Законы развития технических систем

ТС
1.3. Закон согласования/рассогласования ритмики частей ТС
2. Кинематика
2.1. Закон увеличения степени

идеальности ТС
2.2. Закон неравномерности развития частей ТС
2.3. Закон перехода в надсистему
2.4. Закон свертывания/ развертывания ТС
2.5. Закон вытеснения человека из ТС
3. Динамика
3.1. Закон повышения динамичности и управляемости
3.2. Закон перехода с макроуровня на микроуровень
3.3. Закон увеличения степени вепольности

наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.
ТС должна быть функционально

полной, т.е. включать в себя минимальное количество элементов, необходимое и достаточное для выполнения ГПФ. Отсутствие хотя бы одного из функционально необходимых элементов свидетельствует о том, что системы пока еще нет.

свою функцию, необходимо обеспечить сквозной проход энергии через все части

системы.
Надо стремится, чтобы ТС была не только хорошим проводником энергии, но и обеспечивала бы минимальные потери энергии.
Правила:
При синтезе ТС надо стремиться к использованию одного вида энергии на все процессы и работы.
Если ТС состоит из веществ, которые менять нельзя, то используется поле, которое хорошо проводится веществами системы.
Плохо управляемое поле заменяют на хорошо управляемое по цепочке: гравитационное – механическое – тепловое – магнитное – электрическое – электромагнитное.

ТС является согласование ритмики (частота колебания, периодичность) всех частей системы.
В

период жизни ТС происходит согласование (рассогласование) ее подсистем между собой и (или) внешней средой (чем больше габариты обрабатываемой детали, тем больше мощность станка).
Конечным этапом в цикле жизнедеятельности ТС является динамическое согласование/ рассогласование, при котором параметры системы изменяются управляемо, а в последствии – самоуправляемо, так чтобы принимать рациональные значения в зависимости от условий работы ТС.

направлении увеличения степени идеальности.
Исторический анализ развития ТС позволяет выделить следующие

этапы:
Возникновение потребности на ТС и формулирование ее ГПФ.
Синтез ТС и начало ее функционирования. Процесс конструктивной и функциональной эволюции ТС.
При попытке «выжать» из ТС больше, чем она может дать, возникают технические противоречия.
Совершенствование ТС за счет изобретательских решений и устранения противоречий.
Совершенствование ТС продолжается до тех пор, пока не будут получены максимально возможные параметры для данной структуры и принципа действия и в дальнейшем улучшение показателей становится невозможным, либо очень затратным.
Исчерпав все ресурсы и достигнув «потолка», система «сходит со сцены», либо включается в надсистему в качестве одной из подсистем (пейджер – мобильный телефон).

– чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.
Неравномерность развития

частей системы является причиной возникновения технических и физических противоречий.
Пример – уменьшение размеров электронных устройств сдерживается размерами элементов питания.
Развитие одной части создает несогласованность в системе и появление противоречия. Постепенно меняются и другие части системы, что, в конце концов, приводит к полной замене всей системы.

может быть продолжено на уровне надсистемы.
Первоначально имеется одна – моно

система. Далее объединяются две исходные системы, получается би система. На следующем этапе объединяют три и более систем, образуется поли система. Следующий этап развития, когда би/поли системы образуют новую единую систему, которая выполняет все функции входящих в нее систем. Эта операция называется свертывание.
Варианты свертывания:
Создание системы из однородных элементов (карандаши в стакане).
Образование систем из однородных элементов со сдвинутыми характеристиками (биметаллическая пластина).
Создание системы из конкурирующих систем (турбовинтовой двигатель).
Объединение разнородных элементов (карандаш с точилкой)
Создание систем из антагонистических элементов (карандаш с резинкой, кондиционер – нагреватель).

ресурсы, увеличивает свои массогабаритные и энергетические показатели (развертывается), и достигнув

какого-то предела (потребления ресурсов), уменьшается (свертывается).
Развертывание ТС начинается с самого рождения – с момента появления рабочего органа. Потом к рабочему органу добавляются другие части, улучшающие выполнение ГПФ и вытесняющие человека из ТС. При этом структура усложняется.
После развертывания ТС начинает свертывание – новый этап преобразований, связанный с уменьшением массогабаритных характеристик и энергопотребления при увеличении ГПФ.

поэтапное вытеснение из нее человека.
Возможны два пути вытеснения человека из

ТС:
Замена деятельности человека устройствами, выполняющими те же операции.
Отказ от технологии, рассчитанной на человеческие возможности.

целью повышения ГПФ необходимо повышать динамичность и управляемость системы и

ее отдельных частей.
Можно выделить следующие проявления этого закона:
Движение от систем, имеющих постоянные параметры, к системам, имеющим параметры, согласованные с режимами работы;
Переход от специализированных систем к многофункциональным;
Введение управления, зависящего от параметров внешней среды;
Переход к системам с динамичными связями между элементами, заменяющим вещественные связи полевыми;
Введение управления за счет обратной связи.

поле

of products

процессе развития изменение главных параметров ТС происходит таким образом, что

графики временной зависимости этих параметров имеют S-образный вид.

первого этапа
Первый этап развития ТС начинается с момента ее создания

и характеризуется очень медленным ростом главных показателей (иногда рост может и вообще прекратиться на какое-то время).

Например: противотанковое ружье и топливный элемент

силу разных причин еще не удовлетворяет требованиям общества, и поэтому

практически не используется.

Причины первого этапа:

· Нехватка ресурсов

· Наличие цепочки "узких мест"

Пример: Аргус, измельчение порошка

· Внешние причины

Пример: создания динамореактивной пушки

рынок или занимает на нем маленькие, строго ограниченные ниши

· В

состав системы входят элементы, разработанные для других систем

Пример - разработка первого автомобиля

· Система часто объединяется с элементами надсистемы. Причем эти элементы почти не изменяются - изменяется и приспосабливается система.

