Владимир Петров - Законы развития систем

Рассмотрим основные подсистемы аппаратуры для дуговой сварки.

В качестве таких подсистем можно назвать горелку с механизмом подачи электродной проволоки и системой подачи защитного газа, источник тока, систему перемещения электрода и систему управления.

Основными функциями горелки являются подвод тока к проволоке, подача проволоки и защитного газа. Ее недостатки — деформация или проскальзывание проволоки и излишний расход газа.

Источник тока вырабатывает ток. Нежелательный эффект — большие габариты и масса.

Перемещение электрода (горелки) осуществляется с помощью специальной тележки — трактора или робота. Основная функция — перемещение электрода по заданной траектории. Недостатки: малая точность и скорость перемещения.

Основная функция системы управления — управление током и перемещением электрода. Недостатки: низкие быстродействие, точность и динамизм (диапазон и скорость изменения параметров).

Опишем некоторые применения выявленных свойств.

Функция, обратная сварке, — резание. Эта функция выполняется с помощью электрической дуги. Можно использовать сварочный аппарат для выработки электрического тока различной величины. Такой ток имеет множество применений. Аппарат для дуговой сварки можно использовать как источник создания металлических капель, шариков, неровностей на поверхности металла и т. п. Можно разогревать металлические предметы для разнообразных назначений, расплавлять металл, наплавлять новый металл, использовать озон для окислительных процессов, выделять полезные продукты из отработанных газов, использовать ультрафиолетовые лучи, например, для загара, лечения, дезинфекции, освещения и т. п.

Механизм подачи электродной проволоки можно использовать для перемещения любой проволоки, стержней, прутков, проделывания отверстий, создания напряжения и давления, перемещения любых предметов, расплющивания проволоки и придания ей определенной формы и т. п.

Пример 5.17. Двигатель реактивного самолета.

Основная его функция — создание тяги. Она осуществляется с помощью струи газа. Нежелательный эффект — прогорание сопла из-за большой температуры струи газа. Покажем некоторые применения этих свойств: очистка взлетных полос от ледяной корки; транспортировка в мощной газовой струе полезных ископаемых в открытых карьерах; реактивный канавокопатель, удешевивший стоимость мелиорации в 15 раз по сравнению с использованием экскаватора; очистка бытовых стоков и воды в замкнутых технологических системах. Грязная вода с большой скоростью проходит под струей раскаленного двигателя. 900-градусный жар мгновенно убивает все микробы. Один реактивный двигатель способен обезвредить и переработать бытовые стоки города со стотысячным населением.

Рассмотрим механизм развертывания функций на примере автопокрышек.

Пример 5.18. Автопокрышка.

Основная функция автопокрышки — предохранять камеру от повреждений. Покрышка имеет форму тора, упруга в радиальном и поперечном направлениях, состоит из резины и металлического корда. Покрышки используются как кранцы (амортизаторы) на бортах судов, ограждения автомобильных дорог 283, берегозащитные сооружения 284, покрытие откосов гидротехнических сооружений 285, в дренажных колодцах 286, как строительные блоки для гаражей, складов, мастерских 287, для закрывания водоемов, в качестве добавки при изготовлении асфальта и т. д.

К законам изменения функций относятся законы: идеализации, динамизациии согласования функций, а также их свертывания и развертывания.

Изложенные законы позволяют прогнозировать будущие функции и тенденции их изменения. Использование выявленных, таким образом, функций позволяет разработать новые товары и услуги, которых еще не был на рынке.

Законы развития системподразделяются на:

— Законы организации систем.

— Законы эволюции систем.

Законы развития систем

Законы организациииспользуются при разработке новых систем и должны служить ориентирами при их работоспособности .

В главе 2 мы уже приводили определение работоспособности.

Работоспособность —это качественное выполнение главной функции системы.

Законы организации технических систем

— закон полноты и избыточности системы;

— закон проводимости потоков;

— закон минимального согласованиявсех элементов системы между собой, с надсистемой и внешней средой.

Структура этих законов представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Структура законов организации технических систем

Рассмотрим каждый из законов.

6.2.1. Закон полноты системы

Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является обеспечение ее предназначения и наличие основных работоспособных частей системы.

Предназначение системы определяется ее главной функцией.

К основным частям системы относятся

— рабочий орган;

— источник и преобразователь вещества, энергии и информации;

— связи;

— система управления.

Рис. 6.2. Основные элементы системы

Это минимально необходимый набор частей системы , который обеспечивает ее работоспособность .

Рабочий орган

Рабочий орган (иногда его называют «исполнительный элемент» или «инструмент») выполняет главную функцию системы . Именно рабочий орган непосредственно взаимодействует с изделием, для которого предназначена данная система.

Остальные части системы предназначены для обеспечения работоспособности рабочего органа .

Рабочий орган

Пример 6.1. Телефон.

Телефон имеет два рабочих органа:

— микрофон;

— наушник.

Функция микрофона — преобразование звука в электрические колебания.

Функция наушника — преобразование электрических колебаний в звук.

Пример 6.2. Автомобиль.

В транспортных системах рабочим органом является движитель.