Законы развития технических систем. А.Любомирский, С.Литвин. Раздел 5.1.6 - 5.2

5.1.6 Закон повышения управляемости
5.1.6.1.1.1 Формулировка закона
Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития системы становятся все более управляемыми.
5.1.6.1.1.2 Характеристика закона
Определение:
Управление – это комплекс действий по изменению параметров системы с целью их согласования с изменяющимися параметрами самой системы, ее надсистемы и окружающей среды.
Поскольку целью управления является согласование параметров, данный закон целиком является одним из механизмов Закона повышения согласованности.
5.1.6.1.1.3 Механизмы закона
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что новая система часто появляется как неуправляемая
Такую систему создают исходя из определенных предположений о будущем значении параметров надсистемы и окружающей среды (обычно в расчет закладывают наихудшее или наиболее вероятное сочетание параметров). В дальнейшем она функционирует независимо от изменения этих параметров.
Пример – забор (Рисунок 320):

Рисунок 320 Fence
Его строят, исходя из определенных представлений о возможном поведении посторонних лиц. В дальнейшем забор не меняет своих параметров (высоты, местоположения, прочности и т.п.), что бы вокруг ни происходило: рядом нет ни одного потенциального нарушителя, а забор все равно стоит; одну секцию повалили и все ходят без помех – а остальные секции стоят как ни вчем не бывало, хотя удержать уже никого не могут... Примерно так же дело обстоит с большинством статических конструкций.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе, действующей по жесткой программе
Программу такой системы создают исходя из определенных предположений о характере будущих изменений параметров надсистемы и окружающей среды. В дальнейшем система функционирует по программе независимо от фактического изменения этих параметров.
Пример – простейший светофор (Рисунок 321):

Рисунок 321 Traffic light
Он работает по жесткому циклу – несколько минут открыт один путь, несколько минут – другой. При этом совершенно не учитывается фактическое наличие и распределение транспорта: поток машин на одной дороге будет остановлен даже в том случае, если перпендикулярная дорога абсолютно пуста; потокам существенно разной плотности будут предоставлены одинаковые интервалы времени для проезда, и т.д.
На том же принципе работают, к примеру, посудомоечная и стиральная машины. Они будут отрабатывать одну и ту же последовательность действий независимо от степени загрязнения посуды/белья или вообще их наличия.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с периодической корректировкой
Параметры такой системы периодически изменяют в соответствии с фактическим значением параметров надсистемы и окружающей среды на данный момент. В промежутках между корректировками система действует неуправляемо или по жесткой программе.
Пример – обычные часы (Рисунок 322):

Рисунок 322 Watch
Их периодически подстраивают, устанавливая стрелки в правильное положение. В промежутках между корректировками стрелки перемещаются по жесткой программе – их положение однозначно зависит от количества циклов маятника, прошедших с последней корректировки. Из-за всякого рода неточностей постепенно накапливается ошибка, которую приходится исправлять путем периодических подстроек.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с внешним управлением
В систему вводится обратная связь по цепи «измерительный элемент – управляющий элемент – исполнительный элемент». Однако эта связь замыкается через надсистему, в которой находится управляющий элемент, а на начальной стадии - и измерительный. В дальнейшем измерительные элементы обычно передаются в систему.
Внешнее управление проходит два этапа развития:
5.1.6.1.1.4 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе, имеющей управление с запаздыванием
При циклическом характере функционирования системы результаты измерений, выполненных в данном цикле, учитываются только в следующем.
Пример – промышленная выпечка хлеба (Рисунок 323):

Рисунок 323 Dough dozer
Согласно правилам, все буханки должны иметь одинаковый вес. Однако плотность теста подвержена небольшим случайным колебаниям, связанным с неточностями дозировки ингридиентов и особенностями процесса ферментации. Поэтому дозатор работает так: каждая буханка взвешивается, и по результатам взвешивания дозатор слегка подстраивается в ту или иную сторону для корректировки веса следующей буханки. Поскольку колебания плотности теста довольно плавные, такой метод управления позволяет держать вес буханок в допуске.
На том же принципе построена артиллерийская стрельба по относительно малоподвижным целям – по результатам оценки результатов предыдущего выстрела вносятся коррективы в прицел для последующего.
5.1.6.1.1.5 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с непосредственным управлением
Управление подобными системами осуществляется в реальном масштабе времени.
Пример – дистанционно управляемый подводный аппарат (Рисунок 324):

Рисунок 324 Unmanned underwater vehicle
Он передает данные со своего сонара и носовой видеокамеры (Рисунок 325) оператору по каналу связи, а тот оценивает обстановку и управляет движением аппарата. В данном случае на экране видна донная мина.

