скачать книгу бесплатно
Имеются природные и искусственные источники вещества. К природным источникам вещества можно отнести, например, полезные ископаемые, древесину и т. д., а к искусственным – полученные в результате направленной деятельности человечества.
Среди источников энергии можно назвать, например, солнце, ветер, электричество, топливо и т. д.
Источники энергии могут быть внешние, внутренние и смешанные.
Источники информации могут быть:
– по виду поля: звуковые (акустические); электромагнитные, включающее электрическое и магнитное поля и весть спектр электромагнитных излучений (радиоволны, терагерцовые, инфракрасные – включая тепловые, видимый свет, ультразвуковые, рентгеновские и жесткие); вкусовые; запаховые; тактильные и т. д.;
– по виду хранения: наскальные, письменные (книги, журналы, газеты и т. д.), электронные (все виды запоминающих устройств, Интернет и т. д.), произведения искусств и т. п.
Известны различные преобразователивещества, энергии и информации.
К преобразователям вещества можно отнести химические реакции, электричество (например, электролиз, гальванопластика и т. д.), нанотехнологии
и т. д.
Средипреобразователей энергии можно назвать двигатели, генераторы, трансформаторы, выпрямители, преобразователи частоты, химические реакции и т. д.
Преобразователи информации существуют для каждого из видов информации, их источников и хранения. В информационных системах используют компьютерные способы преобразования информации.
Связи
Связи должны обеспечивать:
• подвод необходимых и достаточных:
– веществ;
– энергии;
– информации;
• организациюпотоков (вещества, энергии и информации);
• обеспечение системных свойств;
• отсутствие вредных воздействий (вредных потоков):
– внутренние не должны осуществлять вредных воздействиймежду элементами системы (вредные потоки);
– внешние связи не должны осуществлять вредных воздействий системы на надсистему, окружающую среду и противостоять вредным воздействиям окружающей среды и надсистемы на систему (вредные потоки).
Связи можно разделить по признакам.
1. Уровень взаимодействия:
– внутренние связи;
– внешние связи.
2. Вид связей:
– вещественные;
– энергетические;
– информационные.
3. Полезность:
– полезные связи;
– бесполезные связи;
– вредные связи.
4. Наличие:
– присутствующая связь;
– отсутствующая связь.
5. Временные характеристики:
– постоянная связь;
– временная связь;
– динамическая связь.
6. Вид контакта:
– контактные;
– бесконтактные.
Внутренние связи – это связи внутри системы. Один из видов внутренних связей – это сборка элементов системы в корпусе.
Внутренние связи в системе необходимы для:
– построения структуры системы;
– определения внутренней функциональности системы;
– выявления нежелательных и вредных воздействий в системе.
Внешние связи – это связи с надсистемой, включая изделие, для которого предназначена система, и связи с внешней средой (включая все окружающие системы). Связь с объектом должна обеспечивать выполнения главной функции системы.
Внешние связи системы определяют работоспособность системы при взаимодействии с надсистемой и внешней средой и отсутствие отрицательных внешних воздействий на них. Система должна оставаться работоспособной при воздействии расчетных (заранее заданных) внешний воздействий.
Вещественные связи – это контактные связи, чаще всего механические, например, соединение деталей в корпусе, соединение проводов, труб, трансмиссии и т. д.
К энергетическим связям могут быть отнесены, например, электрические провода и кабели, топливные трубопроводы, бесконтактная передача энергии, например, индукционная и т. д.
К информационным связям могут быть отнесены, например, провода, по которым осуществляется передача информации, контроль и управление, все виды беспроводной связи и т. д., и т. п.
Полезные связи обеспечивают выполнение полезных функций.
Бесполезные связи – это, как правило, лишние связи, не создающие полезной работы и не выполняющие полезные функции. Это избыточные связи, которые желательно устранить.
Вредные связи – это связи, создающие вредные действия (вредные функции). Этот вид связей необходимо устранять в первую очередь.
Отсутствующая связь возникает в случаях, когда при проектировании не учли какую-то полезную связь или после проектирования, возникла необходимость в новой связи, а она не предусмотрена. Такую связь мы называет отсутствующей.
Постоянная связь – это связь, которая не меняется в процессе работы системы, например, связь элементов в корпусе.
Временная связь – это связь, которая со временем исчезает, например, стрела имеет связь с луком только во время прицеливания.
Динамическая связь – это связь, изменяющаяся во времени, например, в телефоне имеется связь с абонентом только во время разговора, потом она отключается. При необходимости эта связь может быть восстановлена. Практически в любом электронном приборе, транзистор подключает и отключает сигнал.
Контактные связи осуществляются с помощью веществ – вещественные связи (механические соединения, трубопроводы, провода и т. п.).
Бесконтактные связи осуществляются с помощью полей (весь диапазон электромагнитных излучений: радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновские и гамма-излучения; электрическое и магнитное поля; звуковые поля и т. д.).
Система управления
Система управления обеспечивает функции контроля и управления объектом.
Историческая справка
Хотелось бы напомнить, как развивалось понятие «техническая система» начиная с 19 века.
