Александр Шевкопляс
Законы развития технических систем. ТРИЗ

1. Функциональность структуры законов

Структура законов развития технических систем,

созданная Г. С. Альтшуллером.

Закон, как известно – это необходимое, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе.

Искусственные функциональные средства создаются и развиваются по определенным законам. Структура классов законов развития технических систем (далее –ЗРТС), созданная Альтшуллером, имеет определенную функциональность – она построена по схеме: реализация принципа действия системы, его совершенствование, а затем – получение наиболее результативного функционирования системы для различных условий ее применения.

Законы развития технических систем разделены Альтшуллером на три функциональные группы (он назвал их: Статика, Кинематика и Динамика), соответствующие отдельным этапам пути к наилучшему удовлетворению потребности:

1. Статика (греч. – неподвижный).

В широком смысле – это раздел механики, который изучает взаимодействие физических тел. Эту группу составили следующие законы:

Закон полноты частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы (далее – ТС) являются наличие и минимальная работоспособность ее основных частей.

Закон «энергетической проводимости» системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы.

Закон согласования ритмики частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности работы) всех ее частей.

2. Кинематика (греч. – движение).

Кинематика в физике – раздел теоретической механики, в котором изучаются геометрические свойства механического движения материальных объектов без учёта их массы и действующих на них сил. Эту группу составили следующие законы:

Закон увеличения степени идеальности системы. Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.

Закон неравномерности развития частей системы. Развитие частей системы идет неравномерно. Чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.

Закон перехода в надсистему. Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему (далее – НС) в качестве одной из ее частей, при этом дальнейшее развитие идет уже на уровне надсистемы.

Этот закон Альтшуллер представил в виде перехода моно-би-поли-свертывание. При этом Г. С. Альтшуллер уточнил, что эффективность синтезированных би-систем и поли-систем возросла за счет развития связей с другими системами, и что эффективность би- и поли-систем может быть повышена увеличением различия между объединившимися элементами системы. Эффективность системы возрастет при переходе от объединения однородных элементов к объединению элементов со сдвинутыми характеристиками, а еще более – при переходе к разнородным элементам и инверсным сочетаниям типа «элемент и антиэлемент».

Далее развитие линии объединения элементов систем Альтшуллер представил переходом к использованию моносистемы, который реализуется за счет выбора другого, более эффективного, принципа действия системы. Это является началом нового цикла ее развития, который опять же приведет к синтезу би- и полисистем, а затем – к моносистеме с новым принципом действия.

Развитие систем идет по спирали – на каждом новом витке их развития можно встретить новую реализацию работоспособных идей из прошлой жизни системы.

3. Динамика (греч. – сила, мощь).

Динамика в физике – раздел механики, изучающий движение тел в зависимости от действующих на них сил. Эту группу составили следующие законы:

Закон перехода с макроуровня на микроуровень. Развитие рабочих органов системы идет сначала на макро-, а затем на микроуровне.

Закон увеличения степени вепольности. Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности (в направлении усложнения их структуры).

Веполь – это минимальная функциональная модель системы, демонстрирующая ее основные элементы (упрощенно – вещества), силы их взаимодействия (поля сил взаимодействия). А еще веполь содержит характеристику результативности этого взаимодействия (полезное, вредное, бездействие или недостаточная действенность).

Закон увеличения степени динамичности. Для каждой системы неизбежен этап «динамизации» – переход от жесткой, неменяющейся структуры к структуре гибкой, поддающейся управляемому изменению.

На первом этапе развития системы происходит ее рождение или – синтез мысленного, а затем материального соединения частей для использования их свойств с целью получения требуемого воздействия на объект ее функции (далее – ОФ), с учетом ресурсов надсистемы, с учетом взаимодействия системы с окружающей средой, и с учетом требований субъекта потребления.

Второй и третий этапы изменений системы («кинематика» и «динамика») отражают развитие уже созданной работоспособной системы. Они могут реализовываться и последовательно, и параллельно. Эти этапы отражают два направления развития системы, которые ведут ко все большему удовлетворению потребителя в разрешении его задач.

Первое направление (кинематика) – это путь изменения компонентов системы и их взаимодействия для совершенствования реализации ее принципа действия (далее – ПД) независимо от условий и обстоятельств применения системы. Этот путь нацелен на повышение эффективности работы основных ее частей – источника энергии, преобразователей энергии, трансмиссии, рабочего органа и системы управления.

Второе направление (динамика) – это увеличение приспособленности системы к различным условиям и обстоятельствам ее применения. Развиваясь в этом направлении, система развертывается, делается более динамичной, трансформируется, меняет свою структуру, приспосабливаясь к другим условиям ее использования и для все большего использования доступных ресурсов.

Современное представление о ЗРТС и их функциональной структуре.

К появлению новых инструментов могут вынуждать обстоятельства, их появление могут стимулировать новые потребности или неудовлетворенность использованием известных средств.

Инструменты создаются по определенным правилам, что обеспечивает их работоспособность и актуальность. Далее эти функциональные системы развиваются для того, чтобы становиться эффективнее, становиться пригодными для большего спектра потребностей, а еще они меняются вслед за изменениями требований к ним.

Развитие технической системы происходит путем последовательного приближения ее возможностей к идеальному уровню удовлетворения потребности, а затем переходит к реализации ее нового, более совершенного, принципа действия, за которым следует новый цикл приближений, что делает новую систему еще и актуальной.

Пути изменения ТС, которые ведут к ее усовершенствованию, реализуются в разных областях техники одинаковым набором путей и имеют одинаковые особенности, что и отражает комплекс ЗРТС.

Законы развития – это линии прогрессивного перехода системы от одного состояния к другому с целью увеличения ее полезной функции, снижения затрат и уменьшения вреда, который сопутствует использованию.

Всегда вслед за созданием нового потребительски ценного функционального средства появляются улучшенные его разновидности – которые лучше согласованы с какими-то особенностями их применения. Так, вслед за открытием антибиотиков появились более действенные их виды – надежно побеждающие те болезни, для лечения которых они приспособлены.

Процесс, увеличивающий согласованность свойств элементов системы между собой, технической системы с объектом ее функции, с потребностями конкретной надсистемы, социума и субъекта потребления, а также с условиями и обстоятельствами применения этой системы путем ее изменения, называется специализацией.

Если функциональное средство востребовано социумом, то его развитие всегда вызывает расширение ассортимента вариантов исполнения в направлении увеличения приспособленности к некоторым условиям и обстоятельствам применения. Это проявляется в появлении определенного параметрического ряда его видов, разновидностей для специального применения, а также вариантов исполнения в разных ценовых категориях.

К примеру, с развитием велосипеда в ассортименте появились модели для туризма и прогулок, спортивные модели, модели горных и детских велосипедов, трех- и четырехколесные, двухместные, складные, водные, коммерческие пассажирские и грузовые модели, другие разновидности, и еще их исполнение варьировалось для разных ценовых сегментов рынка.

Функциональные группы законов

Системные законы можно разделить на пять групп:

1. Законы диалектики

Закон единства и борьбы противоположностей говорит, что основой всякого развития является борьба противоположностей.

Закон перехода количественных изменений в качественные говорит, что количественное накопление изменений в системе влечет за собой и изменение качества.

Закон отрицания отрицания говорит, что новое отрицает старое, постепенно само превращается в старое и отрицается более новым.

2. Законы развития, являющиеся движущими силами изменения систем

Движущими силами развития систем являются:

• несоответствие их свойств критериям идеальности,

• требование всесторонней согласованности их качеств,

• их отстающие возможности в удовлетворении потребностей.

Закон повышения идеальности систем направляет их развитие к увеличению соответствия критериям, которые отражают полноту удовлетворенности потребителя их использованием.

Закон повышения согласованности требует всесторонней увязки характеристик частей технической системы между собой, а также ТС и ее частей с надсистемой*, с окружающей средой (далее – ОС), с субъектом потребления и с социумом, что определяет пригодность и эффективность системы, и уровень удовлетворения потребности.

В целом результирующий уровень всесторонней согласованности системы отражает оценка соответствия ее использования критериям идеальности.

3. Законы образования структуры системы и организации взаимодействия ее частей нацелены обеспечить работоспособность системы

Закон полноты частей ТС говорит о том, что принципиальным условием жизнеспособности системы является такой набор ее частей, который может обеспечить ее определенную действенность.

Закон организации взаимодействия элементов ТС говорит о том, что необходимым условием работоспособности системы является определенное взаимодействие ее элементов, и для достижения цели использования системы, действие каждого ее элемента должно быть произведено в нужном месте, в нужное время и с нужными параметрами.

4. Законы внешнего взаимодействия систем отражают соответствующие требования к ним и необходимые им внешние ресурсы

Закон полноты ресурсов НС говорит о том, какие ресурсы должны иметься в надсистеме, чтобы обеспечить работоспособность технической системы. В этой части закон полноты ресурсов надсистемы связан с законом полноты частей ТС – доступные ресурсы надсистемы всегда учитывают при формировании структуры ТС.

Закон S-кривой развития ТС говорит о том, что использование новой системы взамен старой произойдет лишь в случае соответствия ее качеств актуальным требованиям со стороны объекта ее функции, надсистемы, окружающей среды, в которой она используется, социума и требованиям субъекта потребления.

Закон преемственности говорит о последовательном развитии технологических возможностей человека и о связанности ступеней развития технических средств, следствием которого является то, что использование накопленных интеллектуальных ресурсов позволит реализовать высокие потребительские качества создаваемой системы.

5. Законы, отражающие механизмы изменения систем

Закон развертывания структуры ТС говорит, что повысить эффективность ТС можно путем развертывания ее подсистем.

Закон увеличения степени динамичности и управляемости системы говорит, что повышение ее универсальности, и управляемая изменяемость и приспосабливаемость системы увеличит ее эффективность.