Рисунок 325 Sonar and nose camera images
Собственно, к данному типу систем относится и обычный автомобиль. Управляет им человек (элемент явно надсистемный, частью автомобиля никак не являющийся), причем в реальном масштабе времени.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к самоуправляемой системе
В такой системе вся цепь обратной связи замыкается через ее собственные элементы.
Развитие самоуправляемых систем, в свою очередь, проходит через 2 стадии:
5.1.6.1.1.6 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с самоуправлением на макроуровне
Такая система содержит в виде отдельных блоков все элементы, составляющие цепь обратной связи – измерительный и управляющий
Пример – комнатный кондиционер (Рисунок 326):

Рисунок 326 Window air conditioner
В нем есть блоки измерения температуры и управления. Блок управления сравнивает данные, полученные от измерительного блока, с эталоном, и при их несовпадении подает команду на включение исполнительного механизма – холодильного блока. На том же принципе работает и система отопления, и самонаводящаяся ракета.
5.1.6.1.1.7 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с самоуправлением на микроуровне
Измерительный и управляющий элементы в таких системах свертываются вместе с частью своих функций. Оставшиеся функции передаются рабочему органу и/или элементам надсистемы, причем процессы в них протекают таким образом, что подлежащие управлению параметры автоматически изменяются при изменении параметров надсистемы и окружающей среды.
Пример – предохранительный клапан (Рисунок 327):

Рисунок 327 Relief valve
В этом устройстве нет ни специального измерительного блока, определяющего давление в системе, ни блока управления, сравнивающего это давление с заданным и выдающего управляющий сигнал некоему исполнительному механизму на открывание отверстия для стравливания излишков. Вместо всего этого есть пружина, которая сама себе и исполнительный механизм (она сама перемещает шток запирающего элемента), и измеритель давления (деформация пружины означает, что давление превысило допустимое), и система управления, «принимающая решение» о том, когда надо начать стравливание и когда пора его заканчивать.
Системы также проходят несколько стадий изменения устойчивости:
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что новые системы часто имеют одно устойчивое состояние
Это начальный уровень развития систем, на котором они вообще неуправляемы.
Пример – китайский зонтик (Рисунок 328):

Рисунок 328 Chinese umbrella
Зонты были изобретены в Китае монахами-даосами. Их изготавливали из промасленой бумаги и бамбука и применяли для защиты от дождя и солнца. Но первые зонты имели один недостаток – они не были складными, т.е. имели только одно устойчивое состояние – открытое. Соответственно, это была неуправляемая система – независимо от наличия дождя или прямых солнечных лучей зонтик сохранял свои внушительные размеры.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с несколькими устойчивыми состояниями
Такая система способна переходить из одного состояния в другое, но неэффективна в промежуточном положении. Управление такой системой заключается в переводе ее из одного состояния в другое, чтобы воспользоваться одним из свойств, проявляемым системой в каждом из состояний.
Пример – парашют. У него есть два устойчивых состояния – сложенное (Рисунок 329) и открытое (Рисунок 330):

