugar importante en este proceso lo ocupa la etapa de selección (construcción) de la estructura.

“Fórmula” del sistema: Para un mismo sistema, se pueden seleccionar varias estructuras diferentes dependiendo del principio físico elegido para la implementación del GPF. La elección del principio físico debe basarse en minimizar M, G, E (masa, dimensiones, intensidad energética) manteniendo la eficiencia.

La formación de estructuras es la base de la síntesis del sistema.

Algunos principios de formación de estructuras:

• principio de funcionalidad,
• principio de causalidad
• principio de integridad de las partes,
• principio de complementariedad.

Principio de funcionalidad Refleja la primacía de la función sobre la estructura. La estructura está determinada por la elección anterior: La elección del principio de funcionamiento determina de forma única la estructura, por lo que deben considerarse en conjunto. El principio operativo (estructura) es un reflejo de la función objetivo. Según el principio de funcionamiento elegido, se debe elaborar un diagrama funcional (posiblemente en forma de su-campo).

El diagrama funcional se construye según principio de causalidad, ya que cualquier vehículo obedece a este principio. El funcionamiento de un vehículo es una cadena de acciones-acontecimientos.

Cada evento en el vehículo tiene una (o varias) causas y es en sí mismo la causa de eventos posteriores. Todo comienza con una razón, entonces punto importante- asegurar el “lanzamiento” (encendido) de la causa. Para ello, deben darse las siguientes condiciones:

• proporcionar Condiciones externas que no interfieran con la manifestación de la acción,
• proporcionar las condiciones internas bajo las cuales tiene lugar el evento (acción),
• proporcionar desde fuera un motivo, un empujón, una “chispa” para “lanzar” una acción.

El punto principal al elegir un principio de acción es la mejor implementación del principio de causalidad.

Una forma confiable de construir una cadena de acciones, desde el evento final hasta el inicial; el evento final es la acción recibida sobre la carrocería de trabajo, es decir, la implementación de la función del vehículo.

El principal requisito para la estructura es una pérdida mínima de energía y una acción inequívoca (eliminación de errores), es decir, buena conductividad energética y confiabilidad de la cadena de causa y efecto.

Al resolver problemas inventivos, luego de formular la FP (contradicción física), surgen dificultades en la transición al principio físico. Quizás el principio de causalidad ayude aquí. Un ejercicio físico es una orden, una acción final, se requiere para construir una cadena de causas y efectos que conduzcan a un efecto físico.

Principio de integridad de las partes (ley de integridad de las partes de un sistema) Se puede tomar como base para la primera construcción. diagrama funcional. Es posible la siguiente secuencia de pasos:

1. Se formula GPF.
2. Se determina el principio físico de acción del cuerpo de trabajo sobre el producto.
3. Se selecciona o sintetiza PO.
4. Una transmisión, un motor, una fuente de energía y un elemento de control están "unidos" al elemento de trabajo.
5. Se construye un diagrama funcional en una primera aproximación: se identifican las deficiencias y posibles fallos en el diagrama. Se están desarrollando diagramas más detallados, teniendo en cuenta la jerarquía de subsistemas. Los subsistemas que no realizan bien sus funciones se complementan con nuevos elementos.

Por ejemplo:

Esta es la forma habitual de desplegar un vehículo, aumentando el GPF añadiendo nuevos subsistemas funcionales útiles.

Es posible algún aumento en el GPF reduciendo las conexiones y efectos dañinos en los subsistemas (sin complicarlos).

La forma más radical es la idealización del TS.

El principio de complementariedad Consiste en una forma especial de conectar elementos cuando están incluidos en el sistema. Los elementos no sólo deben ser consistentes en forma y propiedades (para tener la posibilidad fundamental de conexión mutua), sino también complementarse, reforzarse mutuamente, agregar propiedades beneficiosas y neutralizar mutuamente las perjudiciales. Este es el principal mecanismo para la aparición del efecto sistémico (calidad).

3.3.5. Forma

La forma es la manifestación externa de la estructura del vehículo y la estructura es el contenido interno de la forma. Estos dos conceptos están estrechamente relacionados. En un sistema técnico, uno de ellos puede predominar y dictar las condiciones para la implementación del otro (por ejemplo, la forma del ala de un avión determina su estructura). La lógica de construcción de la estructura está determinada principalmente por los principios y funciones internos del sistema. La forma en la mayoría de los casos depende de los requisitos del supersistema.