Закон перехода с макро- на микроуровень говорит, что использование ресурсов структуры элементов системы и их глубинных свойств увеличивает возможности повышения ее эффективности.

Закон увеличения эффективности потоков говорит о путях улучшения полезности и качества связей элементов ТС.

Закон перехода к внешним ресурсам говорит о том, что увеличить эффективность ТС позволяет использование ресурсов окружающей среды и надсистемы.

Закон вытеснения человека техническими средствами говорит о том, что это еще один путь повышения эффективности работы ТС.

Закон специализации систем говорит, что это путь эффективного удовлетворения все большего числа потребностей.

Закон универсализации систем говорит о том, что это путь сокращения затрат.

Закон возрастания уровня требований говорит о том, что это стимул развития или угасания систем.

* – надсистема – это набор средств, которые вместе с ТС участвуют в выполнении надзадачи, а остальное – это окружающая среда, которая может представлять собой другую надсистему, природные или искусственные объекты. Эту среду могут характеризовать влияющие на работу ТС поля химического, теплового, механического, или другого энергетического или информационного воздействия, что может иметь значение и должно учитываться.

Надсистема – объект, который включает в себя техническую систему, а также другие объекты и системы, которые, взаимодействуя между собой, проявляют свойство, не присущее ни одному из составляющих ее элементов и систем.

Надсистема предназначена разрешить надзадачу относительно целей использования тех систем, которые входят в ее состав.

Например, телега удерживает груз, дорога удерживает и направляет телегу, лошадь тянет телегу, а извозчик управляет лошадью. Вместе они образуют надсистему, которая способна выполнить надзадачу – направленно перевезти груз.

Эти законы статистически доказывают достоверность описываемых ими путей усовершенствования функциональных средств в направлении улучшения способа удовлетворения потребности.

Законы повышения идеальности и согласованности системы, используемые при ее формировании и развитии, не содержат в себе описания механизмов позитивного изменения систем – это правила, удерживающие действия по изменению систем в позитивном русле.

Комплект законов развития технических систем можно функционально представить в виде стадий технологического процесса, который начинается от появления идеи способа удовлетворения потребности и тянется к идеальному результату ее реализации в виде изготовления совершенного инструмента, а затем, при изменении требований к системе, возвращает путь совершенствования к поиску идей для реализации более идеального инструмента.

Последовательные эволюционные изменения инструмента ведут к повышению его действенности, позволяют сократить расходы или требуют увеличить их вслед за соответствующим развертыванием подсистем и увеличением возможностей ТС (к примеру, в чипе современного смартфона миллиарды транзисторов), могут привести к упрощению эксплуатации или, наоборот, усложнить ее вслед за ростом количества функций системы и ростом возможностей в управлении ею, но в любом случае эти изменения позитивны.

Функциональная структура ЗРТС

Рост уровня выполнения функций и улучшение их комплектности в новой реализации системы направлены на более полное удовлетворение требований, если они возникли, а постановка задач по сокращению расходов и уменьшению вреда от использования функционального средства актуальна на всех этапах его развития, как, например, не имеет конца стремление к сокращению энергопотребления, массы и габаритов.

2. Время и идеальность

Система и набор требований к ней с определенной периодичностью меняются. Если функциональное средство востребовано больше, чем альтернативные варианты, значит набор и уровень реализации его качеств наиболее соответствует современным критериям, в том числе требованиям к сценарию его использования.

Новые требования к системе – это сложившиеся к настоящему времени представления о ценных возможностях системы, которые уже доступно достигнуть. Новые критерии отражают современную норму для уровня и комплектности функциональных возможностей, учитывают новые модные тенденции и достижения в обеспечении безопасности, новые критерии социального статуса и способность содействовать саморазвитию.

Так, 100 лет назад для письма человек с удовольствием пользовался металлическим пером, которое пришло на смену гусиному, и чернильницей. Металлическое перо с продольной прорезью хорошо работало – не скребло по бумаге, создавало более аккуратный след, по сравнению с гусиным, и его стало не нужно затачивать.

Современная ручка компактна и имеет встроенную чернильницу. Ручку удобно носить с собой, и это безопасно для других вещей; чернил, находящихся в ней, хватает надолго.

А новое поколение – шариковая, не делает кляксы и экономит время потребителя – ее не нужно заправлять, она легкая и компактная.

Сегодня описанная выше ручка, в подавляющем числе современных задач, уже не удовлетворит потребителя – сегодня нужно иметь возможность легко исправить текст, не переписывая заново, быстро переслать написанное адресату, и переслать из того места, где человек находится в это время.

Таким образом, можно сказать, что со временем идеальными становятся совсем другие вещи – у них больше полезных качеств, их функциональные возможности шире, а качество работы выше, и это более высокое качество становится все более доступным.

Современные функциональные средства отвечают новому уровню требований к ним.

Уже было отмечено, чем привлекательны специальные системы – они более согласованы с условиями их использования и с требованиями субъекта потребления.

Теперь мы к этому можем добавить, что наиболее привлекательная своими свойствами система должна соответствовать требованиям настоящего времени. Таково мнение потребителя об идеальном функциональном средстве.

Еще идеальнее системы, которые согласованы и с интересами производителя – кроме того, что он не станет производить то, что непривлекательно для потребителя или экономически недоступно ему, он не станет производить и то, что ему самому не выгодно. Оценка привлекательности продукта производителем, учитывающая и экономические, и потребительские свойства, шире.

Не всегда удовлетворение индивидуальных потребностей и потребностей отдельных социальных групп полезно для всех. Поэтому еще более идеальными представляются те системы, которые согласованы с интересами социума и безвредны для биоценоза.

Ступени развития технических систем на линиях ЗРТС отражают набор способов придания системе новых возможностей как путь последовательных ценных изменений системы.

Ценность качеств системы отражает ее эффективность и соответствие критериям идеальности, а понятие «последовательные» имеет не тот смысл, что эти ступени развития следуют строго одна за другой. Смысл последовательности в том, что каждая последующая ступень дает больше возможностей, чем предыдущая.

Нельзя сказать, что любой следующий шаг на каждой линии развития сегодня актуален, но он создает дополнительные возможности, и поэтому, вполне вероятно, завтра будет востребован, а послезавтра станет обязательным качеством минимально приличного функционального средства.

Итак, идеальная искусственная система развивается, меняясь во времени, и за счет этого соответствует сегодняшнему уровню требований к ней.

Чтобы оставаться идеальной, система должна меняться следующим образом:

1. Следовать за изменением требований потребителей, предлагать им новые возможности, все больше и шире учитывать ценное для человека.

Новые черты повышают статус инструмента.

2. Система должна учитывать индивидуальные или нишевые требования потребителя, становясь все более специальной – ценность инструмента тем больше, чем лучше он нам подходит.

3. Система должна быть в какой-то мере универсальной, что увеличит возможности потребителя и сократит его расходы.

4. Соответствовать изменениям требований производителей, что отражает возможность ее производства.

5. Соответствовать изменениям требований социума, что отражает учет перспектив социального развития.

6. Быть, как минимум, безвредной, а лучше – полезной для биосферы, что отражает безвредность ее производства и использования.

То, что система идеальна, не означает, что она наиболее эффективна – она должна быть достаточно эффективной. Идеальной является любая ТС, которая полностью удовлетворяет требованиям потребителя – эффективность и привлекательность одних из них может быть выше, чем других.

А иногда ресурсы НС могут позволить реализовать функцию системы, и не создавая ее – за счет соответствующего использования возможностей элементов надсистемы.

Так, не покупая автомобиль в личное пользование, мы можем перемещаться на общественном транспорте, и если это нас устраивает, то – это предельно экономично и идеально.

Где:

Этс – эффективность удовлетворения потребности в данных условиях данным способом.

Цтс – ценность действия технической системы.

Стс – всесторонняя субъективная и объективная оценка затрат на удовлетворение потребности данным способом.

Система (или комплект систем) идеальна, если¹:

• располагает таким набором свойств и уровнем параметров этих свойств, которые пригодны для применения во всем разнообразии обстоятельств, для которых она предназначена;

• уровень выполнения ее главной функции, а также набор и уровень выполнения дополнительных функций позволяют полностью удовлетворить потребителя;

• она эффективна – расходы на нее целесообразны или минимальны;

• она безвредна или вред от нее допустим;

• она экономически и физически доступна.

Универсальная формула эффективности системы²:

Этс = Цтс – Cтс = ΣαFQ – (ΣμCп + ΣβCэ + ΣγH) =

= Σ (αтс × αнс × αэм) FQ – (ΣμCп + ΣβCэ + ΣγH)

Где:

Этс – эффективность удовлетворения потребности в данных условиях данным способом.

Цтс – ценность действия технической системы.

Стс – всесторонняя субъективная и объективная оценка затрат на удовлетворение потребности данным способом.

F – ценность результата воздействия ТС на объект его функции.

Q – пригодность ТС. Этот коэффициент учитывает физическую и экономическую пригодность ТС, и может иметь только два значения: 1 или 0.

μ, β, γ – коэффициенты, которые учитывают сопутствующую затратам экономию средств, дополнительные доходы и расходы. Например, коэффициент μ может учесть то, что ТС приобретена на кредитные средства. Коэффициент β может учесть дополнительный доход в период эксплуатации, а коэффициент γ может учесть стоимость утилизируемых материалов.

α – субъективный коэффициент дополнительной потребительской ценности ТС.

αтс – коэффициент субъективной ценности, который связан с влиянием на оценку характеристик существующих альтернативных средств удовлетворения потребности или с соотношением свойств этого средства, присущих ему в разное время.

αнс – коэффициент субъективной ценности, который связан с важностью надсистемы и значимостью в ней ТС.