Рисунок 329 Packed chute

Рисунок 330 Open chute
В сложенном состоянии парашют компактен, удобен для хранения, а главное – способен в нужный момент раскрыться. В раскрытом состоянии парашют способен затормозить прикрепленный к нему объект до заданной скорости. А вот в промежуточном (полуразвернутом) состоянии он не способен ни на то, ни на другое – и места много занимает, и не гарантирует своевременное раскрытие, и груз толком затормозить неспособен.
Сказанное относится также и к складным зонтикам, и к складным велосипедам, и даже к свечам, которые могут либо гореть, либо не гореть, но регулировать их светимость практически невозможно.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе, устойчивой в определенном диапазоне состояний
Такая система способна устойчиво находиться в любом состоянии внутри некоторого диапазона благодаря своей статической устойчивости.
Управление такой системой заключается в плавном переводе ее из одного состояния в другое внутри диапазона устойчивости, чтобы добиться нужного значения обесечивемого ею параметра (плавная регулировка).
Пример – акустическая система, в которой громкость звука можно плавно менять в некотором диапазоне – от нуля до максимума (Рисунок 331):

Рисунок 331 Speakers
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе, устойчивой в нескольких диапазонах состояний со скачкообразным переходом между диапазонами
Такие системы позволяют расширить диапазон регулирования и быстрее выходить на нужный параметр. Пример – гибридный автомобиль, имеющий два источника энергии – аккумулятор (или суперконденсатор) и ДВС. Такой автомобиль имеет два диапазона мощностей, переходы между которыми происходят при включении/выключении ДВС (Рисунок 332):

Рисунок 332 Hybrid energy vehicle
При этом внутри каждого диапазона мощность поддается регулированию.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с динамической устойчивостью
Такая система способна устойчиво находиться в любом состоянии внутри некоторого диапазона благодаря своей динамической устойчивости (наличию отрицательной обратной связи). Динамическая устойчивость обычно позволяет при необходимости быстро менять состояния.
Пример – современные истребители имеют близкую к нулевой аэродинамическую устойчивость; их удерживает в правильном положении автоматическая система стабилизации, в динамическом режиме отслеживающая и исправляющая все отклонения. Это увеличивает сложность системы, но зато обеспечивает высокую маневренность (Рисунок 333):

Рисунок 333 Fighter
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к неустойчивой системе
Такая система использует разного рода переходные процессы. Это позволяет менять состояния почти мгновенно.
Примеры – все системы, использующие взрывчатые вещества и горючие смеси (огнестрельное оружие, двигатели внутреннего сгорания), пружинные и пневматические ружья, капканы, металлы с памятью формы и т.д.
Все эти системы содержат неустойчивый элемент (ВВ, топливо, сжатый воздух, взведенная пружина, неравновесная кристаллическая решетка) в квази-стабильном состоянии. При дестабилизации эти элементы практически мгновенно (и обычно неуправляемо) через переходный процесс достигают равновесного состояния, выделяя всю запасенную в них энергию.
5.1.7 Закон повышения динамичности ТС
5.1.7.1.1.1 Формулировка закона
Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития у систем и их элементов увеличиваются гибкость, динамичность и способность к адаптации.
5.1.7.1.1.2 Характеристика закона
Обычно увеличение изменчивости необходимо системам для того, чтобы лучше поддаваться управлению. Следовательно, данный закон является одним из механизмов Закона повышения управляемости.
5.1.7.1.1.3 Механизмы закона
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что новые системы часто возникают как монолитные
Такая система обычно наиболее проста, но обладает минимальной способностью к адаптации.
Пример – расческа (Рисунок 334):

Рисунок 334 Comb
Никакие ее свойства (размеры, частота зубцов) не могут быть изменены.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит динамизация конструкции систем
5.1.7.1.1.4 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к монолитной системе со сдвинутыми характеристиками, разделенными в пространстве
Различные области монолитной системы наделяются различными характеристиками. При необходимости взаимодействие перенаправляется на нужную область.
Пример – расческа с двумя типами зубцов – частыми и редкими (Рисунок 335):

Рисунок 335 Double comb
5.1.7.1.1.5 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с одним шарниром
Шарнир понимается в широком смысле – как степень свободы.
Пример – складная расческа (Рисунок 336):

Рисунок 336 Folding comb
5.1.7.1.1.6 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с несколькими шарнирами
Пример – складная щетка для волос (расчески, похоже, пока до многошарнирности не дозрели). В данной щетке есть шарнир в ручке, а кроме того, щетинки тоже закреплены шарнирно. Интересно, что ко всему прочему данная щетка объединена с родственной системой – зеркалом (Рисунок 337):