Requisitos básicos para el formulario:

• funcional (forma de hilo, etc.),
• ergonómico (mango de herramienta, asiento del conductor, etc.),
• tecnológico (simplicidad y conveniencia de fabricación, procesamiento, transporte),
• operativo (vida útil, resistencia, durabilidad, facilidad de reparación),

estético (diseño, belleza, “agrado”, “calidez”...).

3.3.6. Estructura jerárquica de los sistemas.

Principio jerárquico de organización. La estructura solo es posible en sistemas multinivel (esta es una gran clase de sistemas técnicos modernos) y consiste en ordenar las interacciones entre niveles de mayor a menor. Cada nivel actúa como administrador en relación con todos los niveles subyacentes y como nivel subordinado controlado en relación con el superior. Cada nivel también se especializa en realizar una función específica (nivel GPF). No existen jerarquías absolutamente rígidas; algunos sistemas en niveles inferiores tienen menos o más autonomía en relación con los niveles superiores. Dentro del nivel, las relaciones de los elementos son iguales entre sí, se complementan mutuamente, tienen características de autoorganización (se establecen durante la formación de la estructura).

El surgimiento y desarrollo de estructuras jerárquicas no es casual, ya que es la única forma de aumentar la eficiencia, la confiabilidad y la sostenibilidad. en sistemas de media y alta complejidad.

En sistemas simples no se requiere jerarquía, ya que la interacción se realiza a través de conexiones directas entre elementos. En sistemas complejos, las interacciones directas entre todos los elementos son imposibles (se requieren demasiadas conexiones), por lo tanto, los contactos directos se mantienen solo entre elementos del mismo nivel y las conexiones entre niveles se reducen drásticamente.

Vista típica de un sistema jerárquico: En tabla. 1 muestra los nombres de los niveles jerárquicos en tecnología (Altshuller G.S. en el libro: Daring formulas of creative. Petrozavodsk, "Karelia", 1987, págs. 17-18).

tabla 1

Nivel (rango de vehículo)	Nombre del sistema	Ejemplo	De naturaleza analógica
	Tecnosfera	Tecnología + personas + recursos + sistema de consumo	Biosfera
		Todos los equipos (todas las industrias)
	Rama de tecnología	Transporte (todos los tipos)
	Una asociación	Aeroflot, transporte motorizado, transporte ferroviario
	Compañía	Fábrica, metro, aeropuerto	Organismo
		Locomotora, vagones, vía férrea.	Órganos del cuerpo: corazón, pulmones, etc.
		Locomotora, coche, avión.
	Mecanismo heterogéneo (un conjunto de nodos que permite la transferencia de energía y materia de un tipo a otro)	Generador electrostático, motor de combustión interna.	Moléculas de ADN, ARN, AFT.
	Mecanismo homogéneo (un conjunto de nodos que permiten energía y materia sin cambiar su apariencia)	Gato de hélice, carro, equipo de navegación, reloj, transformador, binoculares.	Molécula de hemoglobina capaz de transportar oxígeno.
		Eje y dos ruedas (aparece una nueva propiedad: capacidad de rodadura)	Moléculas complejas, polímeros.
	Un par de detalles	Tornillo y tuerca, eje y rueda.	Una molécula formada por diferentes radicales, por ejemplo: C2H5-C=O | ÉL
	Parte no homogénea (cuando se separa, forma partes diferentes)	tornillo, clavo	Cadena de carbonos asimétrica: S-S-S-S-S-S- | CON
	Parte homogénea (cuando se separan, forman partes idénticas)	Alambre, eje, viga	Cadena de carbono: S-S-S-S-S-S-
	Sustancia heterogénea		Mezclas, soluciones ( agua de mar, aire)
	Sustancia homogénea	Hierro químicamente puro	Sustancia simple (oxígeno, nitrógeno)

Propiedades básicas de los sistemas jerárquicos.

