Согласование на уровне систем

Общие соображения

Рассмотрим структуру закона согласования на уровне систем. Оно включает согласование:

§ Систем

§ Подсистем

§ Надсистем

§ Внешней среды

При согласовании систем, прежде всего, необходимо согласовать ее структуру. К структуре можно, в частности, относятся форма, расположение отдельных элементов и их взаимодействие.

Структура системы определяется элементами и связями. Они могут быть:

§ Вещественные

§ Энергетические

§ Информационные

Системные понятия структуры, ее элементов и связей, и их видов (вещество, энергия, информация) относятся так же к подсистемам, надсистеме и внешней среде.

 

Параметры могут быть:

§ Технические

§ Эргономические

§ Экономические

§ Экологические

§ Эстетические

§ Социальные

§ Политические

§ и т.д.

Мы в основном будем рассматривать технические параметры. К ним мы относим не только сугубо технические параметры, но и физические, химические, математические, параметры надежности, т.е. все параметры, относящиеся к работоспособности систем. В частности, в качестве технических параметров могут рассматриваться частоты и ритмика. Таким образом, согласование ритмики частей системы относятся к одному из видов параметрического согласования.

В общем случае согласование проводится по всем указанным выше структурным направлениям. Оно представляет собой комбинацию этих структурных направлений и поднаправлений закона согласования. Таким образом, может быть построена сложная морфологическая структура, в виде морфологической матрицы с подматрицами. Своего рода сочетание графа древовидной структуры и перебора всех вариантов на каждом из уровней графа в виде морфологической матрицы.

Минимальное согласование проводится по функциям, структуре и соответствия структуры функциям. Таким образом согласование бывает:

§ Функциональное

§ Структурное

§ Функционально-структурное.

Функциональное согласование должно максимально уменьшить вспомогательные и сократить основные функции, т.е. найти их минимально необходимое и достаточное число для обеспечения жизнеспособности системы в выполнении главной функции.

Структурное согласование системы должно проводиться по уровню и параметрам. Согласование элементов системы между собой обеспечивается внутренними связями, а системы с надсистемой и внешней средой - внешними связями.

Функционально-структурное согласование определяет соответствие структуры с главной, основными и вспомогательными функциями.

Согласование необходимо начинать с функционального, затем проводится функционально-структурное, а затем структурное.

Элементы и связи могут быть вещественные, энергетические и информационные. Они должны содержаться в необходимом количестве и обеспечивать определенное качество.

Рассмотрим отдельные виды согласования на системном уровне.

Согласование структуры

Согласование структуры проводится согласованием элементов и связей. Элементы системы согласуются с надсистемой, а элементы подсистемы согласуются с системой.

Согласование элементов

Согласование элементов проводится:

1. Введением дополнительных однородных и неоднородных элементов - созданием би- и полисистем.

Пример 29.           В дуговой сварке перешли от сварки одним электродом к сварке двумя (би) и более (поли) электродами. Эти электроды могут быть как однородные (одинаковые по материалу, диаметру и функциональному назначению), так и разные. Могут использоваться электроды из различных материалов для получения необходимых свойств шва[24]. Используют электроды различного диаметров для обеспечения необходимой геометрии шва. Электроды могут иметь разные функции. Один электрод (неплавящийся) создает дугу, а другой наплавляет металл - присадка (плавящийся электрод).

2. Заменой существующих элементов на более перспективные.

Пример 30.           В приемнике лампы заменили транзисторами, транзисторы - микросхемами.

Объединением элементов системы - свертыванием элементов за счет устранения лишних и вредных элементов и возложением их функций на другие. Сюда могут относиться ранее рассмотренные примеры на свертывание в законах на функциональном уровне.

Пример 31.           Предложено скручивать два электрода[25]. При повороте такого скрученного (частично свернутого) электрода на полвитка можно получать или более широкий, или более глубокий шов. Электроды из разных материалов объединены (полностью свернуты) в один порошковый электрод. В нем слоями расположены порошки различных металлов и других веществ, необходимых для получения определенного состава шва.