Рисунок 337 Folding hair brush
5.1.7.1.1.7 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к гибкой системе
В такой системе шарниры видимым образом отсутствуют, однако способность к адаптации остается и даже возрастает. Дело в том, что шарнирами теперь служат молекулы или атомы кристаллической решетки. Поэтому можно сказать, что шарниров стало бесконечно много и вся система состоит только из них.
Пример – переход от жесткой линейки к складного метру, а от него – к гибкой мерной ленте (Рисунок 338):

Рисунок 338 Simple ruler - Folding ruler - Tape measure
5.1.7.1.1.8 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе в виде эластичной оболочки в сочетании с сыпучим телом, жидкостью или газом, а также их комбинациями
Такая система более динамична, поскольку связи между частицами сыпучих тел, молекулами жидкостей и газов еще более податливы, чем в эластичных материалах.
Пример – надувные матрасы (Рисунок 339) и гидро-матрасы (Рисунок 340):

Рисунок 339 Air mattress

Рисунок 340 Waterbed
5.1.7.1.1.9 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе в виде стабильного объема или струи сыпучего тела, жидкости, газа или их комбинаций
Такая система более динамична, поскольку ее податливость вообще не ограничена свойствами твердых тел, хоть и обладающих эластичностью.
Пример – резка высоконапорной водяной струей (Рисунок 341) и очистка деталей струей абразивных частиц (Рисунок 342):

Рисунок 341 Water jet cutting

Рисунок 342 Abrasive blasting
5.1.7.1.1.10 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к полевой системе
Поля обладают большей управляемостью и изменчивостью, чем вещества, поэтому полевые системы являются наиболее динамичными.
Пример – переход от обычной указки к телескопической (многошарнирная ТС, да еще объединенная с родственной ей шариковой ручкой), а от нее – к лазерной (Рисунок 343):

Рисунок 343 Pointers: simple, telescopic and laser
Полевые системы также проходят несколько ступеней динамизации:
5.1.7.1.1.11 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что новая полевая система обычно содержит постоянное поле
Пример – лампа накаливания. Обычно ее рассчитывают на постоянную светимость (Рисунок 344):

Рисунок 344 Light bulb
5.1.7.1.1.12 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с полем, имеющим градиент
Пример – светильник с абажуром, обеспечивающий более яркое освещение одной зоны и приглушенное – другой (Рисунок 345):

Рисунок 345 Desk lamp
5.1.7.1.1.13 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с нарастающим или убывающим полем
Пример – светильник с плавной регулировкой освещенности (Рисунок 346):

Рисунок 346 Adjustable lamp
5.1.7.1.1.14 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с переменным и импульсным полем
Пример – проблесковый маячок (Рисунок 347) и цветомузыка (Рисунок 348):

Рисунок 347 Rotating beacon

Рисунок 348 Color music
5.1.7.1.1.15 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с переменным полем в режиме резонанса
К таким системам относятся все радиоприемники (Рисунок 349):

Рисунок 349 Radio
5.1.7.1.1.16 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе с интерференцией полей, в т.ч. со стоячими и бегущими волнами
Пример системы, основанной на интерференции, - голограмма (Рисунок 350), система с бегущей волной (на самом деле это автоволновой процесс) – самораспространяющийся высоко-температурный синтез (Рисунок 351):

Рисунок 350 Hologram

Рисунок 351Self-propagating high-temperature synthesis
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит динамизация состава системы
Состав систем обычно динамизируется в следующем порядке (первоначальная монолитная система опущена):
5.1.7.1.1.17 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе в виде набора пластин
Поскольку пластины обладают подвижностью, система становится более динамичной. Открывается возможность варьировать свойства отдельных пластин, что дополнительно повышает динамичность.
Пример – плоская рессора (Рисунок 352):

Рисунок 352 Leaf spring
5.1.7.1.1.18 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе в виде щеточной конструкции
Набор подвижных эластичных игл обладает большей динамичностью, чем набор пластин. Свойства различных игл также можно варьировать.
Пример – современная зубная щетка (Рисунок 353):

