3. Выбор главной функции, способной удовлетворить выбранную потребность.
4. Выбор принципа действия, способного наилучшим образом выполнить главную функцию.
5. Выбор вида рабочего органа, способного наилучшим образом выполнять принцип действия системы.
6. Выбор источника и преобразователя вещества, энергии и информации. Они должны наилучшим образом обеспечивать работоспособность системы.
7. Выбор системы управления.
8. Выбор связей. Существенным образом зависит от выбранных элементов.
4.6.3. Анализ существующих систем
Анализ производится как по существующим продуктам (услугам) и компаниям производителей, так и по патентным и другим печатным материалам.
Выявляются достоинства и недостатки продукта и компании. Кроме того, анализируются тенденции развития рынка.
Строятся тренды развития продукта, компании и рынка по реальным и патентным данным. Технология поиска информации и построения трендов будет изложена в главе прогнозирование.
Кроме того, желательно провести анализ продвижения продукта (услуги) на рынок, который проводится по специальной методике, разработанной автором45. Эта методика использует закономерности развития продукта, компании и рынка и их взаимодействие. Особенно это важно для компаний стартап и инвесторов этих компаний.
4.6.4. Определение потребности, функции и принципа действия
Перед выбором рабочего органа определяют цель разработки, потребность, которую необходимо удовлетворить и главную функцию, способную выполнить эту потребность (п. 1.7.2).
Альтернативные принципы действия можно найти, используя различные виды эффектов (физические, химические, биологические) и трансфер технологий. Альтернативные функции можно выявить, применяя закономерности изменения функций (8.2). Альтернативные потребности можно выявить, используя закономерности развития потребностей (8.1).
По этим данным строится дерево потребностей, главных функций, принципов действий и систем. На каждом уровне определяется полнота (потребностей и функций) и выбирается наилучшие (потребность, главная функция, принцип действия и система).
Таким образом, выбирается концепция будущей разработки.
5. Закономерности эволюции систем
5.1. Структура закономерностей эволюции систем
Закономерности эволюции систем предназначены для улучшения, совершенствования существующих систем. Они показывают общее направление развития систем и тенденции их изменения.
Каждая из закономерностей эволюции систем осуществляется определенными тенденциями (трендами), которые имеют противоположные тенденции анти-тенденции (анти-тренды). Кроме того, имеются механизмы, осуществляющие закономерности (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Структура закономерностей эволюции систем
В связи с этим практически каждая из закономерностей имеет свою противоположную тенденцию. Особенности применения закономерности и ее противоположности будут описаны в томе 3.
Большая часть систем развивается по основным трендам. Некоторые виды систем развиваются по анти-тенденциям или сочетание тенденции и анти-тенденции.
Основные из закономерностей эволюции систем, следующие (рис. 5.2):
закономерность увеличения степени идеальности;
закономерность увеличения степени управляемости и динамичности;
закономерность увеличения степени согласования;
закономерность перехода в надсистему;
закономерность перехода на микроуровень;
закономерность свертывания;
закономерность сбалансированного развития систем.
Рис. 5.2. Структура закономерностей эволюции систем
С учетом анти-тенденций группа закономерностей эволюции систем имеет вид (рис. 5.3):
закономерность изменения степени идеальности;
закономерность изменения степени управляемости и динамичности;
закономерность согласования рассогласования;
закономерность перехода в над- и подсистему;
закономерность перехода на микро- и макроуровень;
закономерность свертывания развертывания;
закономерность несбалансированного сбалансированного развития систем.
Рис. 5.3. Структура закономерности эволюции систем
Общее направление развития систем определяется закономерностью увеличения степени идеальности. Это самая главная закономерность эволюции систем.
5.2. Закономерность изменения степени идеализации системы
5.2.1. Общие представления
Закономерность изменения степени идеальности является основной из закономерностей эволюции систем (рис. 5.4).
Рис. 5.4. Структура закономерностей эволюции систем
Закономерность изменения степени идеальности включает две закономерности:
1) закономерность увеличения степени идеальности;
2) закономерность уменьшения степени идеальности (анти-идеальность тенденция уменьшения идеальности).
5.2.2. Общие понятия закономерности увеличения степени идеальности
Общее направление развития систем определяется закономерностью увеличения степени идеальности. Это самая главная закономерность эволюции систем.
Закономерность увеличения степени идеальности заключается в том, что любая система в своем развитии стремится стать идеальнее.
Одно из направлений увеличения степени идеальности это максимальное уменьшение избыточности. Под уменьшением избыточности понимается уменьшение функциональной и структурной избыточности.
