Потоки
Пример 13.24. Телефон
Энергетический поток это доставка электрической энергии от источника к рабочим органам (наушнику и микрофону) и системе управления.
Информационный поток это доставка сигналов к рабочим органам, системе управления и обратно.
Пример 13.25. Автомобиль
Вещественный поток, например, передача топлива от бензобака к двигателю.
Энергетический поток это доставка механической энергии от двигателя к рабочему органу колесам; доставка топлива от бензобака к двигателю; доставка электрической энергии от аккумулятора или генератора к электрической системе автомобиля.
Информационный поток это доставка сигналов от необходимых элементов к системе управления и обратно и т. д., и т. п.
Вещественный поток
Пример 13.26.Вещество в твердом состоянии
Пневматическая подача сыпучих веществ, например, песка на расстояние по трубопроводам, пескоструйка, доставка шариков и т. п.
В производстве бетона в бетономешалку подаются потоки веществ в твердом состоянии (цемента, песка, гравия) и в жидком состоянии (воды).
Пример 13.27.Вещество в жидком состоянии
Водопроводы, сточные потоки, нефтепроводы, системы подачи жидкого топлива, молокопроводы и т. п.
Пример 13.28.Вещество в гелеобразном состоянии
Системы подачи масел и смазок, транспортировка крема на парфюмерных фабриках и т. п.
Пример 13.29.Вещество в газообразном состоянии
Разнообразные пневматические системы и трубопроводы со сжатым воздухом, газопроводы, системы подачи кислорода, например, в больницах, системы создания вакуума и т. д.
Пример 13.30.Транспортировка объектов
Объекты могут транспортироваться:
по земле;
под землей;
по воде;
под водой;
воздушным путем;
в космосе;
внутри помещений;
внутри объекта и т. д.
Для этого используются все виды транспортных средств.
Внутри помещений, например, используют эскалаторы, лифты, пневматическую почту и т. д.
13.5. Закон минимального согласования системы
13.5.1. Общее представление
Необходимым условием принципиальной работоспособности системы являетсяминимальное согласованиечастей и параметров системы и системы с надсистемой.
При разработке новой системы согласование необходимо провести по всей цепочке системного синтеза (рис. 1.3 в книге 1): потребность, функция, принцип действия, система.
В связи с этим согласование можно разделить на две группы: внешнее и внутреннее (согласование внутри системы).
Первоначально проводится внешнее, а затем внутреннее согласование.
Опишем последовательности внешнего и внутреннего согласования.
Внешнее согласование:
согласование потребности и главной функции;
согласование главной функции и принципа действия;
согласование принципа действия и рабочего органа (рабочий орган должен обеспечить главную функцию).
Внутреннее согласование (минимальное согласование):
минимальное согласование преобразователя с рабочим органом;
минимальное согласование источника и преобразователя вещества, энергии и информации между собой, с рабочим органом и системой управления;
минимальное согласование системы управления с рабочим органом, источником и преобразователем вещества, энергии и информации;
согласование всех связей и потоков;
минимальное согласование всех параметров системы.
Главная функция должна удовлетворять выбранную потребность.
Принцип действия должен выполнять главную функцию.
Рабочий орган должен осуществить принцип действия.
Рабочий орган должен осуществить принцип действия.
Во внутреннем согласовании осуществляется минимальное согласование всех минимально необходимых частей, связей, потоков и параметров системы.
Преобразователь согласуется (подбирается) в соответствии с выбранным рабочим органом. Преобразователь должен обеспечить рабочий орган всеми необходимыми ему веществами, энергией и информацией для выполнения в соответствующем качестве и количестве для выполнения надлежащей работы, т. е. обеспечить работоспособность рабочего органа.
Преобразователи подбираются или разрабатываются в соответствии с их источниками или наоборот источники подбираются в соответствии с преобразователями.
Минимальное согласование проводится по функциям, структуре, соответствию структуры функциям и параметрам. Минимальное согласование позволяет учесть взаимосвязи и взаимовлияния. Таким образом, согласование бывает:
функциональное;
структурное;
функционально-структурное;
параметрическое.
13.5.2. Функциональное согласование
Функциональное согласование это согласование функций между собой. Оно осуществляется при формировании функциональной модели для синтеза новых систем.
Главная функция должна согласовываться с предназначением системы. Основные функции должны согласовываться с главной. Каждая из вспомогательных функций должна согласовываться с соответствующей основной функцией.
Примеры согласования главную функцию системы с предназначением, были представлены раньше (примеры 13.1 и 13.2).
Опишем согласование некоторых из основных функций с главной и вспомогательных с основными.
Пример 13.31. Телефон
Основная функция телефона преобразование получаемых и исходящих звуковых сигналов согласуется с главной функцией;
Вспомогательные функции например, иметь в памяти постоянные номера телефонов (адресная книга), определение номера звонившего и т. п.
Пример 13.32. Автомобиль
Основная функция автомобиля вращение колес согласуется с главной функцией перемещение объекта.
Вспомогательная функция обеспечение энергии для вращения колес согласуется с основной функцией вращение колес.
13.5.3. Структурное согласование
Структурное согласование это согласование элементов системы между собой. При этом выявляют их взаимосвязь и взаимовлияние друг на друга и на систему в целом, т. е. определяют соответствие этих элементов друг другу. Кроме того, согласовывают систему с надсистемой и внешней средой.
Пример 13.33.Телефон
В первом телефонном аппарате Антонио Меуччи (Antonio Meucci) микрофон и наушник были механически не связаны друг с другом и их подносили к уху и рту (рис. 13.8), поэтому он подходил для любого человека. Затем микрофон закрепили в корпусе, а наушник снимали и подносили к уху (рис. 13.9), поэтому такой аппарат подходил не каждому, так как одним нужно было дотягиваться до микрофона, а другим наклоняться к нему.
В дальнейшем, создали трубку и расстояние между микрофоном и наушником стали рассчитывать на среднестатистического человека (расстояние между ухом и ртом). Поэтому для кого-то эта трубка была слишком большой, а для кого-то слишком маленькой. Это типичный пример не согласованности параметров (размера трубки и расстояния ото рта до уха у каждого человека).
В современных телефонах эту проблему решили с помощью чувствительности микрофона и громкой связи или наушников и выносного микрофона.
Рис. 13.8. Первый телефон Антонио Меуччи (Antonio Meucci)
Рис. 13.9. Старинный телефон8
Пример 13.34.Телефон
Источник питания в телефоне согласуется со всеми элементами. На каждый из элементов подается необходимое для него напряжение. Согласование элементов системы (параметрическое согласование).
Пример 13.35.Телефон
В сотовых телефонах частота принимаемого и передаваемого сигнала согласована с частотой приемных и передающих устройств ретрансляторов. Согласование с надсистемой (параметрическое согласование).