О множественности ГФ технических систем

О множественности ГФ технических систем

А.Кудрявцев, К.Домкин

АО «Научно промышленные консультанты»

 

Представляет интерес вопрос о методических достоинствах и недостатках подходов связывающих Техническую систему с возможностью выполнения одной или нескольких ГФ.

Сколько же ГФ бывает у технической системы?

Если следовать за стандартной схемой ТС, то у набора из четырех элементов одна ГФ. Но тут же утверждается, что ГФ может быть много, или вообще бессчетное количество. 

«Возьмем обычный молоток... Какая у этой весьма простой системы главная функция? Правильно – забивать гвоздь; и правильно – выдергивать гвоздь. Т.е. две главные функции. А если этот молоток использовать для блокировки двери, то и третья, а если этим молотком чесать спину, то и четвертая. Другими словами, главная функция системы зависит от способа применения». М.Баркан

Совместное пребывание этих позиций в рамках одной методики, требует какого-то объяснения. Пока же в рабочем порядке договоримся называть техническим объектом совокупность элементов, выполняющая ряд отличных друг от друга ГФ. Так, автомобиль, это технический объект, объединяющий множество элементарных систем, в котором реализуется множество отличных друг от друга функций.

Настоящая работа проводилась с целью проверки гипотезы о том, что каждая главная функция выполняется своим уникальным набором элементов или уникальным набором свойств и параметров, одних и тех же элементов.  

Исследование проводилось следующим образом – выбирался технический объект, который по мнению экспертов используется для выполнения многих функций и фиксировалось, какие из элементов объекта бывают задействованы при реализации каждой из функций. При этом обращалось особое внимание на то, какие из элементов в каждой из ситуаций выполняют основные функции, то есть являются инструментами. 

Первый цикл исследований проводился для такого относительно простого технического объекта, как альпинистский ледоруб (предложен для рассмотрения А.Любомирским).

    

Действительно, ледоруб является многофункциональным объектом.

  • Он служит опорой при движении альпиниста.
  • Он помогает держаться на крутом ледяном склоне
  • Он может быть забит в снег и удерживать веревку, то есть работать как страховочный элемент, или быть элементом системы удержания палатки.
  • На ледоруб может быть намотан запас веревки.
  • Он может служить рычагом или тормозом при быстром контролируемом спуске

Вопрос в том, можно ли его считать многофункциональной системой.

При некоторых непринципиальных упрощениях, компонентно – структурная схема ледоруба может быть представлена в таком виде:

   

 

Рассмотрим теперь, как взаимодействуют друг с другом и с окружающими элементами среды в разных ситуация эти компоненты.

На следующих схемах синим цветом будем обозначать элементы надсистемы, взаимодействующие с объектом, красным цветом элементы ледоруба, выполняющие основные функции (инструменты), а желтым – промежуточные, внутренние, выполняющие функции передачи силового воздействия.

 

  • Ледоруб как опора     

       

По сути в данном случае используется рукоятка и верхняя часть металлической кирки, фиксатор.

  • Элемент страховочной позиции на снежном склоне
  • Фиксация палатки

Оба эти действия обеспечиваются одной и той же схемой взаимодействия: веревка, продетая в отверстие в фиксаторе рукоятки тянет за него, а вбитая в снег рукоятка давит на снег, передавая на него всю приходящую энергию.

         

 

  • Зарубание на ледяных склонах 

   

Здесь клюв впивается в ледяной массив и передает на него энергию, давление, приходящее от руки. Например, удерживает вес тела.

  • Вырубать лед из массива

Это работа по вырубанию ступеней, полочек. Работает обратная сторона кирки – лопатка.

     

 

  • Удерживать веревку на себе (Как основа при намотке запаса веревки)

   

 

Эта схема выглядит самой сложной, но по сути тут одно действие – элементы ледоруба ограничивают перемещение веревки, намотанной вокруг рукоятки.

Желающие могут самостоятельно разобрать схему задействованных элементов в остальных случаях использования ледоруба, например, в показанных на рисунках ниже.

Глиссирование (торможение при спуске), Рычаг для Домбайской лебедки

                  

                      11 и 12

 

Мы видим, что в каждом из этих случаев работали различные наборы элементов. Элементы, непосредственно взаимодействующие с внешней средой, тоже были разными, как и выполняемые ими основные функции.   

Таким образом, есть все основания для того, чтобы считать ледоруб техническим объектом, объединившим в себе ряд технических систем.

Объект – малая пеходная лопатка также является многофункциональным объектом.

  • Она служит прямому назначению – копанию окопов
  • Она может быть использована как весло при перемещении на лодке
  • Она может быть использована как сковородка для приготовления пищи в полевых условиях
  • Она может быть использована как топор для вырубки дров
  • Она может быть использована как подставка под домкрат на мягком грунте
  • Она может служить эталоном длины (50 см) для измерений
  • Она может быть оружием для контактного боя

 Компонентно – структурная схема лопатки может быть представлена в таком виде:

    

  • Пеходная лопата как лопата

        

Назначение пеходной лопатки - самоокапывание (отрыв) одиночного окопа (ячейки) под огнём противника.

В данном случае верхняя часть рукоятки используется как элемент управления.

  • Походная лопатка как сковородка

       

Для обеспечения функции приготовления пищи ТС взаимодействует с огнем и пищей. Рукоятка (или подставка) выполняют обеспечивающую функцию удержания лопатки над огнем.  

  • Походная лопатка как подставка под домкрат

       

Здесь используется один элемент ТС – лопатка, которая уменьшает удельное давление домкрата на грунт и препятствует его вдавливанию в него.

Аналогичный подход был применен для анализа иных технических объектов: канистра для топлива, перочинный нож. Результат такой же – объект выполняет много разных функций, но при выполнении каждой функции состав элементов или состав задействованных свойств элементов меняется. То есть внутри технического объекта можно выделить элементарные ТС, не совпадающие друг с другом.  

Однако, существуют и объекты, для которых это правило не действует. Так, например, паяльник, выполняет и пайку, и отпаивание, причем делает это одним и тем же набором элементов и за счет использования одного и того же параметра (нагрев).  

   

 

Более детальное рассмотрение показывает, что элемент действительно делает одно и то же действие, но при пайке и отпаивании переменной величиной становится время проведения операции. Именно за счет разного количества подводимого тепла и выполняются различные операции.

Детальное исследование систем, объединяющих в себе компоненты и процессы, пока не проводилось. Но можно предположить, что подобные технические объекты обязательно включают в себя технологические операции, идущие на разных режимах. Является ли различие режимов работы свидетельством появления новой ТС? Конечно, это вопрос определения самой сути ТС.

Возвращаясь к «простым» многофункциональным объектам, мы можем утверждать, что выявленная особенность является общей для всех них.

Но проведенная работа дает основание изменить ранее поставленный вопрос и вместо поиска ответа, какое число ГФ может иметь система, поставить новый.

Какой способ представления систем более выгоден в методическом плане – объединение в одной функциональной схеме всего комплекса взаимодействий, или вычленение ряда элементарных систем, каждая из которых выполняет одну основную функцию?

И в дополнение к нему:

В каких ситуациях более эффективно представлять ТС как исполняющие одну ГФ, а требующий совершенствования технический объект как совокупность ТС, а в каких ситуациях выгоднее представлять заданный для совершенствования технический объект как ТС с неопределенным количеством ГФ?

Надеемся на дискуссию в методическом сообществе. 

 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "О множественности ГФ технических систем"