• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Характеристика основних ознак ТС

1. Функціональність

Мета - функція.

В основі будь-якого трудового процесу, в тому числі винахідницького, лежить поняття мети. Безцільного винаходу не існує. У технічних системах мета задається людиною і вони призначені для виконання корисної функції. Вже інженер стародавнього Риму Вітрувій стверджував: "Машина є дерев'яне пристосування, яке надає велику допомогу при піднятті ваги". Мета - уявний підсумок, до якого прагнуть, задовольняючи потребу. Таким чином, синтез ТС - це цілеспрямований процес. Будь сьогоднішній стан може мати в майбутньому безліч наслідків, абсолютна більшість яких лежать у руслі ентропійних процесів. Людина вибирає мету і тим самим різко підвищує ймовірність потрібних йому подій. Цілеспрямованість - еволюційно придбану (або задану? ...) Навички боротьби з ентропійними процесами.

Потреба - функція.

Поява мети - це результат усвідомлення потреби. Людина відрізняється від інших живих істот тим, що йому властиві підвищені домагання - набагато вище можливості природних органів. Потреба (постановка завдання) - це те, що потрібно мати (зробити), а функція - реалізація потреби в ТЗ.

Потреба може бути задоволена кількома функціями; наприклад, потреба в обміні продуктами праці - натуральний обмін, по еквівалентам, грошова система. Так само і обрана функція може бути втілена в декількох реальних об'єктах; наприклад, гроші - мідь, золото, папір, зуби акули і т.д. І, нарешті, будь-який реальний об'єкт може бути отриманий (синтезований) декількома шляхами або його робота може бути заснована на різних фізичних принципах; наприклад, папір для грошей можна отримати різними способами, малюнок нанести фарбою, у вигляді голограми і т.д. Таким чином, технічні системи, в принципі, мають множинні шляхи розвитку. Людина все ж якимось чином вибирає одну дорогу втілення потреби. Критерій тут єдиний - мінімум МГЕ (маси, габаритів, енергоємності); інакше не можна - людство завжди було обмежено в наявних ресурсах. Хоча, дорога ця найчастіше звивиста, має безліч тупикових відгалужень і навіть петель ...

Носій функції.

Виникнення потреб, усвідомлення мети і формулювання функції - це процеси, що відбуваються всередині людини. Але реально діюча функція - це вплив на предмет праці (виріб) або служіння людині. Тобто, не вистачає проміжної ланки - робочого органу (РО). Це і є носій функції в чистому вигляді. РО - єдина функціонально корисна людині частина технічної системи. Всі інші частини допоміжний. ТС і виникали на перших етапах як робочі органи (замість органів тіла і на додаток їм). І тільки потім, для збільшення корисної функції. до робочого органу "пристроювалися" інші частини, підсистеми, допоміжні системи.

Перша половинка процесу - розгортання техніки, друга - згортання. Тобто людині, загалом то, потрібна функція, а не її носій ...Для полегшення переходу від функції до її носію - робочому органу майбутньої ТС - необхідна точність в описі функції.

Чим конкретніше описана функція, чим більше додаткових умов, тим вже діапазон засобів для її реалізації, тим виразніше ТС і її структура. Потужним обмежувачем варіантності служать виявлені закономірності розвитку робочих органів в складі ТС.

Визначення функції.

Функціонування це зміна властивостей, характеристик і якостей системи у просторі та часі. Функція - це здатність ТС проявляти свою властивість (якість, корисність) при певних умовах і перетворювати предмет праці (виріб) в необхідну форму або величину. Для визначення функції необхідно відповісти на питання: що робить ця ТС? (для існуючих ТС), або: що повинна робити ТС? (Для синтезованих ТС).

Ієрархія функцій.

Кожна ТС може виконувати декілька функцій, з яких тільки одна робоча, заради якої вона і існує, решта - допоміжні, супутні, які полегшують виконання головної. Визначення головної корисної функції (ГКФ) іноді викликає утруднення. Це пояснюється множинністю вимог, що пред'являються до даної системи з боку вище і нижче лежачих систем, а також сусідніх, зовнішніх та інших систем. Звідси удавана нескінченність визначень ГКФ (принципова неохватність всіх властивостей і зв'язків).