αэм – коэффициент субъективной ценности дополнительных целей потребителя.

Cп, Cэ, H – объективные затраты на удовлетворение потребности (соответственно, предварительные – на разработку, проектирование и изготовление или на приобретение этого функционального средства; на эксплуатацию; на устранение вреда).

3.

Закон повышения идеальности искусственных систем

С развитием системы увеличивается ее соответствие набору критериев идеальности. Критерии идеальности могут меняться со временем.

Этот закон отражает стремление учитывать и увеличивать полноту удовлетворенности потребителя использованием системы на каждой ступени ее улучшения. Он не указывает пути повышения уровня свойств системы на этапах ее создания и развития, а лишь определяет критерии для согласования позитивности результатов произведенных изменений в системе.

Цель совершенствования искусственных систем – все более полное удовлетворение имеющихся потребностей. Верно и наоборот: более полное удовлетворение потребности характеризует функциональное средство как более идеальное.

Повышение идеальности систем может происходить путем их развития, а также путем передачи их функций другим системам, если это имеет позитивный эффект.

Развитие систем в направлении повышения их идеальности характеризуют следующие их изменения:

• Улучшение существующего способа их функционирования.

Для этого увеличивают согласованность систем с требованиями объекта функции, надсистемы и окружающей среды, с интересами субъекта потребления и производителя, социума и биосферы, а также сокращают вред от использования систем.

Для этого стремятся максимально использовать имеющиеся ресурсы или изменяют надсистему, встречно повышая ее согласованность, еще для этого увеличивают глубину использования свойств элементов системы.

• Разработка способов достижения требуемого уровня реализации ценных дополнительных свойств системы или перенос известных.

Для этого создают и реализуют новые функциональные возможности системы.

• Увеличение экономичности системы*.

Для этого разрешают проблему за счет имеющихся ресурсов или сокращают количество потребляемых ресурсов.

Расширяют связи с надсистемой, что позволяет взаимно использовать и экономить ресурсы.

Увеличивают глубину использования свойств элементов системы.

Повышают универсальность систем. Универсальность систем растет, если расширяются их функциональные возможности и увеличивается диапазон их применения, что делает их пригодными для большего спектра задач.

* – известный критерий высокой идеальности «системы нет, а функция выполняется» – это экономический предел реализации функциональной системы.

В ТРИЗ часто трактуют идеальность, исходя из предельного сокращения расходов, а бесконечно высокий результат вычислений степени идеальности от этого сокращения демонстрируют с помощью формулы I=F/C или используют некоторые другие ее вариации. Никто не говорит, что дешево – это плохо, но еще говорят, что не в деньгах счастье.

Если у вас есть собственный автомобиль или велосипед, то отказаться от них и найти возможность перемещаться другим образом, вы вряд ли сочтете идеальным решением.

В этом случае формула верна в той части, что идеально продать велосипед, если он стал не нужен, и приобрести нужное, а возможности для перемещения останутся доступными (функционального средства нет, а функция перемещения доступна).

Еще идеальнее, если доступно воспользоваться более подходящими средствами для перемещения – иметь возможность приобрести новый велосипед или автомобиль.

Максимальное сокращение затрат – отличный критерий, который во многих случаях дает хорошие решения, и в каких-то случаях устремляет к идеалу.

К примеру, существуют прогнозы, что через несколько десятилетий почти исчезнет личный транспорт – шеринг-сервисы (SHAR – делиться, англ., обмен между людьми), эффективные общественные системы управления транспортом и его автоматическое обслуживание избавят людей от всех хлопот с уходом, хранением и ремонтом собственного авто. Такие же перспективы есть и у шеринг-сервиса жилья.

Главный конструктор танка Т-34 Михаил Кошкин говорил, что самая надежная деталь в танке та, которой в нем нет. При проектировании конструкторы всегда стараются упростить систему и, используя ресурсы более важных подсистем, избавиться от лишних деталей. Этот процесс называется свертыванием системы.

Идеальность системы отражают всесторонние объективные и субъективные оценки потребителя.

В соответствии с универсальной формулой эффективности системы может быть составлен перечень важных сторон ее устройства, технологии ее создания или особенностей приобретения, перечень экономических и функциональных критериев для оценки аспектов ее эксплуатации и вредных следствий использования.

Каждую их этих характеристик системы могут усилить или ослабить особенности субъективного потребительского восприятия.

Оценка идеальности системы начинается с выбора критериев. Выбранный набор критериев должен представлять собой комплекс, который позволит всесторонне взвесить ее качества.

Будем считать, что каждая из характеристик может иметь ранг важности, и что полная удовлетворенность потребителя реализацией каждой из характеристик суммарно указывает на 100% ее уровень.

Уровень удовлетворенности потребителя каждой из важных характеристик использования системы может быть отдельно оценен, а их сумма укажет на уровень удовлетворенности характеристиками системы.

Итак, для оценки идеальности системы, нужно:

составить перечень важных характеристик ее использования, опираясь на аргументы универсальной формулы эффективности;

ранжировать эти критерии путем попарного сравнения;

определить вес (значимость) каждой характеристики (это значение Vn в ниже приведенной формуле, следует учесть, что вес каждого следующего критерия в ранжированном списке должен быть ниже предыдущего) из расчета, что сумма весовых характеристик равна 100% (это значение Σ Vn в ниже приведенной формуле);

определить меру удовлетворенности уровнем реализации каждой из характеристик (это значение αn в ниже приведенной формуле);

рассчитать степень идеальности системы, опираясь на указанную ниже формулу.

Формула степени идеальности функционального средства³:

I = Σ αn Vn,

Где:

I – суммарная степень идеальности функционального средства, %;

Vn – важность удовлетворения энного требования из комплекса имеющихся, %

(Σ Vn = 100%);

αn – мера удовлетворенности способом реализации требования (безразмерный коэффициент),

0 ≤ αn ≤ 1 (αn = 0, если требование потребителя не удовлетворено; αn = 1, если потребитель полностью удовлетворен);

n – номер требования.

Пример.

Допустим, для работы требуется дрель. Составим набор критериев обычного потребителя для оценки идеальности пути разрешения подобной проблемы с помощью магазина инструментов, который конкурирует с другими ему подобными в «красном океане⁴».

Нужен инструмент с определенными техническими характеристиками, есть требования к его надежности, эргономичности, дизайну, а еще важно его наличие в ближайшем магазине и оптимальная стоимость.

Поэтому идеально, если доступно (находится поблизости и устраивает по цене) именно то, что нужно для работы: удобный и надежный инструмент, который еще и привлекательно выглядит. Каждая из этих характеристик может иметь допустимые отклонения – это значит, что недопустимые отклонения ведут к неидеальному решению проблемы.

Допустим, оцениваема дрель позволит полностью справиться с работой, но потребитель придает каждому из требований определенную значимость, и может оценивать, насколько он удовлетворен, что позволит рассчитать итоговый уровень восприятия.

Имея список важных критериев и сбалансированную таблицу их сравнения, можно найти варианты более полного удовлетворения потребителя и варианты увеличения прибыльности магазина.

Так, попарное сравнение характеристик идеальности позволяет графически построить кривую «безразличия», которая отражает, насколько улучшение одной из характеристик может позволить ухудшить другую при условии сохранения уровня удовлетворенности потребителя.

Например, насколько более удобное расположение магазина может позволить поднять в нем уровень цен при условии сохранения потока постоянных покупателей.

Аргументы этой таблицы учитывают и пригодность дрели для выполнения работы, и рациональность пути, который предваряет ее использование, и ее эксплуатационные характеристики, может учесть и вред, если мы сформулируем в чем он может проявиться.

Например, вред может характеризовать масса дрели или вид ее исполнения (аккумуляторная дрель / дрель со шнуром для ее питания от электрической сети).

Оценивая справедливость полученного результата расчетов, можно подтвердить: если в ближайшем магазине такая же дрель окажется чуть дороже, то привлекательность вариантов может быть одинаковой. Если другая дрель эргономичнее и немного дороже, то привлекательность обоих вариантов тоже может быть равна, но следует отметить, что для уровня проявления каждой из характеристик существует пороговое значение, опускаясь ниже которого вариант потеряет свой образ идеального.

Например, бытовая дрель имеет низкую надежность и малую допустимую продолжительность непрерывного использования. Она не годится для профессиональной работы.

Затратить на поиски нужной модели целый день или пытаться найти вариант подешевле неэффективно – рабочее время тоже стоит денег, и этот вариант в п.4 тоже можно оценить (объективно и субъективно).

Если дрель используется эпизодически, то идеально брать ее в прокат, сократив при этом стоимость приобретения, устранив затраты на ее хранение и ремонт.

На подобный путь взаимодействия с потребителем, успешно создав «голубой океан», перешел известный производитель качественного строительного электроинструмента Hilti, переориентировав сбыт с продажи на сервисное обслуживание.

В результате: не нужно искать в продаже нужный инструмент, не нужно покупать его, не нужно хранить, не нужно обслуживать, не нужно ремонтировать, его привезут, когда он понадобится, и сами потом увезут.

А еще – это отличный профессиональный инструмент.

Эффективность такого способа использования инструмента потребителем максимальна.

Путь к синтезу идеального инструмента.

Оставить в искусственной системе только важные потребительские функции, убрать все ненужные, добавить функции недостающие и важные для потребителя, предельно сократить расходы, повысив доступность такой системы – это путь специализации ТС, и это путь повышения ее эффективности.

Некоторые авторы способов конструирования социальных технологий такой путь изменения ТС называют «стратегией построения голубого океана качеств системы».⁵

Маловажные, или нужные не всем, функции могут быть предложены на условиях индивидуальной предпродажной комплектации системы. К примеру, так предлагают дополнительные опции автомобиля или компьютера, на этом же принципе построен и заказ компонентов пиццы.

