3.3.3. Типы структур.
Выделим несколько наиболее характерных для техники структур:
1). Корпускулярная.Состоит из одинаковых элементов, слабосвязанных между собой; исчезновение части элементов почти не отражается на функции системы. Примеры: эскадра кораблей, песчаный фильтр.
2). "Кирпичная".Состоит из одинаковых жестко связанных между собой элементов. Примеры: стена, арка, мост.
3). Цепная.Состоит из однотипных шарнирносвязанных элементов. Примеры: гусеница, поезд.
4). Сетевая.Состоит из разнотипных элементов, связанных между собой непосредственно, или транзитом через другие, или через центральный (узловой) элемент (звездная структура). Примеры: телефонная сеть, телевидение, библиотека, система теплоснабжения.
5). Многосвязная.Включает множество перекрестных связей в сетевой модели.
6). Иерархическая.Состоит из разнородных элементов, каждый из которых является составным элементом системы более высокого ранга и имеет связи по "горизонтали" (с элементами одного уровня) и по "вертикали" (с элементами разных уровней). Примеры: станок, автомобиль, винтовка.
По типу развития во времени структуры бывают:
Развертывающиеся. с течением времени при увеличении ГПФ растет количество элементов.
Свертывающиеся. с течением времени при росте или неизменном значении ГПФ количество элементов уменьшается.
Редуцирующие. в какой-то момент времени начинается уменьшение количества элементов при одновременном уменьшении ГПФ.
Деградирующие. уменьшение ГПФ при уменьшении связей, мощности, эффективности.
3.3.4. Принципы построения структуры.
Главный ориентир в процессе синтеза системы - получение будущего системного свойства (эффекта, качества). Важное место в этом процессе занимает этап подбора (построения) структуры.
"Формула" системы:
Для одной и той же системы можно подобрать несколько различных структур в зависимости от выбранного физического принципа воплощения ГПФ. Выбор физического принципа должен основываться на минимизации М, Г, Э (массы, габаритов, энергоемкости) при сохранении эффективности.
Формирование структуры - основа синтеза системы. Некоторые принципы формирования структуры:
принцип функциональности,
принцип причинности,
принцип полноты частей,
принцип дополнительности.
Принцип функциональностиотражает примат функции над структурой. Структура обуславливается предыдущим выбором:
Выбор принципа действия однозначно определяет структуру, поэтому их надо рассматривать вместе. Принцип действия (структура) - это отражение цели-функции. По выбранному принципу действия следует составить функциональную схему (возможно в вепольной форме).
Функциональная схема строится по принципу причинности, так как любая ТС подчиняется этому принципу. Функционирование ТС это цепочка действий-событий.
Каждое событие в ТС имеет одну (или несколько) причин и само является причиной последующих событий. Все начинается с причины, поэтому важный момент - обеспечение "запуска" (включения) причины. Для этого необходимо наличие следующих условий:
обеспечить внешние условия, не препятствующие проявлению действия,
обеспечить внутренние условия, при которых осуществляется событие (действие),
обеспечить извне повод, толчок, "искру" для "запуска" действия.
Главный смысл в выборе принципа действия - лучшее осуществление принципа причинности.
Надежный способ выстраивания цепочки действий - от конечного события к начальному; конечное событие - это действие, полученное на рабочем органе, то есть осуществление функции ТС.
Главное требование к структуре - минимальные потери энергии и однозначность действия (исключение ошибки), то есть хорошая энергетическая проводимость и надежность причинно-следственной цепочки.
При решении изобретательских задач, после формулировки ФП (физического противоречия) возникают затруднения при переходе к физическому принципу. Возможно здесь поможет принцип причинности. ФП - это заказ, конечное действие, от него требуется выстроить цепочку причин-следствий до физэффекта.
Принцип полноты частей (закон полноты частей системы)может быть взят за основу при первом построении функциональной схемы. Возможна следующая последовательность шагов:
Формулируется ГПФ.
Определяется физический принцип действия рабочего органа на изделие.
Отбирается или синтезируется РО.
К рабочему органу "пристраиваются" трансмиссия, двигатель, источник энергии, орган управления.
Строится в первом приближении функциональная схема:
Выявляются недостатки и возможные сбои в схеме. Разрабатываются более подробные схемы, с учетом иерархии подсистем. Подсистемы недостаточно хорошо выполняющие функции достраиваются новыми элементами.
Например:
Это обычный путь развертывания ТС, увеличение ГПФ за счет добавления новых полезнофункциональных подсистем.
Некоторое увеличение ГПФ возможно за счет уменьшения вредных связей и эффектов в подсистемах (без их усложнения).
Наиболее радикальный путь - идеализация ТС.
Принцип дополнительности заключается в особом способе соединения элементов при включении их в систему. Элементы должны быть не только согласованы по форме и свойствам (для того, чтобы иметь принципиальную возможность взаимного соединения), но и дополнять друг друга, взаимно усиливаться, складывать полезные свойства и взаимно нейтрализовать вредные. Это основной механизм возникновения системного эффекта (качества).