Рисунок 353 Toothbrush
5.1.7.1.1.19 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход к системе в виде набора незакрепленных стержней, шариков и т.п.
Благодаря большей подвижности незакрепленных элементов такая система обладает большей динамичностью. Свойства отдельных элементов также можно варьировать.
Пример – поверхность, набранная из подвижных стержней (Рисунок 354):

Рисунок 354 Pin wall
На ней можно получать объемные отпечатки.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит динамизация структуры системы на микроуровне
Динамизация структуры обычно проходит в несколько этапов:
5.1.7.1.1.20 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит линейная динамизация структуры системы
Изменение структуры на микроуровне приводит к плавному изменению свойств системы.
Пример – использование явления магнитострикции: при изменении магнитного поля меняются параметры доменной структуры, а в результате происходит изменение формы на макро-уровне (Рисунок 355):

Рисунок 355 Magnetostriction
5.1.7.1.1.21 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит нелинейная динамизация структуры системы
Скачкообразное изменение структуры на микроуровне приводит к мгновенному изменению свойств системы.
Пример – плавкий предохранитель (Рисунок 356). При расплавлении проводника (фазовый переход первого рода) избыточным током контакт мгновенно разрывается.

Рисунок 356 Fuse
Пример на использование фазового перехода второго рода, также приводящего к мгновенному изменению свойств – расширитель для сосудов, изготовленный из сплава с памятью формы (Рисунок 357):

Рисунок 357 Shape memory alloy
Его вводят через небольшой надрез в компактном виде, а затем под действием тепла человеческого тела происходит перестройка кристаллической решетки, и изделие само приобретает заданную форму.
5.1.7.1.1.22 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит переход от одноуровневой к многоуровневой динамизации структуры
Пример – химический лазер (Рисунок 358):

Рисунок 358 Chemical laser
В таком лазере процессы идут сразу на двух уровнях структуры: на уровне молекул протекает химическая реакция, а на уровне электронных оболочек атомов – возбуждение электронов и излучение квантов света.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит динамизация функций системы
Динамизация функций обычно проходит в несколько этапов:
5.1.7.1.1.23 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит динамизация функций системы по их количеству
Происходит переход от однофункциональных систем к многофункциональным.
Пример – трактор (Рисунок 359):

Рисунок 359 Tractor
Он может выполнять функции экскаватора, бульдозера, погрузчика и тягача.
5.1.7.1.1.24 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит динамизация функций системы по их объектам
Происходит переход от систем, обрабатывающих одно изделие, к системам, способным обрабатывать разные типы изделий.
Пример – ледоруб (Рисунок 360):

Рисунок 360 Ice-axe
Он может поддерживать (при ходьбе), удерживать (на крутом склоне) и задерживать (при падении) человека; будучи забитым в снег, служить точкой закрепления страховочной веревки; вырубать ступени на льду; служить опорой палатки; и т.п.
5.1.8 Закон повышения полноты ТС
• Формулировка закона
Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что системы, которые могут быть разбиты на 4 типовых функциональных блока: источник энергии, преобразователь энергии (трансмиссия), рабочий орган и систему управления (причем некоторые из этих блоков могут отсутствовать, а их функции выполняют элементы надсистемы), в процессе развития последовательно переходят к самостоятельному выполнению функций этих блоков.
• Характеристика закона
Данный закон имеет довольно ограниченное применение, хотя и обладает определенной предсказательной силой.
• Механизмы закона
Рассмотрим все механизмы на прмере летательных аппаратов.
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что создание новой системы обычно начинается с рабочего органа
На начальных этапах развития один из видов энергоносителей (окислитель) самолеты получали в готовом виде из окружающей среды (Рисунок 361):

Рисунок 361 Old aircraft
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития система берет на себя выполнение функций преобразователя энергии (трансмиссии)
Когда понадобилось летать выше и быстрее, двигателям стало не хватать окислителя. Поэтому самолеты обзавелись комрессорами, преобразующими воздух, поступающий из атмосферы, к виду, пригодному для использования (Рисунок 362):