Известный цирк Дю Солей (Цирк Солнца) построил свой бизнес на том, что:

• Убрал из программ дорогие номера с животными и перестал приглашать звезд цирка.

• Добавил оригинальные номера.

• Добавил режиссуру и единый театральный сценарий представления.

Таким образом – максимально сократил расходы, добавил оригинальность и театральность представления. В результате билеты в Дю Солей дороже, чем в обычный цирк (на уровне театральных), а представления интересней.

Бенчмаркинг – хорошо зарекомендовавшая себя практика сравнения вариантов исполнения своего продукта и продуктов конкурентов. Производя сравнение, эксперты сравнивают характеристики количественно.

Но наиболее важен выбор правильных критериев. Определить важные критерии позволяет тестирование на потребителях, опрос пользователей, а также интуиция и креативный подход разработчика. Стивен Джобс говорил, что бесполезно спрашивать клиентов о том, чего они хотят. Он говорил: «Чаще всего люди не понимают, что им на самом деле нужно, пока сам им этого не покажешь» – у человека обычно еще нет набора требований к новому функциональному средству, и может быть лишь некоторая неудовлетворенность имеющимся.

Не всегда неудовлетворенность и ее корневые проблемы очевидны, когда не с чем сравнить – некоторый вред от функционирования, недостаточная или плохо контролируемая деятельность может казаться нормальной. Поэтому разработчику еще потребуется выявить задачи, которые нужно разрешить на пути к полному удовлетворению потребителя, и оценить их важность – оценка степени идеальности должна учитывать все важные стороны использования функционального средства, которые потребитель рассматривает совместно.

Все функциональные средства, которые позволяют достичь цели, в какой-то степени идеальны, если не имеют неприемлемых характеристик.

Но для достижения цели каждое из них может требовать различных затрат, содержать в себе вред и иметь различный уровень соответствия функциональным требованиям. Расчет степени идеальности системы позволит выбрать наиболее эффективный уровень реализации каждой из ее характеристик, что сделает систему наиболее конкурентоспособной.

Критерии идеальности.

Критерии вытекают из определения идеальной системы, и из формул эффективности и идеальности.

1. Система пригодна удовлетворить потребность во всем разнообразии обстоятельств, для которых она предназначена.

Поэтому в одном случае от системы потребуется повышенный уровень согласованности ее свойств с условиями, в которых она будет использована, и узкая специализация ее возможностей, а в другом – определенный уровень ее универсальности. А в каких-то обстоятельствах может потребоваться соответствующий набор специальных инструментов.

2. Сценарий использования системы, набор ее функций и уровень их выполнения соответствуют актуальным требованиям к ним.

Идеальная ТС развивается, меняясь во времени, и за счет этого соответствует сегодняшнему уровню требований к ней.

3. Уровень выполнения главной функции ТС удовлетворяет потребителя.

Идеальна любая система, которая полностью удовлетворяет требованиям потребителя, а эффективность и привлекательность одних из них может быть выше, чем других.

4. Все дополнительные функции, которыми располагает система, важны для потребителя и представляют собой полноценный комплекс.

При составлении набора инструментов на каждом рабочем месте нужно учитывать все нюансы технологии, учесть вспомогательные операции, смежные технологические процессы, и действия в межоперационный период, иначе есть вероятность не достичь необходимого результата, или столкнуться с неудобствами.

Традиции или современный сценарий использования функциональных средств часто требует от них определенного комплекса свойств и функциональных возможностей. К примеру, складной зонтик, по сравнению с нескладывающимся, можно носить в сумке, мало места он занимает и в шкафу.

5. Уровень выполнения дополнительных функций удовлетворяет потребителя.

Уровень реализации всех функций идеальной ТС лежит в зоне комфорта, рациональности и достаточной согласованности. Вряд ли, к примеру, вы назовете идеальным для себя выбор одежды, которая вам не совсем подходит своим стилем, цветом или размером.

6. Использование ТС доступно, целесообразно, требует минимальных затрат на внедрение и поддержку (еще лучше – бесплатно).

То, что система идеальна, не означает, что она наиболее эффективна – она должна быть достаточно экономичной, но каждый из потребителей может быть по-своему рационален в своем выборе – для кого-то важнее действенность системы, а кто-то не готов экономить на себе – у каждого могут быть свои представления о целесообразности и эффективности.

7. Использование ТС безвредно или уровень создаваемого ею вреда допустим.

Человек, выбирая наиболее привлекательное, готов допустить некоторые неудобства и недостатки.

8. Использование ТС не сужает имеющиеся возможности.

Приоритет экономии средств – это путь к снижению уровня удовлетворения потребности. Идеально, как минимум, иметь более широкие возможности.

Итак, пригодность функционального средства отражает его способность удовлетворить одну из потребностей или их имеющийся набор говорит о достаточной действенности его свойств для цели применения.

Эффективность отражает размер полезности пригодного средства.

Идеальность же функционального средства учитывает важность определенного уровня полезности функций и требуемую их комплексность, которые в целом определяют удовлетворенность потребителя.

4. Закон повышения согласованности

Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что с ростом совместимости характеристик взаимодействующих частей искусственной системы между собой, ТС с надсистемой, с окружающей средой, с социумом и с субъектом потребления, а также и с критериями идеальности, растет эффективность использования технической системы и ее идеальность.

Цели различных видов согласования в общем виде описывает закон повышения идеальности искусственных систем. Этот закон требует соответствия системы ряду требований к ней и достаточной эффективности (не ниже удовлетворительного уровня). Низкоэффективная система плохо согласована с социальными задачами – имеет низкую доходность, что малопривлекательно и потому не идеально.

Применение универсальной формулы для расчета эффективности и формулы для оценки идеальности может носить демонстрационный характер, показывая взаимосвязь аргументов для того, чтобы описать и сопоставить все важные доводы, отличающие альтернативы, сделать выводы и осуществить выбор.

Можно и математически выразить эффективность и степень идеальности, имея заключения экспертов, соответствующие статистические данные или данные опросов целевых социальных групп.

В анализе следует учитывать и субъективные оценки, которые в маркетинге имеют не меньшее влияние, чем объективные. Для того чтобы оценить объективную и субъективную значимость вариантов исполнения функционального средства, оценки характеристик можно ранжировать методом парного сравнения и указать сравнительную степень весомости каждого аргумента.

Согласование формирующейся системы и последующих ее изменений происходит на всех уровнях структуры системы и надсистемы, а также в части связей этой структуры с окружающей средой, субъектом потребления и социумом.

Это следующие сферы согласований:

• Согласование структуры и взаимодействия элементов системы для обеспечения действенности рабочего органа.

• Согласование действенности рабочего органа системы с объектом функции.

• Согласование системы с надсистемой, в составе которой она предназначена функционировать.

• Согласование системы с окружающей средой, в которой ей предназначено работать.

• Согласование системы с требованиями субъекта потребления.

• Согласование системы со структурой и возможностями техносферы.

• Согласование системы с требованиями социума и биосферы.

Согласование структуры элементов системы и их взаимодействия.

Несогласованность проявится во время эксплуатации системы, если неудачно выбран ее принцип действия.

Многолезвийные ножницы для нарезания зелени требуют слишком большого усилия, а их близко расположенные друг к другу лезвия больше мнут, чем режут.

Физически гораздо легче, быстрее и аккуратнее работать многолезвийным ножом.

Человек участвует во многих технологических процессах в качестве подсистемы, что требует специфического согласования его физических и психических особенностей с процессами.

Периодическое изменение скорости конвейера снижает усталость рабочих, для повышения производительности труда требуется достаточная освещенность рабочего места, комфортный температурный режим, защита от сильных акустических воздействий, отсутствие в воздухе вредных веществ и хорошая вентиляция, необходимо соблюдение техники безопасности, необходимы и регулярные перерывы в работе.

Поэтому вытеснение человека из технологического процесса все чаще еще и согласуется с задачами снижения себестоимости производства и с задачами сокращения вреда, причиняемого производством здоровью человека…

Согласование свойств технической системы с надсистемой и окружающей средой.

Согласование места расположения магазина с типовыми маршрутами потенциальных клиентов.

Технологическое согласование в токарных работах состоит в том, что по размеру детали подбирается соответствующий станок, для каждого вида операций используют определенные специальные резцы, а в зависимости от материала детали и требуемого качества поверхности – режимы обработки.

В строительстве технологические операции и расчеты упрощает использование простых геометрических форм с хорошо изученными свойствами.

Использование симметричных форм – один из видов их согласования с симметричным воздействием сил или с воздействием симметричных противодействующих потоков (корпус корабля и самолета, оболочка артиллерийского снаряда), а еще симметричность формы часто упрощает процесс изготовления.

Проектируемый электроинструмент должен быть согласован с параметрами электросети, которую будет использовать.

Несогласованность проявится, если при проектировании системы неверно выбран алгоритм ее взаимодействия с надсистемой.

К примеру, автоматически захлопывающийся замок для входной двери упрощает и ускоряет ее запирание, но он не должен запирать закрытую сквозняком дверь, если не включен этот режим срабатывания.

В части согласованности ТС с окружающей средой следует учесть в каких условиях должны вестись работы. Например, работы могут производиться при низких температурах, во влажных помещениях, или во взрывоопасной среде.

Окружающая среда может негативно взаимодействовать с системой и с надсистемой, если при проектировании неправильно выбраны какие-то из параметров свойств элементов этой системы.

Тарелки с встроенными отдельными емкостями для продукта и его отходов – шелухи от семечек и орехов, фруктовых косточек, фантиков и т.п. – гораздо удобнее того, что мы обычно составляем из подручных средств и используем при просмотре телевизора.

Они должны бы сокращать вероятность рассыпания, но мелкое и пологое место для семечек и орехов у приспособления на фото не удержит их даже при ваших незначительных перемещениях на диване.