 

Под согласованием элементов понимается и согласование материалов, формы и размеров.

Согласование материалов проводится для недопущения вредных явлений или усиления полезных.

Материалы могут выбираться:

§ однородные

§ разнородные

§ во всем объекте

§ в определенном месте.

Пример 32.           Применение однородных или разнородных материалов

Применение однородных материалов, чтобы не допустить появление статического электричества и обратное явление, когда необходимо использовать свойства статического электричества.

Пример 33.           Использование добавок в материалы

Использование добавок в материалы, например, свинца, для уменьшения трения, или добавление материалов для увеличения трения.

Пример 34.           Устранение или использование контактных явлений

В среде электролита (воды и ее паров) может образоваться электрохимеская пара. В некоторых устройствах это явление может причинить вред, а в других оно специально используется. Поэтому при проектировании необходимо согласовывать эти материалы.

Согласование формы проводится для обеспечения необходимых свойств.

Пример 35.           Снижение или повышение сопротивления

Снижения аэро- и гидродинамического сопротивления в судах, самолетах, рассекателях потоков и т.д. Повышение сопротивления: закрылки самолета при торможении, парашют.

Снижение или повышение трения. Переход от трения скольжения к трению качения. Это явление также можно использовать для понижения трения, например, шарикоподшипник, так и для повышения трения, делая поверхность шероховатой, например, протектор шин.

Пример 36.           Увеличения или уменьшения прочности

Использование различных геометрических форм для повышения прочности, например, сферы, гофры, треугольники, ячеистая конструкция, в частности, в виде сотовой формы и т.д. Использование «ломающихся» и «рассыпающихся» конструкций для понижения прочности. Например, делаются дырочки, чтобы было легче оторвать бумагу; шарниры или пружины, чтобы конструкция складывалась или разваливалась при превышении нагрузки. Так устроены горнолыжные крепления.

Пример 37.           Придание оптимальных форм

Поверхности, которые должны создавать полное прилегание, например, для обеспечения герметичности, «притирают» - притертые пробки.

В обуви больше всего изнашивается пятка. В кроссовках ее сделали скошенной. Колесные пары вагонов и локомотивов истираются, и их приходится обтачивать. Оказалось, что их первоначальное изнашивание колеса имеет форму эллипса, которая позволяет дольше не изнашиваться колесу.

Пример 38.           Динамическое изменение формы

Боковое зеркало у автомобиля предложено делать переменной выпуклости, например, с помощью гидравлики. Такое зеркало может быть ближнего и дальнего обзора.

Пример 39.           Создание эстетического образа

Это используется в архитектуре, искусстве, моде.

Согласование связей

Согласование связей осуществляется:

1. Введение дополнительных управляемых связей.

Пример 40.           Обычно при дуговой сварке электроды подключены к одному источнику тока. Для более эффективного управления электроды подключены к различным токам и опускаются на различную глубину. Такой способ[26] позволяет получить более плавный нагрев на большую глубину. Тем самым повышается качество шва.

2. Устранением ненужных или вредных связей.

Пример 41.           Чтобы избавиться от помех в радио и электронной аппаратуре ставят экраны или различные фильтры.

3. Объединением (свертыванием) полезных связей.

Пример 42.           Для использования электронной почты раньше необходимо было иметь компьютер и телефонную линию. В дальнейшем можно было использовать переносной компьютер и сотовый телефон. Современные сотовые телефоны объединили (свернули) эти функции. Теперь пользоваться электронной почтой, можно используя только сотовый телефон.

4. Расположение отдельных элементов и их взаимодействие.

Пример 43.           Вредные явления и взаимосвязи в системе могут быть устранены изменением расположения ее подсистем.

 

Согласование параметров.