1. Dualidad de cualidades de los elementos del sistema.- el elemento tiene simultáneamente cualidades individuales y sistémicas.
   Al ingresar al sistema, un elemento pierde su calidad original. La calidad sistémica parece bloquear la manifestación de las cualidades propias de los elementos. Pero esto nunca sucede del todo. Los compuestos químicos tienen propiedades fisicoquímicas sistémicas, pero también conservan las propiedades de sus elementos constituyentes. Todos los métodos para analizar la composición de compuestos (espectral, resonancia magnética nuclear, rayos X, etc.) se basan en esto. Cuanto más compleja es la estructura jerárquica (organización) de un sistema, mayores son sus cualidades individuales, más claramente aparecen en el supersistema y menos conectado está con otros elementos (sistemas) del supersistema. En los niveles inferiores, los elementos se simplifican (los sistemas no necesitan cosas "complejas", necesitan una función útil simple). Como resultado de esto, las cosas pierden su originalidad, su individualidad específica y se vuelven indiferentes a su forma individual material.
   La pérdida de individualidad es el precio “pagado” por los elementos por su capacidad adquirida para expresar aspectos individuales de las conexiones sistémicas en la jerarquía. (Como en la sociedad: una persona en la producción no es un sujeto, no es un individuo único, no es el creador de sus circunstancias, él función, objeto, cosa).
   Esta propiedad de los sistemas jerárquicos es la causa de un tipo común de psiquinercia del inventor: ve una propiedad (principal, sistémica) de un elemento y no ve muchas de sus propiedades individuales anteriores.
2. Diktat de los niveles superiores sobre los inferiores.- el orden básico de jerarquía (análogo en la sociedad: unidad de mando, liderazgo autoritario).
   El nivel más bajo de la jerarquía es el cuerpo de trabajo o su parte, zona, superficie de trabajo (cada subsistema tiene su propio cuerpo de trabajo). Por lo tanto, todas las influencias de control (señales) y la energía necesariamente llegan al cuerpo de trabajo, obligándolo a funcionar de una manera estrictamente definida. En este sentido, el RO es el elemento más subordinado del sistema. Recordemos que su papel en la síntesis del TS es exactamente el contrario: dicta la estructura para la implementación del GPP.
   A menudo, los dictados de los niveles superiores se extienden incluso por debajo del cuerpo de trabajo; ¿Qué hay debajo de RO? - producto. Los sistemas técnicos (“para su conveniencia”) dictan qué productos deben ser. Este es el "deseo" de la tecnología de cambiar ambiente“acomodarse a uno mismo” está mal; es característico sólo de la tecnología moderna, en gran medida torpe y tosca. Es especialmente visible la discrepancia (inconsistencia) de los sistemas técnicos ("correctos", "estándar") con los objetos naturales ("incorrectos"), con las artesanías y artes humanas.
   Ejemplos.
   La principal función útil del transporte ferroviario es el volumen de tráfico. Por ello, en muchos países se están realizando investigaciones sobre el cultivo de tomates cuadrados (Bulgaria), sandías (Japón), patatas, zanahorias, remolachas, pepinos y piñas ("El conocimiento es poder", 1983, núm. 12, pág. 32). ). Las verduras y frutas en cubos son más fáciles de empacar y transportar.
   La "salchicha" de huevo se produce en Estados Unidos. Se rompen los huevos, se separan las claras de la yema mediante centrifugación y al congelarse se les forma una “salchicha” (yema en el centro); si necesitas un revuelto, corta una rodaja. Desde el punto de vista del aumento del GPF (transporte de huevos), el problema está solucionado.
   Como. 1 132 905: (BI, 1985, n° 1). Método de preparación de patatas, verduras y frutas para tratamiento térmico: las patatas se cortan, se mueven y se corta la piel del fondo; luego girar 180 grados, nivelar y cortar desde abajo, etc. hasta que todas las patatas estén peladas.
   Del humor francés (“Inventor e innovador”, 1984, n° 8, 3 páginas de portada): "Me gustaría ofrecer a su empresa mi último invento. Esta es una máquina de afeitar. El cliente pone algunas monedas, mete su Dirígete al agujero y dos navajas automáticamente comienzan a afeitarle.
   - Pero cada persona tiene una estructura facial individual... - ¡Por primera vez, sí!
3. La insensibilidad de los pisos superiores a los cambios de los inferiores y viceversa, la sensibilidad de los pisos inferiores a los cambios de los superiores.
   Los cambios en los niveles de sustancias y subsistemas de rangos inferiores no afectan la propiedad sistémica (calidad) de TS-NS de rangos superiores.
   Ejemplo.
   El principio de la televisión ya estaba plasmado en los primeros sistemas mecánicos. La nueva propiedad del sistema (transmisión de imágenes a distancia) no cambió fundamentalmente al cambiar a elementos de lámpara, transistor y micromódulo. El GPF aumentó, pero la propiedad sistémica no cambió fundamentalmente. Lo principal para un supersistema es qué subsistemas realizan sus funciones y es indiferente sobre qué materiales y principios físicos. Esta disposición tiene importantes consecuencias para la invención. Digamos que surgió el problema de garantizar una eliminación efectiva del calor de un transformador en funcionamiento en un televisor de tubo (consumo de energía 400 W). El inventor puede buscar durante mucho tiempo y de diversas formas un método para eliminar el calor, idear nuevos subsistemas, aumentar la potencia instalada del transformador para reducir la temperatura de calentamiento, etc. Sin embargo, si sube al piso de arriba (fuente de alimentación), entonces el problema se puede resolver de una manera completamente diferente (por ejemplo, cambiando el modo de energía) y al cambiar en el piso superior (por ejemplo, reemplazando un circuito de lámpara). con uno de transistor), este problema se puede eliminar por completo: simplemente no será necesario (la potencia bajará, digamos, a 100 W).
4. Filtrar (resaltar) funciones útiles en niveles jerárquicos. Una estructura jerárquica adecuadamente organizada resalta una función útil en cada piso, estas funciones se suman (refuerzan mutuamente) en el siguiente piso; donde funciones dañinas en cada piso se suprimen, o al menos no se les agregan nuevos.