Приклад: ієрархія функцій цегли.

ГКФ-1 окремого цегли: тримати свою форму, не розвалюватися, мати певну вагу, структуру, твердість. Вимога з боку сусідніх систем (інших цеглин і розчину в майбутній стіні): мати прямокутні грані, схоплюватися з розчином.

ГКФ-2 стіни: нести себе, бути вертикальною, не деформуватися при зміні температури, вологості, навантаження, огороджувати щось, нести навантаження від чогось. Цегла повинна відповідати частині вимог ГКФ 2.

ГКФ-3 будинки: повинен створювати певні умови для внутрішнього середовища, захист від атмосферних впливів, мати певний зовнішній вигляд. Цегла повинна виконувати частину і цих вимог.

ГКФ-4 міста: певний архітектурний вигляд, кліматичні та національні особливості і т.д.Крім того, вимога і до самого цеглі постійно збільшується: він не повинен вбирати грунтову вологу, повинен мати хороші теплоізоляційні властивості, звукопоглинальні властивості, бути радіопрозорим і т.п.

Так от, ГКФ даної системи - це виконання вимог першої вище стоячої системи. Всі інші вимоги, по мірі віддалення ієрархічного рівня, від якого вони виходять, роблять все менший вплив на дану систему. Ці над і підсистемні вимоги можуть бути виконані іншими речовинами і системами, не обов'язково даною системою.

Наприклад, властивість міцності цегли може бути досягнуто різними добавками у вихідну масу, а властивість естетичності приклеюванням декоративної плитки на готову стінку; для ГКФ цегли (виконувати "вимоги" стіни) це байдуже.

Тобто, ГКФ елемента визначається системою, в яку він включається. Той же цегла може бути включений у безліч інших систем, де його ГКФ буде абсолютно несхожою (а то й протилежною) приведеної вище.

2. Структура

Визначення структури.

Сукупність (цілісність) елементів і властивостей невід'ємна ознака системи. З'єднання елементів у єдине ціле потрібно для отримання (освіти, синтезу) корисної функції, тобто для досягнення поставленої мети.

Якщо визначення функції (цілі) системи в якійсь мірі залежить від людини, то структура - найбільш об'єктивний ознака системи, вона залежить тільки від виду та матеріального складу використовуваних в ТС елементів, а також від загальних законів світу, які диктують певні способи з'єднання, види зв'язку та режими функціонування елементів в структурі.

У цьому сенсі структура це спосіб взаємного з'єднання елементів в системі. Складання структури - це програмування системи, завдання поведінки ТЗ з метою отримання в результаті корисної функції. Необхідна функція і вибраний фізичний принцип її здійснення однозначно задають структуру.

Структура - це сукупність елементів і зв'язків між ними, які визначаються фізичним принципом здійснення необхідної корисної функції.

Структура залишається незмінною в процесі функціонування, тобто при зміні стану, поведінки, здійснення операцій і будь-яких інших дій.

Головне в структурі: елементи, зв'язки, незмінність у часі

Елемент структури.

Елемент, система - відносні поняття, будь-яка система може стати елементом системи більш високого рангу, також і будь-який елемент можна представити як систему елементів більш низького рангу. Наприклад, болт (гвинт + гайка) - елемент двигуна, який в свою чергу є структурною одиницею (елементом) в системі автомобіля і т.д. Гвинт складається із зон (геометричних тіл), таких як головка, циліндр, різьба, фаска; матеріал болта - сталь (система), що складається з елементів заліза, вуглецю, легуючих добавок, які в свою чергу складаються з молекулярних утворень (зерен, кристалів) , ще нижче - атоми, елементарні частинки.

Елемент - щодо ціла частина системи, що володіє деякими властивостями неісчезающая при відділенні від системи. Однак у системі властивості елемента не рівні властивостям окремо взятого елемента.

Сума властивостей елемента в системі може бути більше або менше суми його властивостей поза системою. Інакше кажучи, частина властивостей елемента, що включається в систему, гаситься або до елементу додаються нові властивості. У переважній більшості випадків частина властивостей елемента нейтралізується в системі, як би зникає; залежно від величини цієї частини говорять про ступінь втрати індивідуальності елемента включеного в систему.

