Законы и закономерности развития систем. Книга 3 Владимир Петров
© Владимир Петров, 2022
ISBN 978-5-0051-6086-7 (т. 3)
ISBN 978-5-0051-5728-7
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Это третья книга из монографии «Законы и закономерности развития систем». В данной книге изложены законы построения систем и закономерности эволюции систем.
Монография состоит из 4 книг. Это единственное самое полное изложение законов и закономерностей развития систем. С такой подробностью законы и закономерности развития систем еще не были изложены ни в одной книге. Монография также содержит методику прогнозирования – это основа эффективной методики получения перспективных идей, прогноза развития систем и обхода конкурирующих патентов, которая имеет ощутимые преимущества перед существующими подходами.
Монография предназначена для широкого круга читателей, интересующихся или занимающихся инновациями. В первую очередь она предназначена менеджерам, научным работникам, инженерам и изобретателям, решающим творческие задачи. Она может быть полезна преподавателям университетов, аспирантам и студентам, изучающим теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), инновационный процесс, системный подход и инженерное творчество, а также руководителям предприятий и бизнесменам.
Особый интерес монография может представлять для патентных поверенных.
Введение
…развитие технических систем независимо от конкретных технических и физических факторов, обусловливающих это развитие.
Г. С. Альтшуллер1
Законы и закономерности развития систем определяют требования к построению и развития систем.
Общее направление развития систем идет в сторону увеличения степени системности2.
Законы и закономерности развития систем можно разделить на две группы:
– законы построениясистем (определяющие работоспособность системы);
– закономерности эволюциисистем (определяющие развитие систем).
Законыпостроения систем должны обеспечивать требования системности:
– предназначение;
– работоспособность.
Закономерности эволюции систем должны обеспечивать другие требования системности:
– конкурентоспособность;
– не влиять отрицательно на окружение;
– учитывать закономерности развития систем.
Глава 13. Законы построения систем
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие основных частей системы и минимальная их работоспособность.
Г. С. Альтшуллер3
13.1. Структура законов построения систем
Законы построения предназначены для создания новой работоспособной системы.
Работоспособная система:
– отвечает ее предназначению (т. е. выполняет главную функцию системы);
– имеет определенную структуру;
– структура обеспечивает свободное прохождение необходимых потоков;
– система минимально согласована.
Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является обеспечение ее предназначения и наличие основных работоспособных частей и связей системы.
Работоспособность — это способность выполнять заданную функцию с параметрами, установленными техническими требованиями, в течение расчетного срока службы4.
Другими словами, работоспособность – это качественное функционирование системы, т. е. качественное выполнение главной функции системы.
К параметрам работоспособности помимо качественного функционирования системы (в том числе надежности и долговечности) можно также отнести эргономические параметры (характеризуют соответствие товара свойствам человеческого организма).
Работоспособность определяется наличием необходимых элементов с требуемым качеством, наличием и качеством необходимых связей между элементами, организацией необходимых потоков с требуемым качеством.
В связи с этим группа законов построения систем включает (рис. 13.1):
– закон соответствия;
– закон полноты и избыточности системы;
– закон проводимости потоков;
– закон минимального согласования.
Рис. 13.1. Структура законов построения систем
Рассмотрим каждый из законов.
13.2. Закон соответствия
Закон соответствия обеспечивает системное требование предназначение. Этот закон говорит о необходимости соблюдения соответствия структуры главной функции системы.
Структура системы должна обеспечивать выполнение главной функции системы, удовлетворяя определенную потребность. Для обеспечения работоспособности структура системы должна так же выполнять все основные и вспомогательные функции. Структура обеспечивает необходимый набор элементов, связей и взаимодействий между ними. Связи обеспечивают единство системы и возможность прохода потоков.
Пример 13.1. Телефон
Предназначение телефона выполнять его главную функцию. У телефона две главные функции – прием и передача звуковых сигналов.
Пример 13.2. Автомобиль
Предназначение автомобиля выполнять его главную функцию – перемещать объект с места на другое место.