La principal aportación al GPF se forma en las plantas inferiores, empezando por la zona de trabajo. En niveles posteriores, se produce una adición (fortalecimiento) más o menos significativa de la función útil. A medida que aumenta el número de pisos, el crecimiento del GPF se ralentiza, por lo que los sistemas con una gran cantidad de niveles jerárquicos son ineficaces (los costos de MGE comienzan a exceder la ganancia en el GPF). El nivel más alto de la jerarquía normalmente realiza sólo funciones de coordinación; no debería haber más de un nivel de ese tipo.

Cuanto mayor sea el nivel de jerarquía, más suave será la estructura, menos rígidas serán las conexiones entre los elementos y más fácil será reorganizarlos y reemplazarlos. En los niveles inferiores hay una jerarquía y conexiones más rígidas; la estructura está estrictamente determinada por el requisito de cumplir con el GPF. Es imposible, por ejemplo, colocar una mecha en un tubo de calor fuera de la carcasa; los parámetros de funcionamiento de la mecha y su estructura están estrictamente especificados; en las plantas superiores, donde la función es la redistribución del calor, recirculación, regulación, etc., son posibles las reorganizaciones más radicales.

3.4. Organización

3.4.1. Concepto general

La tarea del TRTS es revelar los patrones de síntesis, funcionamiento y desarrollo de sistemas técnicos.. La organización es el elemento más importante en los tres períodos de existencia del sistema. La organización surge simultáneamente con la estructura. De hecho, La organización es un algoritmo para el funcionamiento conjunto de elementos del sistema en el espacio y el tiempo..

Biólogo francés del siglo XVIII. Bonnet escribió: "Todas las partes que componen el cuerpo están conectadas entre sí de manera tan directa y diversa en el campo de sus funciones que son inseparables entre sí, que su relación es extremadamente estrecha y que tenían que aparecer simultáneamente. Arterias presuponen la presencia de venas; las funciones de ambas presuponen la presencia de nervios; estos a su vez presuponen la presencia de un cerebro, y éste presupone la presencia de un corazón; cada condición individual es toda una serie de condiciones" (Gnedenko B.V. et al. Para consejos en la naturaleza. M.: Znanie, 1977, p. 45).

La organización surge cuando surgen conexiones (relaciones) objetivamente naturales, consistentes y estables en el tiempo entre elementos; en este caso, algunas propiedades (cualidades) del elemento pasan a primer plano (funcionan, se realizan, se fortalecen), mientras que otras se limitan, se extinguen, se enmascaran. Características beneficiosas se transforman en el proceso de trabajo en funciones: acciones, comportamiento .

La condición principal para el surgimiento de una organización es que las conexiones entre elementos y/o sus propiedades deben exceder en potencia (fuerza) a las conexiones con elementos ajenos al sistema.

Con el surgimiento de una organización, la entropía en el sistema emergente disminuye en comparación con el entorno externo. El entorno exterior del vehículo suele ser otros sistemas técnicos. Entonces, la entropía es una organización que es innecesaria para una determinada GPF (necesidad) (organización “ajena”).

El grado de organización refleja el grado de previsibilidad del comportamiento del sistema durante la implementación del GPF. La previsibilidad absoluta es imposible, o sólo posible para sistemas que no funcionan (“muertos”). Total imprevisibilidad: cuando no hay sistema, hay desorganización. La complejidad de una organización se caracteriza por la cantidad y variedad de elementos, la cantidad y variedad de conexiones y la cantidad de niveles jerárquicos.

La complejidad de la organización aumenta con el despliegue del vehículo y disminuye con el colapso; la organización, por así decirlo, es "impulsada" hacia la sustancia.. Cuando se implementan en subsistemas funcionales útiles, se elaboran los principios de organización (condiciones de interacción, conexiones y funciones), luego la organización pasa al nivel micro (la función del subsistema la realiza la sustancia).