Уменьшение функциональной избыточности означает максимально возможное уменьшение дополнительных функций, такое, чтобы оно не отразилось на выполнении главной функции системы, т. е. функциональность системы выполнялось бы на том же или лучшем уровне.
Уменьшение структурной избыточности предусматривает уменьшение «лишних» частей и связей в системе. При этом система должна не только остаться работоспособной, но и не должна пострадать функциональность она должна выполняться на том же или лучшем уровне.
Уменьшение избыточности может осуществляться использованием закономерности свертывания.
Направление идеализации определяется закономерностями повышения степени управляемости и динамичности, согласованием-рассогласованием, переходом в над- и подсистему, переходом на микро- и макроуровень, и свертывания-развертывания систем.
5.2.3. Виды степеней идеализации системы
Условно можно выделить четыре степени идеализации системы.
1. Появляться в нужный момент в нужном месте по требуемому условию.
2. Самоиполнение.
3. Идеальная система это функция.
4. Функция становится не нужной.
Система появления в нужный момент в нужном месте по требуемому условию
Идеальная система должна появляться в нужный момент в необходимом месте или при необходимом условии и нести полную (100%) расчетную нагрузку.
В остальное (не рабочее) время этой системы быть не должно (она должна исчезнуть) или выполнять другую полезную работу (функцию).
Самоисполнение
Идеальная система должна выполнять все процессы (действия) самостоятельно без участия человека.
Идеальная система функция
Идеальной системы быть не должно, а ее работа должна выполняется как бы сама собой, по мановению волшебной палочки.
Функция должна выполняться без средств.
Идеальная система это система, которой не существует ее нет, а ее функции выполняются в нужный момент, в необходимом месте или при необходимом условии (причем в это время система несет 100% расчетную нагрузку), не затрачивая на это вещества, энергии, времени и финансов.
Таким образом, идеальная система должна выполнять полезные функции в нужный момент, в необходимом месте или при необходимом условии, иметь нулевые затраты и не иметь нежелательных эффектов.
Использование информации, если она не требует финансовых затрат, не относится к затратам. Система тем идеальнее, чем больше она использует бесплатной информации.
Тенденция: материальная система заменяется виртуальной или программным обеспечением.
Предельная степень идеализации отказ от функции
Предельная степень идеализации функция становится не нужной.
Один из вариантов это выполнение более общей функции.
5.2.4. Показатель степени идеальности
Степень идеализации системы можно представить в виде формулы (5.1)46:
где
I степень идеализации (безразмерная величина);
F полезная функция или полезный эффект;
Q качество полезной функции (эффекта);
C затраты времени и средств на осуществление полезной функции;
H вредное действие (вредные функции);
i порядковый номер функции;
n количество функций;
a, β, γ коэффициенты согласования, для обеспечения безразмерности.
В соответствии с формулой для увеличения степени идеальности число полезных функций следует увеличивать и улучшить их качество, а затраты и вредные функции уменьшать. В пределе, когда числитель стремится к бесконечности, а знаменатель стремится к нулю, идеальность стремится к бесконечности.
Для простоты представим формулу в упрощенном виде (5.2):
где
I степень идеальности;
F выполняемая функция или полезный эффект;
P вредный эффект, затраты (факторы расплаты);
i номер функции F;
n количество функций.
5.2.5. Общие способы идеализации
К общим способам идеализации можно отнести:
1) закономерность развертывания свертывания;
2) использование ресурсов;
3) модульный принцип;
4) использование одноразовых объектов;
5) способы устранения нежелательных эффектов;
6) принципы разрешения противоречий.
Закономерность развертывания-свертывания будет изложена ниже. С помощью закономерности развертывания системы, можно увеличить количество функций системы, а с помощью закономерности свертывания системы или процессов можно уменьшить затраты.
Модульные принципы построения систем
Модульный принцип построения систем заключается в том, что систему разбивают на определенные части (модули, блоки) и каждую часть (модуль) можно создавать отдельно.
Любую систему можно разделить на определенные модули (блоки), что позволяет каждый модуль создавать в наилучшем месте, в наилучшее время, наилучшими специалистами, используя наилучшие технологии и наилучшее оборудование. Что обеспечивает:
наилучшее качество системы;
многофункциональность системы;
наименьшие затраты;
наименьшие нежелательные эффекты.
Модули могут создаваться, например, по функциональному признаку.