Рисунок 362 Contemporary aircraft
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития система берет на себя выполнение функций источника энергии
Когда понадобилось летать еще быстрее, а также выйти за пределы атмосферы, пришлось отказаться от использования атмосферного воздуха и разместить запас окислителя непосредственно на борту ракеты (Рисунок 363):

Рисунок 363 Missile
o Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития система берет на себя выполнение функций системы управления
Произошел переход от управляемых ракет к самонаводящимся, а на самолетах появились и бурно развиваются автопилоты.
5.1.9 Закон вытеснения человека из ТС
• Формулировка закона
Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития сокращается количество функций, выполняемых в системе человеком.
• Характеристика закона
Этот закон имеет в основном отношение к системам, в которых можно в явном виде выделить такие типовые подсистемы, как рабочий орган, трансмиссия, источник энергии и система управления. Он является частным случаем (механизмом) Закона повышения полноты ТС, поскольку человек – это очень распространенный элемент надсистемы, на который обычно легче всего переложить функции, пока недоступные системе.
o Механизмы закона
5.1.9.1.1.1 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что до возникновения системы для удовлетворения определенной потребности человек выполняет функции на всех уровнях
Это нулевой этап – система отсутствует, человек выполняет все функции сам.
Пример – система для перевозки человека. Пока ее не было, человек ходил пешком.
5.1.9.1.1.2 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что создание новой системы приводит к вытеснению человека с исполнительного уровня
Система часто появляется как простое орудие – рабочий орган. Она берет на себя исполнительные функции. Человек служит для такой системы источником энергии, трансмиссией и системой управления.
Пример – велосипед. Первый велосипед изобрел барон фон Дрейз в Германии в 1816-1817 годах. Новая система представляла собой деревянную раму на двух колесах. Человек сидел на ней и передвигался, отталкиваясь ногами от земли (Рисунок 364):

Рисунок 364 Draisienne (hobby horse)
Как видим, это устройство почти полностью состоит из рабочего органа – колес. Функции источника энергии, трансмиссии и системы управления выполняет человек. Вообще-то импульс от человека к колесам передает рама, но считать ее полноценной трансмиссией как-то не хочется. Кроме того, если уж вдаваться в детали, то источником энергии являются ноги, а импульс к раме передается через, скажем так, седалище, так что в выполнении функций трансмиссии человек все же участвует.
5.1.9.1.1.3 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит вытеснение человека с уровня трансмиссии
Система берет на себя функции трансмиссии. Человек служит для нее источником энергии и системой управления.
В качестве примера продолжим анализ велосипеда. Почти через 50 лет, в 1865 году, в системе, наконец, появилась полноценная трансмиссия – педали, прикрепленные непосредственно к колесу (Рисунок 365):

Рисунок 365 Velocipede (boneshaker)
5.1.9.1.1.4 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит вытеснение человека с уровня источника энергии
Система обзаводится собственным источником энергии или получает энергию из надсистемы. Человек только управляет ею.
Пример – мопед, который впервые появился в 1910 году (Рисунок 366):

Рисунок 366 Motor bicycle
5.1.9.1.1.5 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит вытеснение человека из системы управления
Система переходит к самоуправлению или ею начинает управлять надсистема. Человек при этом отстраняется от оперативного управления и оставляет за собой только принятие решений.
Пример – наследник мопедов и самокатов, электро-скутер “Segway” (Рисунок 367):

Рисунок 367 Segway
Руля у него нет – человек просто держится за поручень. Балансирует скутер тоже сам – для этого у него есть гироскопы и компьютер. Принимая решение, куда ехать, человек инстинктивно наклоняет корпус в ту сторону; сенсоры скутера улавливают эти микро-движения, расшифровывают их и подают команду двигателям. Т.е. человек практически отстранен от управления – он только выбирает маршрут.
5.1.9.1.1.6 Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит вытеснение человека с уровня принятия решений
Система или ее надсистема начинают принимать решения самостоятельно. Человек вытесняется из системы и переходит к управлению надсистемой.
Пример – система автоматического пожаротушения (Рисунок 368):