3.4.2. Conexiones

La comunicación es la relación entre los elementos de un sistema.

La comunicación es un canal físico real (material o de campo) para la transferencia de E (energía), B (materia), I (información); Además, no hay información intangible, siempre es E o V.

La condición principal para el funcionamiento de la comunicación es la "diferencia de potencial" entre los elementos, es decir, el gradiente de un campo o sustancia (desviación del equilibrio termodinámico - principio de Onsager). Con un gradiente, surge una fuerza impulsora que provoca el flujo de E o B:

• gradiente de temperatura - flujo de calor (conductividad térmica),
• gradiente de concentración - flujo de materia (difusión),
• gradiente de velocidad - flujo de impulso,
• degradado campo eléctrico- electricidad,

así como gradientes de presión, campo magnético, densidad, etc.

A menudo, en problemas inventivos es necesario organizar un flujo con un gradiente de un campo "no propio". Por ejemplo, el flujo de una sustancia (bolas huecas de nitinol) con un gradiente de temperatura, en el problema de igualar la temperatura a lo largo de la profundidad de una piscina. Principales características de la comunicación: contenido físico y potencia.. El contenido físico es el tipo de sustancia o campo utilizado en la comunicación. Potencia: la intensidad del flujo de B o E. La potencia de comunicación debe ser mayor que la potencia de las conexiones externas al sistema, por encima del umbral: el nivel de ruido del entorno externo.

Las conexiones en el sistema pueden ser:

• funcionalmente necesario - para realizar GPF,
• auxiliar: aumento de la confiabilidad,
• perjudicial, innecesario, redundante.

Según el tipo de conexión, existen: lineal, en anillo, en estrella, de tránsito, ramificada y mixta.

Principales tipos de conexiones en sistemas técnicos:

	1. Primaria
	A) Unilateral(semiconductor),
	b) reflexivo(que surge bajo la influencia causa externa),
	V) selectivo(eliminando flujos innecesarios),
	GRAMO) rezagado(con retraso de tiempo),
	d) positivo(aumentando el poder a medida que aumenta la "diferencia de potencial"),
	mi) negativo(potencia decreciente a medida que aumenta la “diferencia de potencial”),
	y) neutral(indiferente a la dirección),
	h) cero,
	Y) proyectado(deseado).
	2. Combinado.
	l) bilateral(completamente conductivo)
	metro) contracomunicación(depende proporcionalmente del estado de los elementos entre los que se realiza la conexión; por ejemplo, los polos de un imán o los potenciales de una fuente de corriente),
	norte) inversa positiva conexión. (a medida que aumenta el poder de una conexión, aumenta el poder de otra), el mecanismo de estimulación mutua de funciones conduce a un aumento de los procesos;
	Oh) inversa negativa conexión. (a medida que aumenta la potencia de una conexión, la potencia de la otra disminuye), un mecanismo estabilizador conduce a un equilibrio estable o a oscilaciones alrededor del punto de equilibrio,
	PAG) doble inverso negativo La comunicación, o retroalimentación del tipo de opresión mutua (a medida que disminuye el poder de una conexión, el poder de la otra también disminuye) conduce a un equilibrio inestable, que termina con el fortalecimiento de una de las partes y la supresión de la otra.

Cuando se utilizan conexiones combinadas, el sistema adquiere nuevas propiedades. Consideremos, por ejemplo, un sistema de dos elementos con retroalimentación negativa:

A medida que aumenta el potencial A, aumenta el poder de la conexión positiva 1, lo que conduce a un aumento en el potencial B. Pero conexión negativa 2 suprime el potencial A. El sistema alcanza rápidamente un estado de equilibrio estable. Cuando se interrumpe la conexión 1, el potencial A aumenta sin supresión de B. Cuando se interrumpe la conexión 2, el potencial A aumenta y al mismo tiempo aumenta el potencial B (conexión positiva).

En un sistema de tres elementos aparece una cualidad aún más fuerte.

A medida que aumenta el potencial A, aumenta B, pero el enlace 4 suprime A; a lo largo de la conexión 2 B aumenta, pero a través de la conexión 5 B disminuye, y a través de la conexión 6 B disminuye, etc. Es decir, la salida de cualquier elemento del estado de equilibrio se suprime rápidamente mutuamente.

Cuando se interrumpe cualquier conexión, también se produce rápidamente la supresión mutua a lo largo de otras conexiones. Lo mismo sucede cuando se rompen dos conexiones.