Система володіє частиною властивостей елементів її складових, але жоден елемент колишньої системи не має властивість всієї системи (системним ефектом, якістю). Коли пісок перестає бути піском? - На найближчому верхньому або нижньому "поверсі": пісок - пил - молекули - атоми - ...; пісок - камінь - скеля ...; тут "піщані" властивості частково зберігаються при русі вгору і відразу зникають при русі вниз по "поверхах ".

Елемент - мінімальна одиниця системи, здатна до виконання деякої елементарної функції. Всі технічні системи починалися з одного елемента, призначеного для виконання однієї елементарної функції. Зі збільшенням ГПФ починається збільшення (посилення) якихось властивостей елемента. Потім йде диференціація елемента, тобто поділ елемента на зони з різними властивостями. З моноструктури елемента (камінь, палиця) починають виділятися інші елементи. Наприклад, при перетворенні кам'яного різця в нож виділилися робоча зона і зона ручки, а потім посилення специфічних властивостей кожної зони зажадало застосування різних матеріалів (складові інструменти). З робочого органу виділилася і розвинулася трансмісія. Потім до РО і Тр додаються Двигун, Орган управління, Джерело енергії. Система розростається за рахунок ускладнення своїх елементів, додаються допоміжні підсистеми ... Система стає високоспеціалізованою. Але настає момент розвитку, коли система починає приймати на себе функції сусідніх систем, не збільшуючи кількість своїх елементів. Система стає все більш універсальною при незмінній, а потім і зменшеній кількості елементів.

Типи структур.

Виділимо кілька найбільш характерних для техніки структур:

1). Корпускулярна.

Складається з однакових елементів, слабосвязанних між собою; зникнення частини елементів майже не відбивається на функції системи. Приклади: ескадра кораблів, піщаний фільтр.

2). "Цегляна".

Складається з однакових жорстко зв'язаних між собою елементів. Приклади: стіна, арка, міст.

3). Ланцюгова.

Складається з однотипних шарнірнопов`язанних елементів. Приклади: гусениця, поїзд.

4). Мережева.

Складається з різнотипних елементів, пов'язаних між собою безпосередньо, або транзитом через інші, або через центральний (вузловий) елемент (зоряна структура). Приклади: телефонна мережа, телебачення, бібліотека, система теплопостачання.

5). Багатозв'язна.

Включає безліч перехресних зв'язків у мережевій моделі.

6). Ієрархічна.

Складається з різнорідних елементів, кожен з яких є складовим елементом системи більш високого рангу і має зв'язки з "горизонталі" (з елементами одного рівня) і по "вертикалі" (з елементами різних рівнів). Приклади: верстат, автомобіль, гвинтівка.

За типом розвитку в часі структури бувають:

- Ті, що Розгортаються. З плином часу при збільшенні ГКФ зростає кількість елементів.

- Ті, що Згортаються. З плином часу при зростанні або незмінному значенні ГКФ кількість елементів зменшується.

- Редукуючі. В якийсь момент часу починається зменшення кількості елементів при одночасному зменшенні ГКФ.

- Деградуючі. Зменшення ГКФ при зменшенні зв'язків, потужності, ефективності.

3. Організація

Загальне поняття.

Організація - найважливіший елемент у всіх трьох періодах існування системи. Організація виникає одночасно зі структурою.

По суті, організація це алгоритм спільного функціонування елементів системи в просторі і часі.

Французький біолог 18 в. Бонні писав: "Всі частини, складові тіло, настільки безпосередньо всіляко і різноманітне пов'язані один з одним в області своїх функцій, що вони невіддільні один від одного, що спорідненість їх гранично тісно і що вони повинні були з'явитися одночасно. Артерії припускають наявність вен; функції як тих, так і інших передбачають наявність нервів; ці припускають в свою чергу наявність мозку, а останній - наявність серця; кожне окреме умова - цілий ряд умов.

Організація виникає, коли між елементами виникають об'єктивно закономірні, узгоджені, стійкі в часі зв'язки (відношення); при цьому одні властивості (якості) елементи висуваються на перший план (працюють, реалізуються, посилюються), а інші обмежуються, гасяться, маскуються. Корисні властивості трансформуються в процесі роботи в функції - дії, поведінку.