Согласование свойств ТС с субъектом потребления.

Производитель закладывает в свой продукт набор привлекательных для потребителя функциональных возможностей и назначает стоимость, уровень которой связан и с реализованным уровнем свойств, но каждый из потенциальных покупателей может видеть идеальность приобретения и использования этого функционального средства несколько иначе – на восприятие влияют его индивидуальные психологические особенности и условия, в которых он планирует это средство применить. Особенности самой проблемы и особенности восприятия зачастую имеют многосторонний характер, и это следует учесть производителю.

К примеру, миниатюрные наушники фирмы Beats, изготовленные из современных материалов, очень легкие, что создает иллюзию недостаточной качественности и непрочности. Поэтому в корпус наушников вставлен небольшой грузик. Берешь их в руки, и думаешь – «солидная вещь».

Известен случай, когда эффективное средство для устранения неприятного запаха плохо продавалось из-за того, что не имело собственного запаха – покупателям казалось, что оно слабовато. После того, как это учли и добавили ароматизатор, продажи резко возросли.

Вы не задумывались, почему почти все зубные пасты имеют привкус мяты? Есть множество других приятных привкусов и запахов, но мяту мы ассоциируем с чистотой и свежестью. Мятные они потому, что это работает – их с удовольствием покупают.

Выбор мощного и быстрого автомобиля обычно не связан с необходимостью скорее добраться до нужного места. Это выражение желания увеличить собственную привлекательность в глазах противоположного пола. По этой же причине рычание бесшумного электромобиля создают искусственно, добиваясь повторения внешнего эффекта работы мощного двигателя внутреннего сгорания.

К удовлетворению отдельной потребности можно отнести удовольствие от вождения автомобиля, поэтому водитель всегда обращает внимание на удобство управления, на качество кресел, на наличие хорошего обзора, обогрева лобового стекла, камеры заднего вида и электронного управления зеркалами. Важны также дизайн и качество отделки – без достаточно высокого уровня их реализации потребителю будет сложно ощутить удовлетворенность, а для кого-то важна еще его мощность и скоростные характеристики. Чем более важной мы считаем какую-то из ценных сторон использования функционального средства, тем сильнее ее воздействие.

Теория рационального выбора говорит, что логика уместности диктует людям максимизировать выгоду и минимизировать затраты, но на принятие решений сильно влияют эмоции. Чем более яркие эмоции рождает товар, тем менее человек опирается на анализ рациональности его приобретения.

Экспрессивность технического средства может состоять в его модном дизайне, в его чувственной привлекательности, связанной с какими-то личными ассоциациями, или в его престижности. Эмоциональному выбору свойственна целостность, сфокусированность и необъяснимость словами. Суждения словами, соответствующие эмоциональному выбору: «это мне нравится» и «это мне подходит».

Логический анализ товара направил бы мысли в сторону его функциональных свойств и цены («эта вещь добротная и дешевая»), но эмоции делают выбор менее осмысленным. Чем сильнее эмоции, тем больше они доминируют и результативнее отключают логику – этот древний аналитический подход появился гораздо раньше логического мышления.

Учитывая, что эмоциональные оценки в значительной степени влияют на потребительский выбор, производители уделяют большое внимание дизайну, используют соответствующих специалистов и экспертов для разработки привлекательного набора качеств продукта, применяют анкетирование и тестирование в фокус-группах, и проводят сравнительное исследование различных сценариев использования разрабатываемых технических средств.

К примеру, скачанный видеоролик обычно содержит рекламу. Если для того, чтобы продолжить просмотр, нужно досмотреть рекламу, это бесит, даже при длине рекламы в 10 секунд. Придумали следующий фокус: пусть ролик будет длиннее, но появится сообщение о том, что с пятнадцатой секунды его можно отключить. Предоставленная возможность управления решает задачу. Теперь просмотр длиной 15 секунд воспринимается почти спокойно.

В принятии решения о покупке потребитель делает и оценки эргономичности технического средства. Понятие удобства в работе может создавать ощущения в интервале от «удобно» до «невозможно пользоваться», и поэтому может потребоваться обучение потребителя приемам обращения.

Инженерная психология – современная отрасль, которая изучает пути оптимизации взаимодействия человека с техническими устройствами. Очень важно в сценарии использования технических средств учесть ограниченность возможностей человека в скорости и точности реакций, в запоминании, в координации движений, и учесть рабочие условия, в которых человек будет принимать решения – его мотивацию, его утомление или состояние стресса.

Маркетинг выстраивает свои стратегии на основе психологических механизмов, которые управляют поведением потребителя. Зачастую поведение строится на комплексе подсознательных ощущений, одну из сторон которых всегда используют в рекламном образе продукта.

Как человек делает выбор способа разрешения своей проблемы?

Чаще мы покупаем именно те практичные вещи, которые запланировали, но в другом случае мы с легкостью приобретаем то, чем пользоваться не будем, или будем пользоваться, понимая, что это не лучший выбор. Мотивация носит многосторонний характер, но в итоге каждое решение является эмоциональным – мы приобретаем, если испытываем внутреннюю удовлетворенность от представления о владении.

Но принимая важное решение, вслед за эмоциональной оценкой всегда следует поиск его логического оправдания, и без логического подтверждения правильности выбора мы действовать не станем.

Чем выше заинтересованность в результате поступка, тем больше логика будет доминировать над эмоциями, поэтому, чтобы совершить важный шаг, человеку нужно его логически обосновать.

Известный исследователь маркетинга в специфической области крупных продаж и разработчик технологии СПИН-продаж (СПИН – ситуация, проблема, извлечение, направление) Нил Рекхэм говорит, что почти невозможно совершить крупную сделку, не выявив и не разрешив проблемы клиента.

Решение человека потратить большие деньги – это всегда баланс между серьезностью проблемы и затратами на ее решение, и если проблема не выявлена и не разрешена, то сделки не будет.

Однозначно верна логика начать действовать, если выбранный путь имеет существенные и бесспорные преимущества. Каждый из нас сталкивался в личной жизни и в работе с таким явлением, как «паралич анализа» – это отсутствие физической и эмоциональной решимости вознамериться что-то сделать, если имеются равноценные позитивный и негативный вариант развития событий, или сложно прогнозировать вероятное направление их течения.

Есть и обратная сторона у логически сделанных выводов: если проблема не критически важная и есть перспектива ее разрешения, даже фальшивая, то она может действовать гипнотически – ломать волю и принуждать решиться! Найдутся почти у каждого из нас такие примеры решительного выбора со снимающими напряжение словами: «А, ладно, …».

Рационально было бы взять паузу, и затем спокойно взвесить, но объективной опоры в выборе решения нет, и кажется, что взвесить невозможно – есть лишь радостное ожидание благоприятного стечения обстоятельств.

Таким образом, функциональное средство будет пользоваться спросом лишь в случае, если его характеристики согласуются с восприятием и с задачами потребителя.

Изменение уровня согласованности системы во времени.

Согласование ТС нацелено на результативность ее работы, но требования могут быть вариативны. Цель управления – это согласование цели использования системы и результата ее работы во времени.

Невысокое качество работы и недостаточную производительность ТС может определять плохая контролируемость операций и состояния инструмента, а также низкая эффективность функциональных действий.

Существуют и внешние требования, с которыми должна быть согласована работа системы – еще один уровень управления создает влияние целей надсистемы, субъекта потребления и социума, и эти задачи могут меняться. Надсистема, субъект потребления и социум, согласовывая устройство ТС и ее работу со своими задачами, учитывают продуктивность работы системы, оценивают ее экономические характеристики, оценивают виды и уровень вреда, создаваемого ее использованием. С учетом этих задач может потребоваться соответствующее изменение системы или развертывание ее подсистем, если она не справляется с задачей.

К примеру, одним из путей увеличить сбыт является привлечение внимания к товару. Для этого Николь Клико решила выделить свой продукт на полках магазина – она стала выпускать бутылки шампанского «Вдова Клико» с этикетками желтого цвета.

Для того чтобы лучше удерживать обильное количество грязи и воды, переносимое обувью в определенных погодных условиях, у современных автомобильных напольных ковриков появились борта.

В 2025 году, с целью снизить уровень загрязнения воздуха в городах, Государственной думой Федерального собрания Российской Федерации обсуждается закон о введении ограничения использования автомобилей, экологичность которых не соответствует стандартам Евро-5.

Предварительно выполненное физическое согласование элементов системы и заранее разработанный набор управляющих воздействий в дальнейшем может упростить управление.

Если работать одним веслом и только с одного борта, то лодка будет крутиться на месте, но только не венецианская гондола. Способ взаимодействия элементов венецианской гондолы учитывает несимметричность работы ее движителя.

Длина гондолы 11 метров, ширина – 1,4 метра, вес около 400 килограмм. Левый борт ее корпуса на 24 сантиметра длиннее правого, что уравновешивает движение при работе одним веслом и только со стороны правого борта.

У венецианской гондолы особая эстетика и особая техника управления. Гондольер не гребет веслом, а лишь немного раскачивает лодку и чуть поворачивает весло. Благодаря этой технике тяжело груженая лодка идет также легко и быстро, как пустая. Специальные приемы управления позволяют делать повороты вправо и влево, и двигаться назад.

Для того, чтобы управлять работой ТС в соответствии с внешними требованиями, необходимо подчинение управляющего воздействия соответствующему алгоритму, а, чтобы контролировать и учитывать работу элементов системы, необходима обратная связь.

Увеличение согласованности может быть реализовано за счет точности, дискретности и объемов контроля, и соответствующего своевременного корректирования работы системы.

К примеру, идея Николь Клико сделать этикетки для шампанского желтыми не сработает, если на бутылках всех напитков вдруг появятся яркие наклейки.

