Валерий Попов - Мыслительное карате. Методология научно-технического творчества и концептуального проектирования

Каждая основная функция обеспечивается многочисленными вспомогательными функциями. Например, основную функцию «преобразовывать энергию» за счет работы двигателя обеспечивает множество вспомогательных функций, реализующих работу системы зажигания, механизмов, преобразующих тепловую энергию в механическую и др. Однако для разработчика узла или детали ТС, которые выполняют основную или вспомогательную функцию в ТС, каждая из этих функций может стать главной. Различные виды функций ТС показаны на рис. 16.

Рисунок 16. Преобразования технически реализуемой потребности в различные виды функций ТС

Формирование перечня и определений функций технической системы при ее разработке является, с одной стороны, пожалуй, самой сложной задачей в творческом процессе, с другой стороны, именно набор (полный или неполный) корректно или неточно сформулированных функций определяет успех или неуспех научно-технического (и не только) творчества в целом. Правильно сформулированная функция может подсказать нетривиальные технические решения для ее реализации.

Важными атрибутами, конкретизирующими технически реализуемую потребность человека, являются свойства разрабатываемой ТС. В общем виде свойства ТС – форма существования признаков (качественной определенности) ТС, с помощью которых устанавливается сходство или различие с другими ТС. Различают качественные и количественные характеристики свойств.

Качественная характеристика определяется наличием или отсутствием свойства (например, есть радиация или нет), а количественная характеристика (параметр) определяет меру свойства (в приведенном примере мерой является уровень радиации, измеряемый в беккерелях (один беккерель равен одному радиоактивному распаду в секунду)).

Отдельные свойства объектов, явлений, технических систем могут возникать, меняться и исчезать.

Классификаций свойств, сформированных по различным основаниям, множество, а многие классификации включают большое количество видов свойств. Например, сформированная под моим руководством классификация физико-технических характеристик (свойств) включает около 1400 единиц. Фрагмент этой классификации представлен на рис. 17.

Рисунок 17. Фрагмент классификации физико-технических характеристик (свойств)

Множество свойств и параметров формируют потребительскую ценность ( стоимость ) и полезность ТС. Оценка полезности зависит от желаний определенного потребителя, а также от его характеристик (национальности, культуры, привычек, вкусов и др.) и от обстоятельств, в которых находится потребитель, например степени редкости данного товара 36 36 Понятие потребительской ценности с позиций теории маркетинга [Электронный ресурс] // Студопедия. Орг: [сайт]. 2015. URL: https://studopedia.org/8—104765.html в конкретное время.

Свойства ТС группируют по двум различным основаниям (рис. 18). По значимости (основание 1) различают общие значимые , целевые и специальные значимые свойства . По назначению (основание 2) различают функциональные , технологические , экологические и эргономические, экономические свойства .

Рисунок 18. Свойства технической системы, сгруппированные по различным основаниям

К общим значимым свойствам ТС относятся свойства, присущие различным классам технических систем: производительность, габариты, масса, энергопотребление, стоимость, экологические и эргономические свойства, технологичность изготовления, эксплуатации и ремонта, эстетические свойства, надежность и долговечность и др.

К целевым свойствам ТС относятся свойства, присущие данному классу ТС и непосредственно определяющие потребительскую ценность и полезность ТС. Например, к целевым свойствам легкового электромобиля будут относиться максимальная скорость движения, мощность двигателя, число пассажиров. Эти свойства присущи любым легковым автомобилям и непосредственно определяют их полезность – обеспечение возможности быстрого перемещения людей.

Как на первый взгляд ни странно, но такие, казалось бы, важные для электромобиля свойства, как расход электроэнергии на 100 км пути и максимальная масса груза, непосредственно не влияют на возможность быстрого перемещения людей и поэтому относятся не к целевым, а к специальным значимым свойствам , которые в общем случае характеризуют эффективность функционирования основных узлов ТС, процессов их эксплуатации, транспортировки, хранения и утилизации технических систем. Вот почему, например, к специальным значимым свойствам электромобиля можно отнести минимальный радиус поворота, время разгона до максимальной скорости, габариты транспортного средства и многое другое.

В целом свойства ТС делят на две большие группы:

1) свойства, непосредственно влияющие на полезность (потребительскую ценность) ТС;

2) свойства, определяющие плату за полезность.

Эффективная конкретизация технически реализуемой потребности заключается в формировании множества функций и свойств ТС, увеличивающих ее полезность, и уменьшении количества и влияния функций и свойств, определяющих плату за полезность.

Английский философ и социолог, один из родоначальников эволюционизма Герберт Спенсер справедливо отмечал: «Прогресс – это рост разнообразия качеств».

Для достижения этой цели необходимо формировать, развивать и использовать систематики физических, химических, биологических и специфических отраслевых свойств. Методы использования функций и свойств (в том числе так называемых « необычных свойств ») для разработки пионерных ТС, совершенствования аналогов (прототипов) ТС, создания ТС новых поколений представлены в последующих разделах книги.

1.4.3. Формирование функциональных структур технической системы

Следующим этапом конкретизации технически реализуемой потребности человека после ее представления множеством функций и свойств разрабатываемой технической системы (ТС) является формирование множества функциональных структур ТС.

Функциональная структура ТС – это совокупность связанных между собой функциональных элементов или подсистем, обеспечивающих реализацию функций ТС. Она представляет собой ориентированный граф , вершинами которого являются наименования элементов или подсистем ТС, а ребрами – их функции. Распространенные виды функциональных структур представлены на рис. 19.