скачать книгу бесплатно
Водопроводы, сточные потоки, нефтепроводы, системы подачи жидкого топлива, молокопроводы и т. п.
Пример 13.28.Вещество в гелеобразном состоянии
Системы подачи масел и смазок, транспортировка крема на парфюмерных фабриках и т. п.
Пример 13.29.Вещество в газообразном состоянии
Разнообразные пневматические системы и трубопроводы со сжатым воздухом, газопроводы, системы подачи кислорода, например, в больницах, системы создания вакуума и т. д.
Пример 13.30.Транспортировка объектов
Объекты могут транспортироваться:
• по земле;
• под землей;
• по воде;
• под водой;
• воздушным путем;
• в космосе;
• внутри помещений;
• внутри объекта и т. д.
Для этого используются все виды транспортных средств.
Внутри помещений, например, используют эскалаторы, лифты, пневматическую почту и т. д.
13.5. Закон минимального согласования системы
13.5.1. Общее представление
Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является минимальное согласование частей и параметров системы и системы с надсистемой.
При разработке новой системы согласование необходимо провести по всей цепочке системного синтеза (рис. 1.3 в книге 1): потребность, функция, принцип действия, система.
В связи с этим согласование можно разделить на две группы: внешнее и внутреннее (согласование внутри системы).
Первоначально проводится внешнее, а затем внутреннее согласование.
Опишем последовательности внешнего и внутреннего согласования.
Внешнее согласование:
– согласование потребности и главной функции;
– согласование главной функции и принципа действия;
– согласование принципа действия и рабочего органа (рабочий орган должен обеспечить главную функцию).
Внутреннее согласование (минимальное согласование):
– минимальное согласование преобразователя с рабочим органом;
– минимальное согласование источника и преобразователя вещества, энергии и информации между собой, с рабочим органом и системой управления;
– минимальное согласование системы управления с рабочим органом, источником и преобразователем вещества, энергии и информации;
– согласование всех связей и потоков;
– минимальное согласование всех параметров системы.
Главная функция должна удовлетворять выбранную потребность.
Принцип действия должен выполнять главную функцию.
Рабочий орган должен осуществить принцип действия.
Во внутреннем согласовании осуществляется минимальное согласование всех минимально необходимых частей, связей, потоков и параметров системы.
Преобразователь согласуется (подбирается) в соответствии с выбранным рабочим органом. Преобразователь должен обеспечить рабочий орган всеми необходимыми ему веществами, энергией и информацией для выполнения в соответствующем качестве и количестве для выполнения надлежащей работы, т. е. обеспечить работоспособность рабочего органа.
Преобразователи подбираются или разрабатываются в соответствии с их источниками или наоборот источники подбираются в соответствии с преобразователями.
Минимальное согласование проводится по функциям, структуре, соответствию структуры функциям и параметрам. Минимальное согласование позволяет учесть взаимосвязи и взаимовлияния. Таким образом, согласование бывает:
– функциональное;
– структурное;
– функционально-структурное;
– параметрическое.
13.5.2. Функциональное согласование
Функциональное согласование – это согласование функций между собой. Оно осуществляется при формировании функциональной модели для синтеза новых систем.
Главная функция должна согласовываться с предназначением системы. Основные функции должны согласовываться с главной. Каждая из вспомогательных функций должна согласовываться с соответствующей основной функцией.
Примеры согласования главную функцию системы с предназначением, были представлены раньше (примеры 13.1 и 13.2).
Опишем согласование некоторых из основных функций с главной и вспомогательных с основными.
Пример 13.31. Телефон
Основная функция телефона преобразование получаемых и исходящих звуковых сигналов согласуется с главной функцией;
Вспомогательные функции – например, иметь в памяти постоянные номера телефонов (адресная книга), определение номера звонившего и т. п.
Пример 13.32. Автомобиль
Основная функция автомобиля вращение колес согласуется с главной функцией перемещение объекта.
Вспомогательная функция обеспечение энергии для вращения колес согласуется с основной функцией вращение колес.
13.5.3. Структурное согласование
Структурное согласование – это согласование элементов системы между собой. При этом выявляют их взаимосвязь и взаимовлияние друг на друга и на систему в целом, т. е. определяют соответствие этих элементов друг другу. Кроме того, согласовывают систему с надсистемой и внешней средой.
