Закон увеличения степени идеальности
Идеальная
ТС это система, масса, габариты и энергоемкость которой стремятся к
нулю, а ее способность выполнять работу при этом не уменьшается.
В пределе: идеальная система та, которой нет, а функция ее сохраняется и выполняется.
Поскольку
для выполнения функции требуется только материальный объект, то за
исчезнувшую (идеализированную) систему эту функцию должны выполнять
другие системы (соседние ТС, над- или подсистемы). Т.е. часть систем
преобразуется таким образом, чтобы выполнять еще и дополнительные
функции - функции исчезнувших систем. Принимаемая к выполнению "чужая"
функция может быть аналогична собственной, тогда происходит просто
увеличение ГПФ данной системы; если же функции не совпадают - происходит
увеличение количества функций системы.
Исчезновение систем и увеличение ГПФ или количества выполняемых функций - две стороны общего процесса идеализации.
Поэтому различают два вида идеализации систем: 
Рис. 1. Виды идеализации систем.
- 1-го вида, когда масса (М), габариты (Г), энергоемкость (Э) стремятся к нулю, а ГПФ или количество выполняемых функций (Фn) остается неизменным:
- 2-го вида, когда ГПФ или количество функций (Фn) увеличивается, а масса, габариты, энергоемкость остаются неизменными,
Здесь Фn функция системы (ГПФ) или "сумма" нескольких функций.
Общий вид идеализации систем отражает оба процесса (уменьшение М, Г, Э и увеличение ГПФ или количества функций):
То
есть предельный случай идеализации техники заключается в ее уменьшении
(и в конечном счете, исчезновении) при одновременном увеличении
количества выполняемых ею функций; в идеале - техники не должно быть, а
функции нужные человеку и обществу должны выполняться.
Идеализация
реальных ТС может идти путем, отличающимся от приведенных зависимостей.
Чаще всего наблюдается смешанный вид идеализации, когда выигрыш в М, Г,
Э, полученный в процессе идеализации, тут же расходуется на
дополнительное увеличение ГПФ или количества функций. Эти процессы можно
условно изобразить кривыми, показанными на рис. 29.
Рис. 2. Один из смешанных видов идеализации реальных систем.
1
- процесс идеализации общего вида, 2 - процесс увеличения
полезно-функцио-нальных подсистем (развертывания ТС - увеличения
(М,Г,Э), 3 - равнодействующая линия развития I(S).
Подобные зависимости характерны, например, для авиации, водного транспорта, военной техники и др.
Процесс идеализации внешне аналогичен 2-му виду I(S2),
когда увеличение ГПФ происходит при неизменных значениях М,Г,Э. На
самом деле М,Г,Э подсистем уменьшаются, но сами эти подсистемы
удваиваются, утраиваются, появляются новые и т.д. Таким образом, на
уровне подсистем идет процесс идеализации 1-го вида, а на уровне всей ТС
идеализация 2-го вида.
Если
разнести во времени процессы 1,2 (рис. 29), то есть разделить смешанный
процесс на два раздельных, то получим некий обобщенный (нормальный)
процесс развития ТС, включающий фазу развертывания и фазу свертывания
системы (рис. 30).
Рис. 3. Нормальный вид идеализации реальных систем.
1 - развертывание ТС, 2 - свертывание ТС, 3 - огибающая кривая.
Техническая
система, возникнув, начинает "завоевывать" пространство (увеличивает
свои М,Г,Э), а достигнув некоторого предела, уменьшается (свертывается).
Процесс развития ТС протекает во времени, поэтому горизонтальная ось (Фn - ГПФ) это одновременно и ось времени - каждое изобретение увеличивает главную полезную функцию системы (рис. 31).
Рис. 4. Развитие ТС во времени.
Можно
преобразовать эти графики в окончательный вид - волнообразную кривую
развития ТС в пространстве и времени (рис. 32). Эта модель развития
справедлива для всех уровней иерархии над- и подсистем, вещества.
Рис. 5. Пространственно-временная модель развития ТС.
Таким образом, процесс развития (идеализации) технических систем можно описать выражением:
Один
из механизмов развертывания (перехода в НС) переход моно-би-поли хорошо
вписывается в "волну" развития ТС (рис. 33). На любом этапе развития
(развертывания) система может быть свернута в идеальное вещество - в
новую моно-систему, которая может стать началом новой волны развития.
Рис. 6. Модель развития технических систем.