Наилучший результат согласования дает соответствие частоты контроля частоте изменений согласовываемых характеристик. При непредсказуемом характере изменения согласовываемых характеристик, наилучший результат согласования даст непрерывный контроль и непрерывное корректирование.

Например, управление автомобилем в меняющейся дорожной обстановке.

Несогласованность взаимодействия элементов системы во времени может характеризовать имеющаяся вероятность появления нерасчетных характеристик во взаимодействии подсистем и неконтролируемость этих отклонений.

Всесторонний контроль состояния и результативности работы исполнительных устройств, в большинстве случаев – громоздкое техническое решение. Для защиты от сбоев рационально использование компенсаторов и ограничителей. Использование предохранительных устройств, которые защитят элементы системы от сбоев в работе и перегрузок – это одна из сторон согласования подсистем.

К примеру, это применение плавких предохранителей, автоматических выключателей, стабилизаторов напряжения, устройств токовой защиты и источников бесперебойного питания в электрических цепях.

Защитные устройства в цепях передачи механической энергии: предохранительные муфты, срезные штифты и шпонки, шарниры, используются для этой цели и пружины, механические и гидравлические амортизаторы, гасители колебаний, виброзащита, средства защиты от резонанса, компенсаторы ударов (деформируемые, коробчатые, слабое на разрыв звено), деформационные зазоры, изнашиваемые накладки и вкладыши, ограничители перемещений.

От тепловых перегрузок защищают тепловые реле; полупроводниковые или биметаллические сенсоры; термопредохранители – эти устройства реагируют только на температуру, их обычно устанавливают в электроприборах для защиты от несрабатывания автоматического выключателя; компенсаторы тепловых перемещений; материалы для теплоизоляции.

5. Законы синтеза систем

Некоторые определения.

Техническая система – это совокупность взаимодействующих элементов, обладающая свойством, не сводящимся к свойствам отдельных элементов, и предназначенная для выполнения определенных полезных функций.

Функция – модель влияния инструмента на объект (на «объект функции» или «изделие»), имеющего результат в изменении или поддержании состояния этого объекта.

Рабочий орган – инструмент, который выполняет главную функцию системы, реализуя воздействие, для которого предназначена данная система.

Главная функция – описание полезного воздействия на объект, для которого предназначена система. Например, для ледокола функция удалять (действие) лед (ОФ).

Основная функция – модель воздействия, которое обеспечивает выполнение главного. Основная функция описывает принцип действия, позволяющий реализовать функцию главную. Например, для ледокола основная функция разрушать (действие) лед (ОФ) обеспечивает выполнение главной функции – удалять лед.

Принцип действия – физический, химический, математический, биологический, психологический, социальный или другой эффект, или совокупность эффектов проявления свойств системы, вещества или информации, обеспечивающих результат ее действия. Является основной функцией системы.

Вспомогательная функция – модель воздействия, которое обеспечивает выполнение основного. Вспомогательная функция описывает способ реализации основной функции. Например, для ледокола вспомогательная функция давить (действие) лед (ОФ) описывает способ выполнения основной функции – разрушать лед.

Назначение ТС (его описывает главная функция ТС и ОФ) – класс понятия, к которому относится действие физического, химического, математического, биологического, психологического, социального или другого эффекта, или совокупности эффектов проявления свойств системы, вещества или информации, обеспечивающих ее полезную определенную действенность. Например, назначение ледокола «удалять лед» (главная функция).

Элемент – минимальная единица системы, способная к выполнению некоторой элементарной функции. Это относительно целая часть системы, обладающая некоторыми свойствами, неисчезающими при отделении ее от системы.

Структура системы – это совокупность элементов и связей между ними, которая предназначена путем их взаимодействия реализовать требуемую действенность (полезную функцию), обращенную на объект (на объект ее функции).

Структура – это порядок взаимного соединения элементов в системе, который отражает подчиненность элементов. Структура и способ организации связей элементов является программированием работы системы – заданием ее поведения с целью получения на выходе полезной функции.

5.1.

Закон полноты частей системы

Условием принципиальной жизнеспособности системы является функциональная полнота ее структуры частями, которые могут обеспечить системе определенную действенность.

Техническая система предназначена определенным образом воздействовать на объект ее функции. Действенность системы обеспечивает наличие в ней следующих частей: источник энергии (ИЭ), двигатель (ДВ), трансмиссия (ТР), рабочий орган (РО) и орган управления, или если это отдельная управляющая структура – система управления (СУ).

Требуемое полезное действие на объект функции осуществляет рабочий орган. Рабочий орган – единственная функционально полезная человеку часть технической системы, и это самая подчиненная часть системы – все другие подсистемы работают на нее. Действие рабочего органа всегда направлено на объект, который находится в надсистеме.

ОФ всегда вне ТС. Объект функции системы – это часть надсистемы.

Составляющие систему части должны быть согласованы по своим свойствам и параметрам этих свойств, что необходимо для обеспечения работоспособности системы, а изменение какой-либо из частей технической системы может потребовать изменение остальных.

К примеру, увеличение мощности двигателя в устройстве потребует укрепления трансмиссии, несущих элементов корпуса и усиления рабочего органа, может потребовать применения других материалов.

Всесторонняя целенаправленная согласованность элементов системы реализуется процессом проектирования путем последовательных циклических изменений идеи устройства системы, с каждым новым витком которых исключаются ошибки, повышается точность согласования, снижаются риски и нерациональные издержки – это основной принцип синтеза системы.

Принципы построения структуры.

• Принцип функциональности.

Функция одного элемента рождает следствие его воздействия на другой.

Результат воздействия системы на объект ее функции создает функциональная цепь элементов ее структуры.

• Принцип дополнительности.

Последовательно соединяясь, в этой цепи взаимодействий один элемент дополняет своими свойствами другой.

• Принцип полноты частей.

Необходимая полнота элементов системы обеспечит ее работоспособность – преобразует энергию источника в нужный вид, трансформирует ее до нужных параметров и подведет к рабочему органу.

• Принцип причинности.

Отобрав элементы для будущей системы, мы соединяем их, обеспечивая логику этого соединения, и согласовывая их свойства, а вид соединения и его параметры создают возможность их взаимодействия, необходимый уровень этого взаимодействия и его результат.

К примеру, возможность управления системой требует восприимчивости к управляющему действию хотя бы одной из ее частей.

Так, чтобы отключить электрочайник, надо иметь возможность (каким-либо образом) разомкнуть его соединение с электрической сетью, а надежность разъединения может быть обеспечена несколькими одновременными возможностями: мы можем переключить выключатель, можем снять чайник с подставки, тем самым разъединив электрические контакты, и можем вынуть соединительную вилку из розетки.

Формула работоспособной синтезируемой системы:

(функция + совокупность элементов + структура элементов + внутреннее согласование свойств элементов + организация взаимодействия элементов + внешнее согласование воздействия совокупности элементов) =

= полезный системный эффект

Результативное воздействие ТС описывает главная функция. Вид этого функционального воздействия выбирается в зависимости от объекта функции и требуемых его изменений.

Когда функция выбрана, выбирается способ ее реализации – эффективный принцип действия и рабочий орган, которые затем дополняют элементами, обеспечивающими работоспособную полноту частей системы.

Учитываемые в системе свойства элемента не равны всем его свойствам – в системе используется только полезная часть его свойств.

Требуемая функция и выбранный физический принцип ее осуществления неоднозначно задают структуру. Структура для реализации функции отражает причинно-следственные связи между элементами, и она всегда вариативна, вариативны и способы достижения согласованности элементов. Каждый из вариантов реализации имеет определенный уровень результативности и имеет свойственные ему недостатки.

Выбор элементов для будущей системы, их расположение и их функциональные связи многовариантны.

Каждое отдельно взятое взаимодействие между элементами структуры, как и воздействие рабочего органа на объект функции, может иметь варианты реализации, поэтому причинно-следственная цепь каждой связи имеет разветвления, и далее предстоит выбор версии ее исполнения. Схематично это можно изобразить следующим образом:

Функция → ПД1 → РО11 → Структура элементов111

      → Структура элементов112

       → РО12 → Структура элементов121

      → Структура элементов122

→ ПД2 → РО21 → Структура элементов211

      → Структура элементов212

Техническая система имеет 4 главных признака:

• полноценность структуры (функциональная полнота и последовательность соединения элементов);

• функциональность (потенциальная работоспособность элементов структуры);

• организация взаимодействия (реализация действенности);

• системное качество (пригодность для результативного выполнения задачи).

Отсутствие хотя бы одного признака не позволяет считать объект технической системой – такой объект можно назвать частью системы, ее подсистемой или это только набор элементов, если он не ориентирован на достижение определенной цели.

Структура элементов и организация их взаимодействия создают действенность системы, а системный эффект от реализации этого взаимодействия позволяет достичь требуемого результата – удовлетворить потребность. Системный эффект может выражаться в появлении нового полезного свойства или в значимом увеличении параметров уже имеющегося – в таком, которое позволяет добиться цели.

Простой пример. Для повышения чувствительности поплавковой рыболовной удочки рядом с крючком на леске закрепляют грузило. Если одного грузила недостаточно для того, чтобы леска натянулась и поплавок принял вертикальное положение, а два отлично справляются с задачей, то два грузила создают в системе требуемый системный эффект.

Поясним эти признаки подробнее.

Пример.

Допустим, требуется разделить буханку хлеба (на части).

В одном случае нам необходимо получить аккуратные ломти хлеба нужной толщины, а в другом – мы просто хотим отделить от буханки кусок, собираясь по-быстрому перекусить. Рассмотрим ряд вариантов функционального воздействия подручными инструментами и оценим результативность их применения.

ПД1: рассечь (основная функция).