Пример 13.33.Телефон
В первом телефонном аппарате Антонио Меуччи (Antonio Meucci) микрофон и наушник были механически не связаны друг с другом и их подносили к уху и рту (рис. 13.8), поэтому он подходил для любого человека. Затем микрофон закрепили в корпусе, а наушник снимали и подносили к уху (рис. 13.9), поэтому такой аппарат подходил не каждому, так как одним нужно было дотягиваться до микрофона, а другим наклоняться к нему.
В дальнейшем, создали трубку и расстояние между микрофоном и наушником стали рассчитывать на среднестатистического человека (расстояние между ухом и ртом). Поэтому для кого-то эта трубка была слишком большой, а для кого-то – слишком маленькой. Это типичный пример не согласованности параметров (размера трубки и расстояния ото рта до уха у каждого человека).
В современных телефонах эту проблему решили с помощью чувствительности микрофона и громкой связи или наушников и выносного микрофона.
Рис. 13.8. Первый телефон Антонио Меуччи (Antonio Meucci)
Рис. 13.9. Старинный телефон[8 - URL: https://gspawn.com/antique-wall-crank-telephone (https://ridero.ru/link/TCYww89Php7Il8)]
Пример 13.34.Телефон
Источник питания в телефоне согласуется со всеми элементами. На каждый из элементов подается необходимое для него напряжение. Согласование элементов системы (параметрическое согласование).
Пример 13.35.Телефон
В сотовых телефонах частота принимаемого и передаваемого сигнала согласована с частотой приемных и передающих устройств – ретрансляторов. Согласование с надсистемой (параметрическое согласование).
Пример 13.36. Автомобиль
Двигатель согласуется с рабочим органом (колесом). Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) согласуется с колесом посредством трансмиссии. Электрический двигатель согласуется с колесом, тем, что он находится непосредственно в каждом из колес.
Двигатель согласуется с источником энергии. ДВС с источником жидкого топлива, электродвигатель – с источником электрической энергии.
Все элементы согласуются с системой управления.
Согласуются все связи между элементами.
13.5.4. Функционально-структурное согласование
Функционально-структурное согласование – это соответствие структуры системы ее функциям, т. е. согласование структуры и функций.
Пример 13.37.Телефон
Функция передача звуковой информации согласуется с микрофоном.
Функция прием звуковой информации согласуется с наушником.
Функция преобразования звукового сигнала в электрический осуществляется (согласуется) микрофоном. Функция преобразования электрического сигнала в звуковой осуществляется (согласуется) наушником.
Пример 13.38. Автомобиль
Функция перемещения согласуется с колесом.
Функция вращения колеса согласуется двигателем – при использовании ДВС посредством трансмиссии, а электродвигателя непосредственно с колесом.
13.5.5. Параметрическое согласование
Параметрическое согласование – это согласование всех параметров системы между собой.
Пример 13.39.Телефон
Частоты принимаемых и передаваемых сигналов согласуются с ретрансляционными станциями. Напряжение, поступающее от источника питания (аккумулятора) согласуется каждым из элементов, куду поступает эта энергия и т. д.
Пример 13.40. Автомобиль
В автомобиле согласуется много различных параметров (габаритно-весовые, скорость вращения двигателя, параметры топлива, присадок и смазочных материалов и т. д.).
13.6. Построение новой системы
13.6.1. Общий подход
Для построения новых систем используется системный подход, включающий системный анализ и системный синтез (п. 1.7.2, книга 1).
Системный анализ имеет два направления:
1. Выявление принципа действия, главной функции и потребности исследуемой системы;
2. Выявление недостатков (п. 1.7.3, книга 1).
Новую систему можно строить для существующих или альтернативных принципов действия, функций и потребностей.
Альтернативные принципы действия можно найти, используя различные виды эффектов и трансфер технологий. Альтернативные функции можно выявить, применяя закономерности изменения функций (глава 12, книга 2). Альтернативные потребности можно выявить, используя закономерности развития потребностей (глава 11, книга 2).
13.6.2. Последовательность построения новой системы
1. Анализ существующих систем
1.1. Бенчмаркинг;
1.2. Анализ выявления недостатков.