В 1843 г. В. Шульц описал прототип закона полноты частей системы. Он писал, что «можно провести границу между орудием и машиной: заступ, молот, долото и т. д., системы рычагов и винтов, для которых, как бы искусно они ни были сделаны, движущей силой служит человек… все это подходит под понятие орудия; между тем плуг с движущей его силой животных, ветряные мельницы следует причислить к машинам»[36 - Wilhelm Schulz «Die Bewegung der Produktion». Eine geschichtlich-statistische Abhandlung zur Grundlegung einer neuen Wissenschaft des Staats und der Gesellschaft». Z?rich und Winterthur, 1843, p. 38 (В. Шульц. «Движение производства. Историко-статистическое исследование для обоснования новой науки о государстве и обществе». Цюрих и Винтертур, 1843. – C. 38).].
Чуть позже некоторые законы развития техники были описаны К. Марксом и Ф. Энгельсом.
К. Маркс описал эти законы в разделе «Развитие машин»[37 - Маркс К. Капитал. – Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. – М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность». – C. 382?396.]: «… различие между орудием и машиной устанавливают в том, что при орудии движущей силой служит человек, а движущая сила машины – сила природы, отличная от человеческой силы, например, животное, вода, ветер и т. д.»[38 - Маркс К. Капитал. – Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. – М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность». – C. 383.]. Далее К. Маркс пишет: «Всякое развитое машинное устройство состоит из трех существенно различных частей: машины—двигателя, передаточного механизма, наконец, машины-орудия, или рабочей машины. Машина-двигатель действует как движущая сила всего механизма. Она или сама передает свою двигательную силу или как паровая машина, калорическая машина, электромагнитная машина и т. д., или же получает импульс извне, от какой-либо готовой силы природы, как водяное колесо от падающей воды, крыло ветряка от ветра и т. д. Передаточный механизм, состоящий из маховых колес, подвижных валов, шестерен, эксцентриков, стержней, передаточных лент, ремней, промежуточных приспособлений и принадлежностей самого разного рода, регулируют движения, изменяет, если это необходимо, его форму, например, превращает из перпендикулярного в круговое, распределяет его и переносит на рабочие машины. Обе эти части механизма существуют только затем, чтобы сообщить движение машине-орудию, благодаря чему она захватывает предмет труда и целесообразно изменяет его. … Первоначально „машина-орудие“ (рабочая машина) представляла в очень измененной форме все те же аппараты и орудия, которыми работают ремесленник или мануфактурный рабочий, но это уже орудия не человека, а орудия механизма, или механические орудия»[39 - Маркс К. Капитал. – Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. – М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность». – C. 383?384.].
В терминах, принятых в ТРИЗ, на наш взгляд, описанные понятия можно представить:
– Орудие – это рабочий орган или инструмент;
– Машина – видимо, можно так и оставить.
По Марксу «машинное устройство» состоит из частей:
– машина—двигатель;
– передаточный механизм;
– машина-орудие, или рабочая машина.
В ТРИЗ эти понятия Г. С. Альтшуллер называл:
– машина—двигатель – двигатель;
– передаточный механизм – трансмиссия;
– машина-орудие, или рабочая машина – рабочий орган.
В первых работах Г. С. Альтшуллера он говорит о машинах и процессах[40 - Альтшуллер Г. С. Как научиться изобретать. – Тамбов: Кн. изд., 1961, 128 с. – С. 56. Альтшуллер Г. Как работать над изобретением. О теории изобретательства. – Азбука рационализатора. – Тамбов, Кн. Изд-во, 1963. 352 с. – С. 276. Альтшуллер Г. Как работать над изобретением. О теории изобретательства. – С. 300?301.].
Состав компонентов технической системы (ТС) Г. С. Альтшуллер впервые описал в 1977 г. в работе[41 - Альтшуллер Г. С. О законах развития технических систем. – Баку, 20.01.1977.], а позже в книге «Творчество как точная наука»[42 - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. – М.: Сов. радио, 1979. – 184 с. – Кибернетика. – С. 113?127.] и позже в[43 - Альтшуллер Г. С. Законы развития технических систем. – Альтшуллер Г. С. Дерзкие формулы творчества. – Дерзкие формулы творчества/ (Сост. А. Б. Селюцкий). – Петрозаводск: Карелия, 1987. – 269 с. – (Техника-молодежь-творчество). – С. 61?65.] [6].
Практически с этого времени появилось понятие о ТС.
К ранее введенным компонентам «машинного устройства» (машина—двигатель, передаточный механизм, машина-орудие, или рабочая машина) Г. С. Альтшуллер добавил «орган управления».
Таким образом, Г. С. Альтшуллер практически ввел понятие, что считать системой. Он это описал в виде закона полноты частей системы.
По Альтшуллеру система должна состоять из:
– Двигателя;
– Трансмиссии;
– Рабочего органа;
– Органа управления.
Таким образом можно говорить о понятиях:
– Орудие или инструмент;
– Машина;
– Техническая система.
Орудие или инструмент содержат рабочий орган и трансмиссию и не содержит двигатель и органа управления. К ним относятся ручные инструменты, например, молоток, нож, ножницы, лопаты и т. д.; механические механизмы, например, ручная дрель и т. д.; приспособления, например, различные приспособления для кухни, типа ручной кофемолки, различных измельчителей, не содержавших двигатель и т. д. При работе с ними функции двигателя и системы управления выполняет человек.
Машина содержит рабочий орган,трансмиссию и двигатель и не содержит систему управления. Функцию системы управления выполнял человек.
Техническая система содержит все перечисленные выше компоненты: рабочий орган,трансмиссию,двигатель и орган управления.
Автор предлагает рассматривать отдельно эти три понятия и не называть любой объект системой.
4.3.3. Закономерность избыточности