Вспомогательная функция11 – надавить на хлеб лезвием ножа. Лезвие ножа, при надавливании на него, будет сминать хлеб. Чтобы разделить хлеб на аккуратные ломти, нужно добавить еще одно действие – продольное перемещение лезвия.

Вспомогательная функция12 – ударить лезвием кухонного топорика.

Этим функциональным действием нам не удастся получить аккуратные части – лезвие будет сминать хлеб.

Вспомогательная функция13- сжать хлеб между двумя лезвиями ножниц. Аналогично предыдущим вариантам, ножницы тоже будут сминать хлеб. Следует отметить, что справятся только те хозяйственные ножницы, что помощнее, и сжимающее усилие рук должно быть довольно значительным.

ПД2: разрезать (основная функция).

Вспомогательная функция21 – возвратно-поступательные движения

зубчатым ножом.

Вспомогательная функция22 – вращательно- поступательное движение дискового ножа хлеборезки.

Оба последних варианта позволят аккуратно разделить хлеб.

ПД3: разорвать (основная функция).

Вспомогательная функция31 – гнуть руками (чтобы отломить).

Вспомогательная функция32 – растягивать руками. Этот способ имеет варианты реализации – все мы любим еще и отщипывать свежий хлеб.

Какой принцип действия выбрать? Не все эти способы дают эстетичный результат, не все эффективны и не все удобны, некоторые из них могут потребовать дополнительных действий (возможно, для нарезки еще понадобится достать разделочную доску), но, когда мы торопимся, нам больше подходят те инструменты, которые «под рукой» – выбор определяет рациональный баланс между возможностями и требованиями к результату действий.

Даже для простых бытовых задач мы применяем и более сложные функциональные средства, и более громоздкие технологические процессы. В этом случае выбор элементов и их структура для реализации принципа действия будут еще более многовариантны – может быть выбран другой источник энергии, другие преобразователи энергии и другая трансмиссия, и их работа может быть организована по-разному.

Пример.

Потребность: допустим, нужно приготовить еду.

Пусть это будут куриные яйца (ОФ), а их приготовление будет заключаться в стерилизации и получении определенных вкусовых качеств за счет нагревания.

Выбранная главная полезная функция – нагреть куриные яйца до температуры 100оС или выше.

Выберем принцип действия. Это основное функциональное действие – то, которое реализует главное. Для выбора ПД имеется несколько вариантов.

Варианты ПД: варить в воде, обработать водяным паром, жарить на сковороде, запечь в горячем воздухе духовки или обработать тепловым излучением углей в печи.

У каждого из этих ПД будут ветвиться варианты реализующей его структуры – набор элементов и комбинации их соединения. У каждого набора инструментов для реализации принципа действия технологической системы будет разное время приготовления яиц, будет разная сложность, разное качество, разные вкусовые достоинства яиц и разная стоимость этого набора использованных инструментов.

Продолжим пример. Выберем из списка первый принцип действия (варить в воде).

Выберем какой-то из вариантов структуры для его реализации:

ИЭ – химическая энергия природного газа; еще есть возможность использования электроэнергии (для электроплиты) и дров (для печи).

ДВ – двигателем (преобразователем энергии газа) может послужить газовая конфорка.

ТР – трансмиссией (средством для переноса энергии) выступит горячий газ и металлическая кастрюля.

РО – непосредственное рабочее воздействие на яйца окажет горячая вода.

Выбирая источник энергии, следует учесть его доступность, удобство, затраты времени и труда для его использования (дровяную печь понадобилось бы сначала разжечь).

Мы не хотим, чтобы вода активно кипела и быстро испарялась, но для этого необходимо управлять процессом. Система управления процессом тоже имеет варианты – можно регулировать тепловой поток меняя расход газа через горелку, и можно регулировать тепловой поток за счет приподнимания кастрюли – удаляя ее от огня. Первый вариант экономичнее, но требует развертывания структуры конфорки – понадобится орган для регулирования потока газа на входе в нее (он всегда имеется у газовой плиты), и потребуется развертывание структуры кастрюли – понадобится крышка.

Соединение элементов формируемой системы.

Виды свойств элементов системы:

1. Структурно-вещественные.

Это качества вещества, которые создает его структура.

Например, свойства вещества, определяемые его составом, видом компонентов, физическими особенностями (вода, воздух, сталь, бетон, газ метан).

Скорость звука в воде, составляет около 1500 м/сек, в воздухе 340 м/сек; а в водо-воздушной смеси (5 % объема – пузырьки воздуха) скорость падает до 30-100 м/сек.

В примере выше. Из стали изготовлена теплопроводная кастрюля, форма которой пригодна для установки на решетку газовой плиты и пригодна для организации процесса обтекания стенок кастрюли горячим газом. Сталь не разрушается и не теряет форму при температуре горения газа.

Вода в температурном интервале 0оС – 100оС представляет собой жидкость, которая при нагревании будет активно перемешиваться, снимая тепло со стенок кастрюли, и будет проводить его к объекту обработки.

2. Структурно-полевые.

Нас интересует использование полезных свойств определенным образом структурированного поля. Это свойства поля воздействия, которое создаст структурированное определенным образом вещество.

К примеру, вес – неотъемлемое свойство любого элемента. Это поле направлено к центру Земли, а сила Архимеда действует в противоположном направлении.

Горячий газ (из примера выше) в гравитационном поле поднимается вверх, стенки кастрюли структурируют его таким образом, что он со всех сторон омывает кастрюлю и движется вдоль ее поверхности.

Форма кастрюли, удерживает воду и яйца, на которые действуют силы гравитации, вода канализирует тепло от стенок кастрюли к обрабатываемому продукту, соединяя их поверхности.

3. Функциональные.

Это свойства, которые могут быть получены из разных вещественно-полевых сочетаний (если они обладают требуемой способностью действовать).

Например, из примера выше: соединение газа с кислородом имеет полезную функцию тепловыделения, теплопроводность горячих газов и металлической кастрюли имеет способность канализирования потока тепла к воде.

Низкая вязкость и теплопроводность воды (рабочего органа) обеспечивают выравнивание ее температуры в объеме кастрюли – устраняя температурные градиенты вода стремится устранить температурный градиент холодных яиц.

4. Системные.

Это совокупные (интегральные) свойства. В отличие от свойств 1-3 они не равны свойствам элементов, входящих в систему. Эти свойства возникают при образовании системы в виде выигрыша от объединения ее элементов.

В примере выше свойства элементов суммировались в полезную последовательность действий для того, чтобы сначала забрать из потока горячего газа больше тепла (высокая теплопроводность металла и форма кастрюли), затем передать тепло воде (ее высокая теплопроводность и низкая вязкость), с помощью воды создать нужный тепловой режим для обработки яиц, и обеспечить равномерность его воздействия.

Суммирование свойств привело к равномерному прогреву яиц тепловым потоком с температурой 100оС, что обеспечило определенные их вкусовые качества.

Разделив систему на части, и отделив одну или несколько из них, мы обнаружим, что какое-то качество исчезло. Исчезновение системного качества отличается в разных системах продолжительностью процесса деления.

К примеру, иголка перестает функционировать при делении на две части. Системное свойство сахара проявляется в его количестве – когда мы его употребляем, то можем отметить границу количества молекул сахара, достаточного для возникновения ощущения его системного свойства – его вкуса.

Уголь тоже проявит свое системное качество достаточной длительностью выделения тепла и результативностью его воздействия, иначе мы назовем его системную способность выделять тепло незначительной и не имеющей практической пользы.

Самолет теряет свойство летать при удалении какой-то одной существенной его функциональной части – крыла, двигателя или хвостового оперения, его системы управления. Без шасси он не сможет разогнаться и взлететь.

Потеря несущественной его части, например, небольшой части крыла при боевом столкновении, не повлияет на летные качества.

Пример (выше) с приготовлением еды. Если убрать кастрюлю и воду, то яйца опустятся на поверхность плиты, а горячий газ, поднимаясь вверх, не будет омывать и нагревать их.

Если убрать только воду, то округлые яйца на плоском дне кастрюли будут неравномерно нагреваться, и могут с одного бока подгореть, а с другого оставаться сырыми.

Любой элемент обладает многими свойствами. Одни из этих свойств при формировании полезных связей подавляются, другие, напротив, приобретают отчетливое выражение. Другими словами, одни свойства складываются, другие нейтрализуются. Те свойства, которые складываются могут быть достаточны для результативного действия, а могут и не создавать требуемого результата воздействия, и не иметь значения, а еще могут и приносить вред.

Появлением системного эффекта мы назовем существенное (значимое) возрастание полезности / вреда от использования элементов в определенном взаимосвязанном виде.

Три позитивных комбинации пользы и вреда от объединения элементов системы:

• Положительные свойства складываются, взаимоусиливаются, отрицательные остаются неизменными.

Объединение листов стекла в пакет суммирует их прочность, их связанность не должна исчезать при вибрации (для этого, например, понадобится тонкий слой масла между ними), а их количество должно быть достаточным для сохранения их целостности при транспортировке, что результативно проявит системный эффект (соединение, к примеру, двух тонких листов стекла даст несущественный эффект). А хрупкость стекол сохранилась.

Если удлинение киля у яхты создает смещение центра тяжести вниз, то создает рычаг, который усиливает полезное действие балластного груза. Увеличение массы балласта тоже добавит противодействующую опрокидыванию мощь. Отрицательные свойства остаются неизменными: удлинённый киль не даст двигаться на мелководье и создает дополнительное гидродинамическое сопротивление движению яхты, а увеличенный балласт снижает грузоподъемность судна, но оптимальные их параметры, все же, могут сократить проявление этих негативных свойств.

Закон перехода количественных изменений в качественные можно назвать еще законом проявления полезных системных свойств.

К примеру, щетка для перемещения частиц определенного размера станет эффективной при обеспечении соответствующей их размеру густоты щетины.

