Объединение разнородных систем

Обычно такие системы объединяются для того, чтобы воспользоваться ресурсами друг друга.

Пример - Останкинская телебашня (Рисунок 201):

Рисунок 201 Останкинская телебашня

Построили башню, чтобы поднять повыше теле- и радиоантенны. Отлично, подняли. Но еще почти на самой верхотуре соорудили ресторан. Общего между антенным комплексом и рестораном нет ничего. Просто ресторан использует ресурсы башни - там для него место есть, причем благодаря уникальному положению это место привлекает посетителей, а ресторан, в свою очередь, предоставляет башне часть своих финансовых ресурсов.

В природе, кстати, такие объединения также существуют - это симбиоз. Например, рак-отшельник часто таскает на себе актинию (Рисунок 202):

Рисунок 202 Рак-отшельник и актиния

Актиния защищает краба своими стрекательными клетками от хищников, а краб подкармливает ее крошками со своего стола.

Объединение инверсных систем

Такое объединение обычно происходит для того, чтобы повысить управляемость. Действительно, инверсные системы меняют параметр в противоположных направлениях, следовательно, они позволяют добиться любого его значения в заданном диапазоне.

Пример: карандаш с резинкой (Рисунок 203):

Рисунок 203 Карандаш с ластиком

Карандаш оставляет след на бумаге, а резинка удаляет его с бумаги. В итоге управляемость процесса повысилась - теперь можно обеспечить только правильное изображение, добавив недостающее карандашом и убрав лишнее/ошибочное резинкой.

· Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития глубина объединения систем все более нарастает

Виды систем, получающихся в результате объединения исходных ТС:

· ТС с "нулевой связью" (система с нулевой связью образуется из неизменившихся в процессе объединения исходных систем, действующих независимо друг от друга);

· ТС с "логической связью"(система с логической связью образуется из исходных систем, хотя и не изменившихся в процессе объединения, но расположенных и/или действующих согласованно);

· Частично свернутые ТС (частично свернутая система образуется из исходных систем, у которых парные однородные элементы свернуты с передачей полезных функций одному из них).

· Полностью свернутые ТС (полностью свернутая система образуется из исходных систем, все элементы одной из которых свернуты с передачей их полезных функций элементам второй)

Рассмотрим примеры систем каждого из указанных типов.

Системы с нулевой связью

Обычно это родственные системы, просто собранные вместе, чтобы было удобнее ими пользоваться.

Пример - аптечка первой помощи (Рисунок 204):

Рисунок 204 Аптечка первой помощи

Пинцет, ножницы, бинты, лекарства и т.п. - типичные родственные системы (по условиям применения и техпроцессу), без всяких изменений собранные в чемоданчик (вот она - нулевая связь!), причем пользоваться ими можно в произвольном порядке.

Системы с логической связью

В подавляющем большинстве это несколько единиц технологического оборудования, последовательно реализующего различные стадии какого-либо технологического процесса. Хотя конструктивно они самодостаточны и не поменялись от того, что их встроили в техпроцесс, но расположены не абы как, а в строго определенном порядке, а иногда и работают в согласованном темпе.

Пример - печь для нагрева заготовок и пресс для горячей штамповки (Рисунок 205):

Рисунок 205 Пресс и печь

Конструктивно они независимы, но стоят друг за другом и работают согласовано.

Еще один пример - военные системы. Современная тактика состоит в том, что сначала крылатые ракеты и бомбардировщики "Стелс" подавляют систему ПВО, затем обычная авиация наносит удары по центрам управления и связи, затем она разрушает базы снабжения и транспортные узлы, а уже после всего этого сухопутные силы атакуют беззащитного с воздуха, лишенного управления, связи и подвоза снаряжения противника. Опять же, физически никак не связанные между собой, все эти системы действуют строго согласовано по единому плану - в этом и состоит идея логической связи.

Частично свернутые системы

Дополнительный выигрыш от объединения систем получается от того, что при этом можно избавится от элементов исходных систем, дублирующих друг друга. В новой системе обычно можно оставить только один из них.

Пример - обычный молоток (Рисунок 206) и гвоздодер (Рисунок 207):

Рисунок 206 Молоток

Рисунок 207 Гвоздодер

Это инверсные системы (молоток гвозди забивает, а гвоздодер удаляет). Они объединились, но при этом рукоятка гвоздодера, как элемент, дублирующий рукоятку молотка, была свернута, и от гвоздодера в новой системе осталась только вилка (Рисунок 208):

Рисунок 208 Молоток с гвоздодером

Полностью свернутые системы

Пример - велосипедное колесо (пример взят из реального проекта, выполненного в 1989 году для одного из грузинских авиастроительных предприятий). Существует две конструкции колеса - спицевое (Рисунок 209) и дисковое (Рисунок 210):

Рисунок 209 Спицевое колесо

Рисунок 210 Дисковое колесо

Это альтернативные системы, поскольку обладают взаимно дополнительными парами "достоинство - недостаток": дисковое колесо легкое и прочное, но дорогое в производстве (сборка и натяжение спиц - сложная операция, требующая дорогого узкоспециализированного обрудования); дисковое колесо очень простое в производстве (простая тонколистовая штамповка), но очень тяжелое и непрочное. Поэтому штампованные дисковые колеса применяют только в детских велосипедах, где нагрузки невелики. Есть, правда, вариант с использованием легкого и прочного углепластика (Рисунок 211), но в силу его значительной дороговизны мы этот вариант рассматривать не будем.

Рисунок 211 Углепластиковое колесо

Так вот, выяснив, что легкость и прочность спицевого колеса определяется тем, что оно представляет из себя предварительно напряженную конструкцию, было решено объединить обе системы, перенеся на дисковое колесо именно это свойство спицевого. В итоге получилось предварительно напряженное дисковое колесо (Рисунок 212):

Рисунок 212 Предварительно напряженное дисковое колесо

В нем нет ни одного элемента спицевого колеса, т.к. функцию спиц "стягивать обод" взяли на себя мембраны (бывшие диски). Следует отметить, что колесо получилось очень легким, прочным и недорогим в производстве. Данное решение было запатентовано.

· Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития количество объединяющихся систем все более нарастает

Виды систем, получающихся в результате объединения исходных ТС:

· Бисистемы (образовавшиеся в результате объединения двух систем);

· Полисистемы (образовавшиеся в результате объединения нескольких систем).

Рассмотрим примеры систем каждого из указанных типов.

5.1.3.1.1.16 Объединение двух систем с образованием бисистемы

Пример - объединились телевизор (Рисунок 213) с видеомагнитофоном (Рисунок 214), и получилась видеодвойка (Рисунок 215):

Рисунок 213 TV

Рисунок 214 Видеоплеер

Рисунок 215 Видеодвойка (TV/VCR)

5.1.3.1.1.17 Объединение нескольких систем с образованием полисистемы

Пример: целых четыре родственных системы - факс (Рисунок 216), принтер (Рисунок 217), копир (Рисунок 218) и сканер (Рисунок 219) объединились в одну систему, для которой еще даже название не придумано (Рисунок 220):

Рисунок 216 Факс

Рисунок 217 Принтер

Рисунок 218 Копир

Рисунок 219 Сканер

Рисунок 220 Факс+принтер+копир+сканер