13.3. Закон полноты и избыточности системы
13.3.1. Общая информация
Разработка новой системы должна начинаться с определения всех системных свойств. Прежде всего, начинают с функциональности системы.
Полнота и избыточность могут быть функциональными и структурными.
13.3.2. Закон полноты
Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является обеспечение ее предназначения и наличие основных работоспособных частей системы.
Полнота может быть функциональной и структурной.
Функциональная полнота
Функциональная полнота должна обеспечивать генеральнуюцель и главную функцию системы, и выполнять все основные и вспомогательные функции, т. е. выполнять одно из требований системности – предназначение.
Функциональную полноту можно рассматривать и как закон функциональной полноты.
Примеры, описывающие главную функцию системы, были представлены раньше (примеры 13.1 и 13.2).
Опишем некоторые из основных функций.
Пример 13.3. Телефон
Основные функции телефона:
– преобразование получаемых и исходящих звуковых сигналов;
– обеспечение связей между элементами телефона;
– управление телефоном.
Вспомогательные функции – например, иметь в памяти постоянные номера телефонов (адресная книга), определение номера звонившего и т. п.
Пример 13.4. Автомобиль
Основные функции автомобиля:
– вращение колес;
– обеспечение связей между элементами автомобиля;
– управление автомобилем.
Вспомогательные функции – например, обеспечение безопасности движения, обеспечение комфорта, возможность слушать радио и т. п.
Структурная полнота
Структурная полнота должна обеспечить другое требование системности – работоспособность (часть жизнеспособности). Это обеспечивается наличием необходимых работоспособных элементов (частей) и связей системы, т. е. обеспечение состава и структуры системы.
Структурную полноту можно рассматривать и как закон структурной полноты системы.
Элементы могут быть:
• вещественные;
• энергетические;
• информационные.
Они должны содержаться в необходимом количестве и обеспечивать определенное качество.
К вещественнымэлементам относятся, например, все механические части, в частности корпус.
К энергетическим элементам относятся топливо, источники и преобразователи различных видов энергии.
К информационным элементам могут, например, относиться элементы системы управления, обработки, хранения и передачи информации.
К основным частям (элементам) системы относятся (рис. 13.2):
– рабочий орган;
– источник и преобразователь вещества, энергии и информации;
– связи;
– система управления.
Рис. 13.2. Основные элементы системы
К основным частям системы можно отнести и корпус. Он не являетсяминимально необходимым. Отдельные системы могут обходиться и без него, но большинство систем имеют корпус.
Существуют виды технических систем, где корпус является минимально необходимым, например, судно. В водоизмещающих суднах корпус выполнят функцию удержания на плаву.
Набор всех основных частей системы представлен на рис. 13.3.
Рис. 13.3. Основные элементы технической системы
Это минимально необходимый набор частей системы, который обеспечивает ееработоспособность.
Рабочий орган
Рабочий орган (иногда его называют «исполнительный элемент» или «инструмент») выполняет главную функцию системы. Именно рабочий орган непосредственно взаимодействует с изделием, для которого предназначена данная система.
Остальные части системы предназначены для обеспечения работоспособностирабочего органа.
Рабочий орган
Пример 13.5. Телефон
Телефон имеет два рабочих органа:
• микрофон;
• наушник.
Функция микрофона – преобразование звука в электрические колебания.
Функция наушника – преобразование электрических колебаний в звук.
Пример 13.6. Автомобиль
В транспортных системах рабочим органом является движитель.
Он существенно зависит от среды, в которой будет перемещаться транспорт.
Для перемещения по поверхности земли, могут использоваться, например, колеса, гусеницы, лыжи (полозья), ноги и т. д.
Перемещение в воздухе или в воде может осуществляться, например, с помощью винтареактивной струи воздуха или воды, соответственно.
В автомобиле рабочий орган – это колесо.
Колесо имеет две функции: перемещать автомобиль и поддерживать его на определенном расстоянии от поверхности дороги. Перемещение – главная функция автомобиля.
Источник и преобразователь
Существуют разнообразные источники вещества, энергии и информации.
Имеются природные и искусственные источники вещества. К природным источникам вещества можно отнести, например, полезные ископаемые
