20. Законы развития технических систем. Закон прогрессивной эволюции техники.

Наивысший уровень инженерного творчества заключается в выявлении и формировании законов и закономерностей строения и развития техники и сознательном их использовании при поиске более эффективных и рациональных конструкторско-технологических решений. Однако уже существуют отдельные теоретические и методические разработки, которые могут эффективно повлиять на инженерное творчество. Такие разработки важны, прежде всего, по двум причинам:

• на основе законов развития техники могут быть разработаны наиболее эффективные методы и методологии инженерного творчества;

• привязка законов к конкретному классу технических объектовпозволяет определить наиболее удачные структурные свойства, облик и характеристики подобных объектов в следующих поколениях.

Закон прогрессивной эволюции техники. Действие этого закона аналогично действию закона о естественном отборе в живой природе. В технических объектах с одинаковой функцией переход от поколения к поколению вызван устранением выявленного дефекта, связанного с улучшением критериев развития и происходит следующими наиболее вероятными путями иерархического исчерпания возможностей конструкции:

1. при неизменном физическом принципе действия и техническомрешении улучшаются параметры технического объекта до приближения к глобальному экстремуму по значениям параметров;

2. после исчерпания возможностей цикла а) происходит переход к более рациональному техническому решению (структуре), после чего развитие опять идет по циклу а); циклы а) и б) повторяются до приближения к глобальному экстремуму по структуре для данного принципа действия;

3. после исчерпания возможностей циклов а) и б) происходит переход к более рациональному физическому принципу действия, после чего развитиеопять идет по циклам а) и б); циклы а), б), в) повторяются до приближения к глобальному экстремуму по принципу действия для множества известных физических эффектов.

21. Законы развития технических систем. Закон соответствия между функцией и структурой.

Наивысший уровень инженерного творчества заключается в выявлении и формировании законов и закономерностей строения и развития техники и сознательном их использовании при поиске более эффективных и рациональных конструкторско-технологических решений. Однако уже существуют отдельные теоретические и методические разработки, которые могут эффективно повлиять на инженерное творчество. Такие разработки важны, прежде всего, по двум причинам:

• на основе законов развития техники могут быть разработаны наиболее эффективные методы и методологии инженерного творчества;

• привязка законов к конкретному классу технических объектовпозволяет определить наиболее удачные структурные свойства, облик и характеристики подобных объектов в следующих поколениях.

Закон соответствия между функцией и структурой. Суть этого закона заключается в том, что в правильно спроектированном

техническом объекте каждый элемент от сложных до простых компонентов имеет вполне определенную функцию по обеспечению работы объекта. И если лишить объект любого компонента или признака, то он либо перестанет работать, либо ухудшит показатели качества. В связи с этим у правильно

спроектированного технического объекта нет «лишних» компонентов.

Совокупность всех соответствий между функциями и структурой в техническом объекте представляет собой функциональную структуру в виде ориентированного графа, который отражает системную целостность объекта и

соответствие между его функциями и структурой. В данном ориентированном графе вершинами являются элементы объекта, а дугами могут быть функции элементов, обеспечивающие работу других элементов, или потоки данных.

На практике, как правило, два технических объекта, выполняющих одинаковые функции, имеют различные структуры. Чаще всего структура выбирается так, чтобы система могла выполнять более одной функции. В этом

случае в силу вступает закон о многозначном соответствии между функцией и структурой. Поэтому любая функция может быть реализована множеством структур, и наоборот, для технической системы может быть выбрана такая

структура, которая предназначена для выполнения более одной функции. Это называется закономерностью многозначного соответствия между функцией и структурой.