Se crea un equilibrio estable en el sistema, en el que el estado del elemento sólo puede desplazarse ligeramente del equilibrio.

A continuación se muestra un ejemplo con la misma relación combinada (negativa). Otros efectos, aún más inusuales, se producen en sistemas con conexiones heterogéneas, con un gran número de elementos, con aparición de conexiones cruzadas (a partir de la diagonal del cuadrado). Se necesita desarrollo para “imponer” este tipo de conexiones al venoanálisis.

Un aumento en el grado de organización de un sistema depende directamente del número de conexiones entre elementos. El desarrollo de conexiones es la apertura de campos su (aumentando el grado de campo su). ¿Cómo aumentar el número de conexiones en un sufield? Dos caminos:

1. inclusión de elementos del sistema en relación con supersistemas,
2. involucrando más niveles bajos organización de un subsistema o sustancia.

A medida que aumenta el número de conexiones por elemento, aumenta el número de propiedades útiles de los elementos.

3.4.3. Control

Uno de propiedades importantes organización: la capacidad de gestionar, es decir, cambiar o mantener el estado de los elementos durante el funcionamiento del sistema. El control se produce a través de conexiones especiales y es una secuencia de comandos en el tiempo. El control por desviación de valor es el método más común y confiable.

3.4.4. Factores que destruyen una organización.

Estos factores incluyen tres grupos de efectos nocivos:

• externo (supersistema, naturaleza, hombre),
• interno (forzamiento o refuerzo mutuo accidental de propiedades nocivas),
• entrópico (autodestrucción de elementos debido a la vida útil finita).

Los factores externos destruyen las conexiones si su poder excede el poder de las conexiones dentro del sistema.

Los factores internos están inicialmente presentes en el sistema, pero con el tiempo, debido a perturbaciones en la estructura, su número aumenta.

Ejemplos de factores de entropía: desgaste de piezas (eliminación de parte de la sustancia del sistema), degeneración de conexiones (fatiga de resortes, óxido).

3.4.5. La importancia de la experimentación en el proceso de mejora de una organización

Un experimento es un experimento realizado científicamente con el objetivo de determinar el lugar "doloroso" en el vehículo al intentar aumentar el GPF. El significado del experimento: intervención activa en el funcionamiento del vehículo, creación de condiciones especiales, entorno (cambios en los factores ambientales) y observación del comportamiento (resultado) utilizando métodos especiales y fondos.

El experimento a gran escala más productivo es adecuado para la gran mayoría de vehículos (excepto centrales nucleares grandes y peligrosas, etc.).

El experimento modelo es aceptable y confiable sólo para sistemas simples con un comportamiento bien predicho.

Sólo un experimento a gran escala puede producir el subproducto más importante: resultados inesperados que a menudo aportan nuevos conocimientos.

Por ejemplo, durante un vuelo de prueba de uno de los satélites no tripulados, mientras se probaban los motores auxiliares para frenar, el satélite cambió inesperadamente a otra órbita y nunca regresó a la Tierra. "Recuerdo que los especialistas estaban muy molestos. Y entonces S.P. Korolev vio en la transición no planificada de la nave de una órbita a otra la primera experiencia de maniobra en el espacio.
"Y para bajar a la Tierra", dijo el diseñador jefe a sus asistentes, "tendremos naves cuando sea necesario y donde sea necesario". ¡Qué lindos quedarán! La próxima vez definitivamente lo plantaremos.
Desde entonces, “como pequeñas”, muchas naves espaciales de diversos fines científicos y económicos han regresado a la Tierra” (Pokrovsky B. Towards the Dawn. Pravda, 1980, 12 de junio).

3.5. Efecto sistémico (calidad)

3.5.1. Propiedades en el sistema

Todos los elementos del sistema y el sistema mismo en su conjunto tienen una serie de propiedades:

1. material estructural: propiedades de una sustancia determinadas por su composición, tipo de componentes, características físicas (agua, aire, acero, hormigón).
2. Campo estructural: por ejemplo, el peso es una propiedad integral de cualquier elemento, las propiedades magnéticas, el color.
3. Funcional: propiedades especializadas que se pueden obtener a partir de diferentes combinaciones de materia-campo, siempre que tengan la función requerida; por ejemplo, esteras aislantes térmicas.
4. Sistema: propiedades acumulativas (integrales); a diferencia de las propiedades 1-3, no son iguales a las propiedades de los elementos incluidos en el sistema; estas propiedades surgen "repentinamente" durante la formación del sistema; Un aumento tan inesperado es la principal ganancia en la síntesis de un nuevo vehículo.