Пример -гиперзвуковой летательный аппарат с прямоточным реактивным двигателем

патентов быстро снижается к началу переходного этапа.

нарастают, а затем падают.
Пример: история авиации

этапе развития.
· Требуется значительно повысить отношение "функциональные возможности/затраты"
· Главные усилия

должны быть направлены на выявление и устранение "узких мест", препятствующих выходу на рынок.

· Допустимы глубокие изменения в составе системы и ее элементов вплоть до смены их принципа действия.

· Имеет смысл развивать систему для использования в одной конкретной области, где соотношение ее достоинств и недостатков наиболее приемлемо.

· Следует ориентироваться на существующую инфраструктуру и источники ресурсов.

· Имеет смысл объединять ТС с лидирующими на данный момент системами.

· Для определения перспективности ТС необходимо наряду с обычным анализом естественных пределов ее развития выполнить прогноз ее надсистемы.

Пример: производство бумаги

уровня, достаточного для начала проникновения на рынок, и делает попытки

осуществить этот переход. В этот момент система находится как бы в состоянии неустойчивого равновесия.

Пример 1.
В начале 20 века проводились сравнительные испытания нескольких типов самолетов.

Пример 2.
Известен факт, что во время сравнительного испытания пулеметов

Пример 3.
На заре электротехники возникла острейшая конкуренция между вышедшими на переходный этап электрическими машинами постоянного и переменного тока.

Ничего не поделаешь - девиз переходного этапа прост: "вчера было рано, завтра будет поздно".

переходный этап, является обеспечение скорейшего внедрения и захват рынка.
Особенность конкуренции

систем за выход на рынок:

Известно, что динамика роста числа бактерий на питательной среде также хорошо описывается S-образной кривой

самая приспособленная к существующей надсистеме (в частности, инфраструктуре и доступным

ресурсам).

Пример в истории автомобилестроения

Кто круче?

&

переходного этапа
· Главная причина - неустойчивое равновесие между силами, ускоряющими

и тормозящими внедрение.
· Нарастает сопротивление со стороны конкурирующих систем, владеющих рынком.
· Острая конкуренция со стороны соперничающих модификаций ТС

Признаки переходного этапа

· Быстро нарастают темпы роста главных показателей 

· Система достигла уровня развития, практически удовлетворяющего
первоначальным требованиям общества.

· Делаются попытки внедрения в разных областях, большей частью неудачные или имеющие локальный успех.

затем может немного снизится
· Уровень патентов в течение переходного этапа

сначала немного повышается, а затем снижается

враг хорошего.

· Требуется достичь минимально приемлемого значения основных параметров и

резкого опережения как минимум по одному из них.

· Следует внедрять ТС в одной конкретной области, где соотношение ее достоинств и недостатков наиболее приемлемо, а параметр-"чемпион" имеет особое значение.

· Систему нужно приспособить к существующим инфраструктуре и источникам ресурсов.

· Допустимы серьезные изменения в составе системы и ее элементов. Принцип действия самой ТС (ее ядро) менять не следует.

Возможные выводы из того факта, что система находится на переходном этапе развития:

при относительном снижении затрат.
Причины второго этапа
· Система развилась настолько, что

удовлетворяет требованиям общества. Она начинает приносить прибыль. Рискованность вложений в развитие ТС значительно снижается.

· Совершенствование ТС осуществляют не только изобретательскими, но и чисто инженерными методами, т.е. путем оптимизации.

выпуска. Рост серийности сопровождается снижением затрат на изготовление единицы продукции.

·

Становится рентабельным производство высокоэффективных специализированных комплектующих и расходных материалов.

Признаки второго этапа

· Если рост главных показателей сопровождается ростом факторов расплаты, то относительно равномерным.

· Нарастают количество разновидностей системы и областей ее применения.

между поколениями системы существенно уменьшается к концу этапа.
· Система приобретает

дополнительные функции, относительно тесно связанные с выполнением главной.

объединении системы с элементами надсистемы они начинают приспосабливаться к ней.
Возможные

выводы из того факта, что система находится на втором этапе развития:

· В конструкцию системы и ее элементов при их совершенствовании следует вносить изменения средней глубины (без изменения принципа их действия).

· Свертывание и развертывание примерно равноправны.

областям применения.
· Допустима ориентация на использование специально адаптированных ресурсов надсистемы.
Третий

этап

На третьем этапе развитие системы резко замедляется несмотря на нарастающие усилия по ее совершенствованию

ТП к карандаш???

коммерческих пределов развития.
· Достижение потребительских пределов развития.
· Достижение технических пределов

развития.

· Надсистемные причины.

· Ограничения, связанные с объектом главной функции.

ограничения
· Прочие ограничения.

уровне
 
· Уровень патентов очень низок

· Рентабельность системы очень
высока и

относительно стабильна

· Система потребляет высокоспециализированные ресурсы.

улучшить функциональные показатели приводит к непропорционально резкому росту факторов расплаты.

Быстро растет наукоемкость совершенствования системы.
· Развитие системы идет за счет

новых материалов и технологий.

рынке имеется множество систем, специально ориентированных на взаимодействие с данной.

к гигантизму.
Возможные выводы из того факта, что система находится на

третьем этапе развития:

· На ближнюю и среднюю перспективы следует решать задачи по снижению затрат и развитию сервисных функций.
· На дальнюю перспективу следует предусмотреть смену принципа действия ТС или ее компонентов, разрешающую тормозящие развитие противоречия.
· Очень эффективны глубокое свертывание, объединение альтернативных систем и другие способы перехода в надсистему.