Головна умова виникнення організації - зв'язки між елементами і / або їх властивостями повинні перевищувати по потужності (силі) зв'язки з несистемними елементами.

З виникненням організації знижується ентропія у виниклій системі в порівнянні з зовнішнім середовищем. Зовнішня Середа для ТС - це найчастіше інші технічні системи. Так що ентропія - це непотрібна для даної ГПФ (потреби) організація ("чужа" організація).

Ступінь організованості відображає ступінь передбачуваності поведінки системи при здійсненні ГПФ. Абсолютна передбачуваність неможлива, або можлива тільки для непрацюючих ("мертвих") систем. Повна непередбачуваність - коли системи немає, дезорганізація. Складність організації характеризується кількістю і різноманітністю елементів, кількістю і різноманітністю зв'язків, числом рівнів ієрархії.

Складність організації зростає при розгортанні ТЗ і зменшується при згортанні організація, як би, "заганяється" усередину речовини. При розгортанні на корисно-функціональних підсистемах, відпрацьовуються принципи організації (умови взаємодії, зв'язку і функції), потім організація переходить на мікрорівень (функція підсистеми виконується речовиною).

Зв'язок - це відношення між елементами системи.

Зв'язок - реальний фізичний (матеріальний або польовий) канал для передачі Е (енергії), В (речовини), І (інформації); причому інформації нематеріальній не буває, це завжди Е або В.

Головна умова роботи зв'язку - "різниця потенціалів" між елементами, тобто градієнт поля або речовини (відхилення від термодинамічної рівноваги - принцип Онзагера).

При градієнті виникає рушійна сила, що викликає потік Е або В:градієнт температури - потік теплоти (теплопровідність),градієнт концентрації - потік речовини (дифузія),градієнт швидкості - потік імпульсу,градієнт електричного поля - електричний струм, а також градієнти тиску, магнітного поля, густини і т.д.

Часто в винахідницьких задачах потрібно організувати потік при градієнті "не свого" поля.

Наприклад, потік речовини (нітінолових пустотілих кульок) при градієнті температури - в задачі про вирівнювання температури по глибині басейну.

Основні характеристики зв'язку: фізичне наповнення і потужність. Фізичне наповнення - це вид речовини або поля, використовуваного в зв'язку. Потужність - інтенсивність потоку В або Е. Потужність зв'язку повинна бути більше потужності позасистемних зв'язків, вище порогової - рівня шуму зовнішнього середовища.

Зв'язки в системі можуть бути:функціонально необхідні - для виконання ГКФ,допоміжні - збільшують надійність,шкідливі, зайві, надлишкові.

За типом з'єднання зв'язку бувають: лінійні, кільцеві, зоряні, транзитні, розгалужені і змішані.

Фактори, що руйнують організацію.

До таких факторів належать три групи шкідливих впливів:

- зовнішні (надсистема, природа, людина),

- внутрішні (форсування або випадкове взаємопосилення шкідливих властивостей),

- ентропійні (саморуйнування елементів через кінцівки терміну життя).

Зовнішні чинники руйнують зв'язку, якщо їх потужність перевищує потужність внутрішньосистемних зв'язків. Внутрішні чинники споконвічно є в системі, але з плином часу через порушення в структурі їх кількість збільшується. Приклади ентропійних факторів: знос частин (винесення з системи частини речовини), переродження зв'язків (втому пружин, іржа).

4. Системний ефект (якість)

Властивості в системі.

Всі елементи в системі та сама система в цілому мають ряд властивостей:

1. Структурно-речові: властивості речовини, обумовлені його складом, видом компонентів, фізичними особливостями (вода, повітря, сталь, бетон).

2. Структурно-польові: наприклад, вага є невід'ємною властивістю будь-якого елемента, магнітні властивості, колір.

3. Функціональні: спеціалізовані властивості, які можуть бути отримані з різних речовинно-польових поєднань, лише б вони володіли необхідної функцією; наприклад, теплоізоляційні мати.

4. Системні: сукупні (інтегральні) властивості; на відміну від властивостей 1-3 вони не рівні властивостям елементів, що входять в систему; ці властивості "раптом" виникають при утворенні системи; така несподівана надбавка - головний виграш при синтезі нової ТС.