«Сборка» системы из отдельных модулей может осуществляться менее квалифицированными специалистами, за меньший срок и более качественно, чем «сборка» систем из отдельных немодульных частей.
Таким образом, модульный принцип построения систем позволяет следующее.
1. Создавать системы с наивысшим качеством за счет:
а) использования наилучших специалистов:
по разработке структуры модульной системы;
разработке структуры каждого отдельного модуля;
изготовлению каждого отдельного модуля;
сбору отдельных модулей в систему.
б) создания каждого функционального модуля в специализированном месте, где имеются:
наилучшие условия;
наиболее прогрессивные технологии по разработке, изготовлению и контролю качества и т. д.;
наилучшие специалисты и т. п.
2. Делать систему с большим количеством функций, например, путем соединения модулей с дополняющими друг друга функциями.
3. Уменьшить затраты времени и средств на создание, «сборку» и реорганизацию системы (уменьшение себестоимости), например, за счет:
а) уменьшения затрат времени и средств на создание модулей.
б) уменьшения затрат времени и средств на «сборку», ремонт и реорганизацию системы:
сокращение времени на сборку, ремонт и реорганизацию системы за счет ее значительного упрощения. Ремонт и реорганизация идут путем полной замены модуля (блока);
использование менее квалифицированных, а, следовательно, и менее оплачиваемых специалистов.
4. Уменьшить нежелательные эффекты:
а) модульный принцип построения часто предусматривает только одну возможность соединения конкретных модулей, что исключает ошибку в соединении модулей (защита от «дурака»);
б) варианты соединения отдельных модулей, как правило, «просчитываются» заранее, что тоже исключает соединение нежелательных модулей.
Способы устранения нежелательных эффектов
Нежелательный эффект в общем случае это вредное, избыточное или недостающее действие, которое может возникать в процессе жизнедеятельности системы.
В данном параграфе под нежелательным эффектом будем понимать явление, вызываемое воздействием вредного действия на объект и/или вызываемое воздействием последствий вредного действия.
В простейшем случае схему вредного действия можно представить цепочкой изображенной на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Схема вредного действия
Более детально схема вредного действия представлена на рис. 5.6.
В дополнение к предыдущей схеме объект можно рассматривать как источник вредного действия. В этом случае объект сам генерирует последствия вредного действия (ПВД) вторичные вредные действия, которые могут воздействовать на него самого или другие объекты (ОВ
2
n
2
n
1
2
n
Рис. 5.6. Подробная схема вредного действия
Идеально, когда можно использовать вредное действие и/или его источник и/или его последствия в качестве полезных.
Опишем способы устранения нежелательного эффекта.
Нежелательный эффект (НЭ) может быть устранен путем:
ликвидации;
изоляции;
компенсации вредного действия;
· «оттягиванием» вредного действия и/или его последствий.
Ликвидация может применяться:
к источнику вредного действия и/или причине его возникновения;
вредному действию;
последствиям вредного действия.
Изоляция может применяться:
к источнику вредного действия;
объекту (-ам) воздействия.
Компенсация и «оттягивание» могут применяться:
вредному действию;
последствиям вредного действия.
Компенсация это противоположное воздействие. Идеально, когда оно точно такое же по величине и принципу действия и направлено точно противоположно вредному действию.
«Оттягивание» это направление вредного действия в безопасное место. Желательно, чтобы система была готова к этому заранее.
Возможны различные комбинации указанных способов устранения нежелательных эффектов.
Некоторые варианты способов устранения нежелательных эффектов показаны ниже на рис. 5.75.17.
На рис. 5.75.9 представлены схемы ликвидации. На схемах ликвидация условно обозначена в виде перечеркнутых линий (́). Серым цветом показаны отсутствующие действия.
На рис. 5.7 показана ликвидация источника вредного действия.
Рис. 5.7. Ликвидация источника вредного действия
Ликвидация вредного действия (рис. 5.8) тесно связана с ликвидацией источника вредного действия и часто неотделима от этого процесса.
Рис. 5.8. Ликвидация вредного действия
Ликвидация последствий вредного действия изображена на рис. 5.9.
Рис. 5.9. Ликвидация последствий вредного действия
Способы изоляции показаны на рис. 5.105.12. На схемах изоляция условно обозначена в виде серого овала.
Можно изолировать источник вредного действия (рис. 5.10) или объекты воздействия (рис. 5.11, 5.12).
На рис. 5.10 показана изоляция источника вредного действия.
Рис. 5.10. Изоляция источника вредного действия
Объекты могут изолироваться каждый по отдельности, все вместе или в любой комбинации.