Es más correcto distinguir entre dos tipos de aumentos del sistema:

• efecto del sistema- aumento (disminución) desproporcionadamente grande de las propiedades de los elementos,
• calidad del sistema- la aparición de una nueva propiedad (superpropiedad, un vector de propiedades existentes), que ninguno de los elementos tenía antes de su inclusión en el sistema.

Esta característica en el desarrollo de la realidad objetiva fue notada por los pensadores antiguos. Por ejemplo, Aristóteles afirmó que el todo es siempre mayor que la suma de sus partes. Bogdánov a.a. formuló esta tesis para sistemas: el sistema revela un cierto aumento de cualidades, en comparación con las iniciales da una cierta supercalidad (1912).

Para determinar con mayor precisión el efecto sistémico (calidad) de un vehículo determinado, puede utilizar una técnica simple: debe dividir el sistema en sus elementos componentes y ver qué calidad (qué efecto) ha desaparecido. Por ejemplo, ninguna de las partes de un avión puede volar por separado, del mismo modo que un sistema de avión "truncado" sin ala, empenaje o control no puede realizar su función. Ésta, por cierto, es una forma convincente de demostrar que todos los objetos del mundo son sistemas: divida el carbón, el azúcar, una aguja: ¿en qué etapa de la división dejan de ser ellos mismos y pierden sus características principales? Todos ellos se diferencian entre sí solo en la duración del proceso de división (una aguja deja de ser aguja cuando se divide en dos partes, carbón y azúcar), cuando se divide en un átomo. Aparentemente, la llamada ley dialéctica de la transición de cambios cuantitativos a cualitativos refleja sólo el lado sustantivo de una ley más general: ley de formación del efecto del sistema (calidad).

Un ejemplo de la aparición de un efecto sistémico.

Para el postratamiento de las aguas residuales de las plantas de hidrólisis, se probaron dos métodos: ozonización y adsorción; Ninguno de los métodos dio el resultado deseado. El método combinado dio un efecto sorprendente. Los indicadores requeridos se lograron reduciendo el consumo de ozono y carbón activado entre 2 y 5 veces en comparación con la sorción sola o la ozonización sola (E.I. VNIIIS Gosstroy URSS, serie 8, 1987, número 8, págs. 11-15).

En física ( Efectos físicos y fenómenos) contiene muchos ejemplos de la aparición de propiedades del sistema. Por ejemplo, un campo electromagnético tiene la propiedad de extenderse en el espacio a una distancia ilimitada y la propiedad de autoconservación; los campos eléctricos y magnéticos no tienen estas propiedades por separado.

Estrictamente hablando, todas las ciencias naturales no se dedican más que al estudio de las leyes sistémicas de conectar partes en un todo y las leyes de existencia y desarrollo de este todo. Se ha acumulado un enorme conocimiento que revela mecanismos específicos para la aparición de supercualidades (efectos sistémicos) en la naturaleza viva e inanimada: en química, física, biología, geología, astronomía, etc. Pero todavía no hay generalizaciones: leyes para todo el sistema.

3.5.2. Mecanismo de formación de propiedades del sistema.

Aquí hay un ejemplo "mecánico" simple de la apariencia de una propiedad del sistema: digamos que necesita cruzar rápidamente un área llena de gente; Está claro que gastarás mucha energía y tiempo superando la “fricción con la multitud”. Ahora imagine que la multitud, por orden, ha formado algún tipo de estructura ordenada (por ejemplo, alineada en filas), entonces la resistencia a la persona que corre entre las filas prácticamente desaparecerá.

A. Bogdanov razona de la siguiente manera: "El ejemplo más típico es la interferencia de ondas: si las ondas coinciden, entonces las dos vibraciones producen una fuerza cuádruple, si no coinciden, entonces luz + luz dan calor. Caso medio: el aumento de una onda coincidirá la mitad con el aumento y la mitad con la disminución; como resultado, una simple suma, la suma de los términos: la intensidad de la luz es el doble. El aumento o disminución en la suma de las propiedades del sistema depende del método. de combinación (conexión, conexión)" (Ciencia organizacional general. (Tektología), vol. 2. El mecanismo de divergencia y desorganización. Asociación " Publicación de libros de escritores en Moscú", M., tipografía de Ya.G. Sazonov, 1917 , pág.11).

Otro ejemplo: la velocidad del sonido en un líquido, por ejemplo en el agua, es de unos 1500 m/s, en gas (aire) de 340 m/s; y en una mezcla de gas y agua (5% de burbujas de gas volumétricas) la velocidad cae a 30-100 m/seg.