Как делаются шаги по линии развития ТС?, что движет систему от одного изобретения к другому?, каков механизм этого процесса?
Анализ истории развития многих ТС показывает, что все они развиваются через ряд последовательных событий:
1. Возникновение потребности.
2. Формулирование главной полезной функции - социального заказа на новую ТС.
3. Синтез новой ТС, начало ее функционирования (минимальная ГПФ).
4. Увеличение ГПФ - попытка "выжать" из системы больше, чем она может дать.
5. При
увеличении ГПФ ухудшается какая-то часть (или свойство) ТС - возникает
техническое противоречие, то есть появляется возможность сформулировать
изобретательскую задачу.
6. Формулирование
требуемых изменений ТС (ответ на вопросы: что надо сделать для
увеличения ГПФ? и что не позволяет нам это сделать?), то есть переход к
изобретательской задаче.
7. Решение изобретательской задачи с применением знаний из области науки и техники (и даже шире - из культуры вообще).
8. Изменение в ТС в соответствии с изобретением.
9. Увеличение ГПФ (см. шаг 4).
|
Рассмотрим подробнее отдельные этапы развития ТС.
Свертывание систем - общий вид процесса.
После
периода развертывания техническая система вступает в новый этап
преобразований, который глубоко и всесторонне захватывает структуру,
организацию и системные свойства ТС. Этот процесс полностью
соответствует закону увеличения степени идеальности: техническая система
уменьшает свои М,Г,Э при одновременном увеличении ГПФ.
Для технической системы, достигшей точки максимального развертывания, в принципе, возможны несколько путей свертывания (рис. 7):
1 - вытеснение части подсистем в НС,
2 - развитие подсистем в составе ТС,
3 - свертывание ТС в одну из ПС,
4 - свертывание ПС-ТС в идеальное вещество.
Рис. 7. Возможные пути идеализации технических систем.
В
развитии реальных ТС чаще всего идут смешанные процессы свертывания:
развивается и идеализируется то одна, то другая часть системы, тот или
иной уровень иерархии. Если нанести на график точки развития какой-либо
системы во времени и соединить их линиями, то рисунок будет напоминать
изображение броуновского движения частиц. Кажущаяся хаотичность такого
развития обуславливается внезапностью появления и обострения
противоречия в какой-либо части системы, т.е. процесс соответствует
закону неравномерности развития частей системы.
Все
четыре пути ведут к одному и тому же - к новой системе Б, выполняющей
ту же ГПФ, что и исходная система А. Новая система Б имеет очень малые
М,Г,Э и высокое значение ГПФ.
|
|
Четвертый путь свертывания ТС - замена ТС идеальным веществом.
Свертывание
ТС в вещество (системы нет, а функция ее выполняется веществом) или,
что то же самое идеализация вещества до уровня технической системы
(вещество, усложняясь, принимает на себя выполнение все большего
количества функций, вплоть до выполнения функции целой ТС) может идти в
несколько этапов:
· замена одним веществом функций двух или нескольких веществ;
· замена нескольких ПС одним универсальным веществом;
· замена ТС идеальным веществом (ИВ).
Об этих этапах достаточно полно рассказано в предыдущих разделах.
Здесь же только отметим, что к основным свойствам ИВ следует отнести:
· высокое значение выполняемой ГПФ;
· самоорганизация;
· самостоятельность отклика на изменения во внешней среде (не требуется внешнее управляющее воздействие).
Прогностическое развитие ТС (направленная "идеализация вещества") возможно, например, при помощи оператора идеализации:
из подсистемы последовательно исключаются вещества с передачей их
функций какому-либо одному веществу, а затем в это вещество свертывается
вся подсистема.
Рабочий
орган, как наиболее интенсивно развивающаяся часть системы, сильнее
других "притягивает" к себе ближайшие вещества и подсистемы.
Например,
в системе "Винтовка" рабочий орган - пуля. Ближайшая ПС - ствол. Одна
из функций ствола выполняется нарезкой - сообщение вращения. Передадим
функцию нарезки рабочему органу - самой пуле. Пример решения:
использовать пулю-турбинку, с лопастями из материала с эффектом памяти
формы, которые раскрываются от тепла пороховых газов и раскручивают пулю
при вылете из ствола, в полете пуля охлаждается и лопасти складываются.
Другая функция ствола - отвод избыточного тепла. Пример решения: пуля
выполняется из КПМ, пропитанного испаряющимся при определенной
температуре веществом, причем поры могут быть открыты только с тыльной
стороны. |
|
