Владимир Петров - Законы развития систем

Рис. 7.219. Оружейный патрон 1 — пуля; 2 гильза; 3 — заряд пороха; 4 — капсюль

Недостатки гильзы: большой вес и стоимость (50% веса и 60% стоимости патрона), затрачивается время на удаление гильзы, что уменьшает скорострельность.

Проведем операцию свертывания гильзы. Идеальная гильза — отсутствующая гильза, а ее функции выполняются.

С исчезновением гильзы становится не нужной функция ее удаления ( свертывание ненужной функции ).

Функции гильзы нужно передать другим частям патрона.

Передадим эти функции пуле. Такое решение известно. Порох размещали внутри пустотелой пули. Недостаток — малое количество пороха, из-за чего малая мощностью. Такие патроны не получили распространения.

Передадим функции пороху. Был разработан безгильзовый патрон (рис. 7.220.), где были объединены функции гильзы и порога и устранены все недостатки гильзы.

Рис. 7.220. Безгильзовый патрон

В безгильзовом патроне значительно уменьшен вес и объем капсюля, так как был свернут корпус капсюля.

Для патрона Voere VEC-91 создали винтовку с системой электронного воспламенения (что позволяет отказаться от капсюля). Функции капсюля были переданы надсистеме .

В настоящее время безгильзовый патрон еще не получил широкого распространения.

7.11.3.2. Вытеснение части системы в надсистему

Подсистема или ее часть вытесняются в надсистему, превращаясь в специализированные системы в составе надсистемы.

Этот осуществляется следующим образом:

— Уменьшается количество элементов в системе;

— Уменьшается масса, габариты и энергопотребление;

— Увеличивается работоспособность:

— система становится проще ;

— функция устраненной подсистемы выполняется надсистемой на более качественном уровне, так как осуществляется специализированной системой .

Пример 7.304. Специализированные компании.

В западных армиях функции приготовления пищи и изготовления обмундирования свернуты полностью. Они переданы специальным компаниям, которые выполняют их на более высоком уровне.

7.11.3.3. Миниатюризация

Миниатюризация всех подсистем в составе данной системы, без вытеснения подсистем в надсистему.

Пример 7.305. Микропроцессоры.

Развитие микропроцессоров идет в направлении увеличения функциональных возможностей и уменьшения габаритов, массы и энергопотребления.

Нанотехнолгия позволяет не только осуществить миниатюризацию, он и получить качественно новые материалы, системы, процессы и эффекты.

7.11.3.4. Переход в подсистему

Тенденцию свертывание технической системы в подсистему мы частично рассмотрели в законе перехода в подсистему.

Здесь мы рассмотрим объединение подсистем в единый элемент. Подсистема выполняет функции других подсистем. Система превращается в рабочий орган, в вещество в материальных системах и дату в информационных системах. При этом часто используются «умные» вещества, выполняющие всю работу других подсистем.

Пример 7.306. Солнечная черепица.

В черепице объедены три функции (рис. 7.221) 405:

— покрытие крыши;

— источник электричества;

— источник теплой воды.

Панели имеют три слоя:

— прозрачный поликарбонат — основа;

— солнечные батареи;

— резервуар с теплоносителем.

Тонкая черепица имеет электрические и гидравлические разъемы.

Используется не только световое, но и инфракрасное излучение.

Три функции свернули в один элемент, который выполняет три разные процесса. При этом использовано «умное» вещество — преобразователь солнечной энергии в электрическую — фотоэлемент.

Рис. 7.221. Солнечная черепица

7.11.4. Закономерность развертывания

Данная закономерность — один из способов увеличения степени идеальности, путем увеличения функциональности.

Для осуществления этой закономерности может быть использования закономерность « МОНО-БИ-ПОЛИ-свертывание» и механизм ее осуществления (см. закон перехода в надсистему):

— одинаковые системы;

— системы со сдвинутыми характеристиками;

— альтернативные системы;

— дополнительные системы;

— инверсные системы.

При развертывании можно использовать любые комбинации перечисленных видов систем.

Последовательность развертывания систем:

— Выявление функций, которые мы хотим добавить к имеющейся системе.

— Выявление альтернативных систем, выполняющих данные функции.

— Выбор наилучших систем. Чаще всего выбирают систему, которая работает в самых тяжелых условиях и выпускается массовым производством.

— Присоединение выбранных систем к имеющейся системе.

— Определение достоинств и недостатков полученной системы.

— Определение и разрешение противоречий.

— Свертывание «лишних» элементов.

— Максимальное использование ресурсов для развертывания системы.

Процесс объединения систем часто называют гибридизация.

Можно выделить отдельные этапы развертывания систем:

— Гибридизация.

— Свертывание «лишних» элементов в гибридной системе.

— Максимальное использование ресурсов.

7.11.4.1. Гибридизация

Легче всего увеличить функциональность, присоединением элементов, выполняющих дополнительные функции — это путь гибридизации. При этом системы будет выполнять несколько функций.

Пример 7.307. Электрическая зубная щетка.

Головку зубной щетки сделали вращающейся. В нее встроили механизм вращения щеточной головки, электромотор, батарейку или аккумулятор с зарядным устройством. Механизм вращения имеет миниатюрный редуктор и шпиндель привода.

Имеются более сложные электрические зубные щетки с ирригатором, контролем нажима, встроенным таймером 2 минуты, индикатором необходимости зарядки и ультрафиолетовым дезинфицирующим устройством, чтобы убивать микробы на щетке.

Ирригатор создает тонкую струю воды, смывающую остатки пищи. Контроль нажима осуществляется с помощью специального сенсора. При превышении определенного значения появляется звуковой или световой сигнал.

Это типичная гибридизация путем прямого добавления дополнительных элементов.

Еще один пример непосредственной гибридизации.

Пример 7.308. Зубная щетка для космонавтов.

Московский школьник Дмитрий Резников разработал совместно со специалистами московского Государственного медико-стоматологического университета уникальную зубную щетку для космонавтов (рис. 7.222.). На ее ручке имеются три кнопки. При нажатии на первую — из специальных канальцев между щетинками подается зубная паста. Нажатием второй кнопки включается микрокомпрессор, который подает сжатый воздух через щетинки, чтобы паста не застывала в отверстиях. При нажатии третьей кнопки компрессор работает в обратном направлении, засасывая использованную зубную пасту в микроконтейнер.