Cualquier elemento tiene muchas propiedades. Algunas de estas propiedades se suprimen durante la formación de conexiones, otras, por el contrario, adquieren una expresión clara; o: algunas propiedades se suman, otras se neutralizan. Hay tres casos posibles de efecto sistémico (calidad):

• las propiedades positivas se suman y se refuerzan mutuamente, las propiedades negativas permanecen sin cambios (cadena, resorte);
• las propiedades positivas se suman y las negativas se destruyen mutuamente (dos soldados, presionando sus espaldas, forman una defensa circular, las propiedades dañinas de la "espalda" han desaparecido);

Las propiedades negativas invertidas (daño convertido en beneficio) se suman a la suma de las propiedades positivas.

Un objeto técnico es un dispositivo, método o material verdaderamente existente, creado por el hombre y diseñado para satisfacer determinadas necesidades.

Todos los objetos técnicos están formados por elementos que son partes indivisibles del todo. Si el funcionamiento de un elemento de un objeto técnico afecta el funcionamiento de otro elemento, entonces dichos objetos técnicos (a diferencia de las unidades) suelen denominarse sistemas técnicos (TS).

Un sistema técnico es un conjunto de elementos interconectados de un objeto técnico, combinados para realizar una función específica, al tiempo que poseen propiedades que no pueden reducirse a la suma de las propiedades de los elementos individuales.

Tipos de sistemas técnicos.

Los elementos que forman un sistema técnico son sólo partes relativamente indivisibles del todo. Por ejemplo, una máquina para trabajar la madera incluye muchos partes complejas: bastidor, movimiento principal, avance, basamento, regulación, regulación, mecanismos de control y accionamiento. Al mismo tiempo, en un sistema de "taller de carpintería" con una gran cantidad de máquinas diferentes, una máquina separada puede considerarse un elemento, es decir, un todo indivisible. En este sentido, en relación al sistema “máquina”, el “taller de carpintería” se denomina supersistema, y las piezas de la máquina enumeradas anteriormente son subsistemas. Para cualquier sistema se puede distinguir un subsistema y un supersistema. Para el sistema "mecanismo del movimiento principal de la máquina", las partes de la carcasa del cojinete, el eje y la herramienta de corte serán subsistemas y la máquina será un supersistema. Algunos sistemas realizan funciones opuestas en relación con un sistema determinado. Se les llama antisistemas. Por ejemplo, un barco de superficie y un submarino, un motor y un freno, son objetos que funcionan a la inversa.

El ideal de los sistemas técnicos.

Los sistemas técnicos se desarrollan según la ley de la evolución progresiva. Esto significa que en el sistema de cada generación se van mejorando los criterios de desarrollo hasta acercarse al extremo global. Cada sistema técnico busca su ideal cuando sus parámetros de peso, volumen, área, etc. se acercan a los extremos. Un sistema técnico ideal es aquel que parece no existir y sus funciones las realizan íntegramente por sí solos. La ley de la idealidad es valiosa porque sugiere en qué dirección debe desarrollarse un sistema técnico eficaz. Un sistema se considera ideal si tiene una o más de las siguientes propiedades:

1. Las dimensiones del sistema se acercan o coinciden con las dimensiones del objeto que se procesa o transporta, y la masa del sistema es mucho menor que la masa del objeto. Por ejemplo, en la antigüedad los materiales a granel se almacenaban y transportaban en vasijas de barro, ahora en bolsas.

2. La masa y dimensiones del sistema técnico o de sus principales elementos funcionales deberán aproximarse a cero, y en caso extremo serán iguales a cero cuando no exista dispositivo, y función requerida realizado. Por ejemplo, dividir la madera en partes se realiza con una sierra. Pero ahora han aparecido sistemas láser para estos fines. Parece que no hay herramienta de corte, pero cumple sus funciones.

3. El tiempo de procesamiento de un objeto tiende o es igual a cero (el resultado se obtiene inmediata o instantáneamente). La principal forma de realizar esta propiedad es intensificar los procesos, reducir el número de operaciones y combinarlas en el espacio y el tiempo.

4. La eficiencia de un sistema ideal tiende a la unidad y el consumo de energía tiende a cero.

5. Todas las partes de un sistema ideal realizan un trabajo útil sin tiempo de inactividad en la máxima medida de sus capacidades de diseño.

6. El sistema funciona indefinidamente. largo tiempo sin paradas ni reparaciones.

7. El sistema funciona sin intervención humana.

8. Un sistema ideal no proporciona influencia dañina sobre las personas y el medio ambiente