Правильніше розрізняти два види системних прибавок:системний ефект - непропорційно велике посилення (зменшення) властивостей, наявних у елементів, системна якість - поява нової властивості (надвласивості - вектора наявних властивостей), якого не було ні в одного з елементів до включення їх у систему.

Цю особливість у розвитку об'єктивної реальності помітили ще древні мислителі. Наприклад, Аристотель стверджував, що ціле завжди більше суми вхідних у нього частин. Богданов А.А. сформулював цю тезу для систем: система виявляє якийсь приріст якостей, у порівнянні з вихідними дає якусь надякість (1912р.).

Щоб точніше визначити системний ефект (якість) даної ТС можна скористатися простим прийомом: треба розділити систему на складові елементи і подивитися, яка якість (який ефект) зникло. Наприклад, окремо жодна з літакових частин літати не може, як не може виконати свою функцію і "усічена" система літак без крила, оперення або управління. Це, до речі, переконливий спосіб докази, що всі об'єкти в світі - системи: розділіть вугілля, цукор, голку, - на якому етапі поділу вони перестають бути самими собою, втрачають головні ознаки?

Всі вони відрізняються один від одного лише тривалістю процесу ділення - голка перестає бути голкою при поділі на дві частини, вугілля і цукор - при діленні до атома. Мабуть, так званий діалектичний закон переходу кількісних змін у якісні відображає лише змістовну сторону більш загального закону - закону освіти системного ефекту (якості).

Приклад появи системного ефекту. Для доочищення стічних вод гідролізного заводу випробовувалися два способи - озонування і адсорбція; жоден із способів не давав потрібного результату. Комбінований спосіб дав разючий ефект. Були досягнуті необхідні показники при зниженні в 2-5 разів витрати озону і активного вугілля порівняно тільки з сорбцією або тільки з озонуванням.

У фізиці (фізичних ефектах і явищах) міститься безліч прикладів появи системних властивостей. Наприклад, електромагнітне поле має властивість поширення в просторі на необмежену відстань і властивістю самозбереження - цими властивостями не володіють електричне і магнітне поля окремо.

Власне кажучи, всі природні науки займаються нічим іншим, як вивченням системних законів з'єднання частин у ціле і законів існування і розвитку цього цілого.

Механізм утворення системних властивостей.

Ось простий "механічний" приклад появи системного властивості: припустимо вам потрібно швидко перетнути площу, заповнену юрбою людей; ясно, що ви витратите силу-силенну сил і часу на подолання "тертя про натовп". Тепер уявіть, що натовп по команді утворила-яку впорядковану структуру (наприклад, вишикувалася рядами), тоді опір між рядів практично зникне. А. Богданов міркує таким чином: "Найбільш типовий приклад - інтерференція хвиль: якщо хвилі збігаються, то дві вібрації дають четверну силу, якщо не збігаються, то світло + світло дає теплоту. Середній випадок: підйом однієї хвилі співпаде наполовину з підйомом і наполовину з пониженням - в результаті просте додавання, сума доданків: сила світла подвійна. Від способу поєднання (зв'язку, з'єднання) залежить збільшення-зменшення суми властивостей системи "

Ще один приклад: швидкість звуку в рідині, наприклад у воді, становить близько 1500 м/сек, у газі (повітрі) 340 м/сек; а в газо-водяної суміші (5% об'ємних бульбашок газу) швидкість падає до 30-100 м/сек.

Будь-який елемент володіє багатьма властивостями. Одні з цих властивостей при формуванні зв'язків придушуються, інші, навпаки, набувають виразне вираження; або: одні властивості складаються, інші нейтралізуються.

Можливі три випадки виникнення системного ефекту (якості):

1. Позитивні властивості складаються, негативні залишаються незмінними (ланцюг, пружина);

2. Позитивні властивості складаються, а негативні взаємно знищуються (два солдати, притулившись спинами, утворюють кругову оборону, шкідливі "спинні" властивості зникли);

3. До суми позитивних властивостей додаються звернені негативні властивості (шкода, звернений на користь).

Переглядів: 772