• Положительные свойства складываются, а отрицательные взаимно уничтожаются.

Примеры.

Два солдата, прижавшись спинами, образуют круговую оборону, с таким их взаимодействием исчезло вредное свойство – «опасность атаки со спины».

Допустим, понадобилось перегородить ручеек с помощью валяющихся рядом кирпичей. Если бесполезно лежащие кирпичи не взаимодействуют и совместно полезно не используются, то не образуют систему. Поставим один кирпич на длинную грань поперек ручья, он начнет обтекать его с двух сторон – эти короткие грани кирпича и есть те самые вредные (мешающие полезному функционированию) свойства – эти грани пропускают поток. Чтобы «уничтожить» эти свойства, приставим с двух сторон еще по кирпичу, и «вредные» грани исчезли – только что у трех кирпичей было шесть коротких граней, теперь осталось только две, а четыре остальных взаимно нейтрализовались, при этом полезное свойство (перегораживать поток) усилилось - нужные свойства сложились вместе.

Железобетон. Стальная арматура хорошо работает на растяжение, бетон – на сжатие, то есть положительные свойства составляющих железобетона дополняют друг друга: цемент защищает сталь от коррозии, пассивируя кислую среду, сталь не дает рассыпаться бетону от растягивающих нагрузок. А отрицательные взаимно компенсируются: невозможность бетона работать на растяжение, неустойчивость матрицы из металлических стержней при сжатии и коррозионная нестойкость железа, а еще конструкция только из железа – это дорого.

• Отрицательные свойства обращаются в положительные (вред обращен в пользу).

Тепловое расширение создает усилия, которые могут деформировать или разрушить сопротивляющиеся им материалы.

Способ запрессовки трубок в отверстия трубных досок теплообменников иногда производят с помощью льда. Замерзающая вода, расширяясь, могла бы разорвать трубки, но она находится внутри трубок только в зоне толщины трубной доски, и используется в определенном количестве – в котором величины расширения при замерзании достаточно для полезной пластической деформации концов трубок – в результате они запрессовываются в стенки отверстия доски.

В природе тоже можно найти случаи, когда отрицательные свойства обращаются в положительные.

К примеру, для выживания рыб зимой нужно, чтобы водоем не промерзал до дна. Теплая вода, в процессе охлаждения до температуры + 4оС, как и все материалы, сжимается, а начиная с температуры +4оС и до 0оС она расширяется, и затем превращается в лед.

Таким образом вода с температурой ниже +4оС легче, чем более теплая, и в водоеме она, как и лед, поднимается вверх, а теплая вода опускается ниже. Это снижает градиент температур между водоемом и холодным наружным воздухом (самая легкая вода имеет температуру около 0оС), поэтому глубокий пруд или река не успевают за зиму промерзать до дна.

Семена многих спелых плодов растений, которые потребляют люди и животные, имеют скользкую поверхность или твердую структуру, что значительно осложняет их пережевывание, но значительно повышает шансы семян в неповрежденном виде попасть в грунт.

Таким образом, будем различать три вида полезных системных прибавок от объединения элементов структуры, если эти прибавки существенны:

• Системный параметрический эффект – существенный эффект суммирования параметров свойств от объединения элементов.

• Эффект возникновения системного качества – существенное проявление нового свойства, которого не было ни у одного из элементов до включения их в систему, и которое можно полезно использовать, или исчезновение вредного.

• Эффект превращения вредного системного качества в полезное – опять же, если это существенный полезный эффект.

Аристотель утверждал, что целое всегда больше суммы входящих в него частей – от объединения частей всегда есть прирастание параметров или свойств, возможна какая-то экономия или возникновение полезного эффекта.

Например, объединение карандаша со стиральной резинкой экономит время и силы при редактировании чертежа или рисунка, но эта экономия времени и сил незначительна, и мы ее не замечаем, что связано с тем, что резинка на карандаше слишком мала и неудобна, и поэтому обычно мы пользуемся хорошей большой резинкой.

Функционирование ТС – это цепочка действий-событий, которые производят элементы структуры. Каждое событие с элементом технической системы имеет одну (или несколько) причин и само является причиной последующих событий.

Главный ориентир в процессе синтеза системы – получение будущего системного свойства (позитивного эффекта, качества). Выбор физического принципа действия и реализующей его структуры должны еще основываться на минимизации используемых ресурсов, например, массы, габаритов, энергоемкости, времени, точности, объемов участия человека, стоимости, и т.д. – на том, что обеспечит сокращение затрат и увеличение эффективности системы.

Например, измельчить твердый объект можно ударом, истиранием, резанием, и другими способами, при этом требуемое пространство, затраты времени, материалов, энергии, денег на приобретение устройств и трудоемкость обслуживания будут разными.

Выстраивать цепочки действий лучше от конечного события к начальному – от результата действия ТС. Принцип полноты частей этого закона может быть взят за основу при первом построении функциональной схемы.

Возможна следующая последовательность шагов:

1. Формулируется главная полезная функция.

2. Определяется физический принцип действия рабочего органа на изделие.

3. Отбирается или синтезируется рабочий орган.

4. К рабочему органу добавляется необходимая трансмиссия, двигатель, источник энергии, орган управления.

5. Строится в первом приближении функциональная схема.

6. Выявляются недостатки и возможные сбои в схеме.

7. Разрабатываются более подробные схемы, в которых подсистемы, которые недостаточно хорошо выполняют функции, достраиваются новыми элементами.

8. Или строится другая функциональная цепь вспомогательных элементов – с меньшим количеством недостатков.

Соединяемые элементы должны быть согласованы между собой по форме, свойствам и параметрам проявления этих свойств, чтобы иметь возможность соединения и нужный уровень их взаимодействия, а далее применение принципа дополнительности будет заключаться в добавлении к функциональной цепи структур, которые улучшат работу системы.

Улучшит взаимодействие элементов повышение управляемости, взаимное усиление полезных свойств, нейтрализация вредных, а динамизация связей между элементами системы увеличит ее функциональные возможности.

5.2.

Закон организации взаимодействия элементов ТС

Целенаправленная работа системы состоит в требуемом воздействии ее рабочего органа на объект функции, что обеспечено организованной во времени работой элементов ее структуры – цикличностью, видом и параметрами взаимодействия этих элементов.

Для проявления значимого системного уровня свойств элементов системы необходимо согласование вида их взаимодействия и его параметров, может понадобится и изменение взаимодействия во времени. Определенная организация взаимодействия элементов системы во времени может состоять также и в части изменения их расположения, и в части последовательности их соединения.

К примеру, бежать сквозь толпу сложно, а сквозь толпу, которая выстроена рядами легко – толпа будет сдерживать, если она как сплошная стена. Управляя расположением людей, как полифункциональными элементами, и изменяя способы их взаимодействия, можно разрешить множество практических задач.

Удлинение киля балластно-килевой яхты и увеличение его массы увеличивает остойчивость судна, но для того, чтобы повысить эффективность этого сопротивления опрокидыванию, необходимо пространственное смещение центра его тяжести к нижнему концу киля, важны и те параметрические характеристики балласта и кил, которые касаются других сторон внутреннего и внешнего согласования. Это масса и расположение балласта; прочность киля, его размеры и гидродинамические характеристики.

Чем короче киль и чем мощнее груз, тем выше скорость реакции на наклонившийся корпус яхты. Чем длиннее киль, больше масса балласта и ниже их центр тяжести, тем больше усилие противодействия переворачиванию яхты. При перемещении яхты вблизи берега и в акватории порта, важна его длина, и в каких-то обстоятельствах могла бы оказаться полезной возможность поднять киль (такое судно называется швертбот).

Работоспособность функциональных связей.

Функциональная связь – реальный физический (вещественный или полевой) канал для передачи энергии, вещества и информации.

Эти каналы связывают функциональные элементы системы, они могут изменяться, подчиняясь заданному алгоритму, обеспечивая нужную последовательность, нужный вид и интенсивность взаимодействия элементов системы, что реализует требуемую результативность работы цепей функциональной структуры при управлении ими.

Работоспособность канала функциональной связи обеспечивает разность потенциалов между элементами – перемещение потока по каналу обеспечивает градиент поля или вещества. Если каналов несколько, то активнее поток в канале с большим градиентом поля, а если градиенты равны, то поток активнее в канале с меньшим сопротивлением.

При градиенте возникает движущая сила, вызывающая поток энергии или вещества в открытом канале:

• градиент температуры – поток теплоты, если канал теплопроводен;

• градиент концентрации – поток вещества (диффузия);

• градиент давления – поток вещества;

• градиент плотности – поток вещества;

• градиент скорости – поток импульса;

• градиент электрического поля – поток электронов;

• градиент магнитного поля – магнитный поток и т.д.

Функциональное значение связей.

Функциональная значимость элементов и их связей может иметь различную потребительскую ценность, и определяется важностью результата их использования.

Элементы системы и их связи можно разделить на следующие функциональные группы:

• элементы и их связи, необходимые для выполнения главной полезной функции;

• дополнительные элементы и их связи – обеспечивающие реализацию других функций ТС, кроме основной, или улучшающие свойства, которые необходимы для выполнения главной функции, например, надежность, долговечность, точность;

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Шевкопляс Александр, «Идеальные системы», Литрес, 2025.

Вернуться

2

Шевкопляс Александр, «Идеальные системы», Литрес, 2025.

Вернуться

3

Шевкопляс Александр, «Идеальные системы», Литрес, 2025.

Вернуться

4

«Стратегия голубого океана», В. Чан Ким, Рене Моборн, Москва, МИФ, 2024 г.

Вернуться

5

«Стратегия голубого океана», В. Чан Ким, Рене Моборн, Москва, МИФ, 2024 г.

Вернуться