Рисунок 368 Fire protection system
Такая система с помощью сенсоров сама определяет очаги возгорания и, никого не спрашивая, сама включает разбрызгиватели воды и другое оборудование.
5.2 ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ ЗРТС
1. Применить Закон повышения идеальности
• Выбрать механизм закона с учетом типа проекта, его целей и ограничений, а также этапа жизненного цикла.
• Сделать вывод о приоритетном (или допустимом) направлении совершенствования ТС в соответствии с выбранным механизмом.
2. Применить Закон повышения полноты частей ТС
• Если ТС и ее эл-ты не должны менять свои параметры (обычно положение в пространстве) на данном этапе жизненного цикла, закон не применять.
• Для остальных ТС выявить, какие функции выполняет надсистема.
• Поставить задачи по передаче этих функций элементам ТС. Учесть механизмы закона.
3. Применить Закон вытеснения человека
• Если не был применен закон повышения полноты частей ТС, закон не применять.
• Если в работе ТС не участвует человек, закон не применять.
• Для остальных ТС выявить, какие функции выполняет человек.
• Поставить задачи по передаче этих функций элементам ТС. Учесть механизмы закона.
4. Применить Закон неравномерности развития
• Выявить объекты для анализа:
Типовые блоки (рабочий орган, трансмиссия, источник энергии, система управления).
Ядро системы и сервисные подсистемы.
• Проверить выбранные объекты на степень равномерности развития (с учетом этапа жизненного цикла).
• Если неравномерность выявлена, сделать вывод о необходимости приоритетного развития отставшего объекта (или наоборот) в соответствии с механизмами закона.
• Использовать результаты на следующем шаге анализа.
5. Применить Закон повышения согласованности
• Выявить элементы, параметры которых, возможно, подлежат согласованию:
Объекты главной функции.
Объекты дополнительных функций.
Все элементы ТС.
Все элементы надсистемы, взаимодействующие с данными объектами.
Операции технологического процесса.
Неравномерно развитые объекты.
• Выбрать параметры этих объектов, нуждающиеся в согласовании.
Обязательно рассмотреть объекты, с которыми связаны ключевые недостатки.
Обязательно рассмотреть параметры, от которых зависят ключевые недостатки.
Обязательно рассмотреть объекты ГФ.
 Проверить типовые параметры.
При выборе объектов и параметров учесть механизмы закона.
• Для выбранных параметров сформулировать задачи согласования.
По возможности, задачи следует формулировать в виде противоречия.
• Если возможно, сделать выводы о желательном направлении дальнейшего анализа.
• Если возможно, сделать выводы о желательном направлении дальнейшего совершенствования ТС.
6. Применить Закон повышения управляемости
• Среди отобранных параметров выявить:
Меняющиеся во времени.
Имеющие заранее неизвестные значения.
• Для параметров, подлежащих согласованию с отобранными, сформулировать задачи повышения управляемости.
По возможности, задачи следует формулировать в виде противоречия.
Задачи следует формулировать с учетом механизмов закона.
Выбирать механизмы следует с учетом результатов предыдущего анализа.
• Если возможно, сделать выводы о желательном направлении дальнейшего анализа.
• Если возможно, сделать выводы о желательном направлении дальнейшего совершенствования ТС.
7. Применить Закон повышения динамичности
• Выявить объекты, параметры которых подлежат управлению.
• Для данных объектов сформулировать задачи динамизации.
По возможности, задачи следует формулировать в виде противоречия.
Задачи следует формулировать с учетом механизмов закона.
Выбирать механизмы следует с учетом результатов предыдущего анализа.
• Если возможно, сделать выводы о желательном направлении дальнейшего анализа.
• Если возможно, сделать выводы о желательном направлении дальнейшего совершенствования ТС.
8. Применить Закон перехода в надсистему
• Выявить объекты, улучшение работы которых невозможно из-за нарастающих негативных эффектов.
• Среди данных объектов отобрать те, требования к которым зависят от времени или положения в пространстве.
• Для данных объектов сформулировать задачи перехода к би- и полисистемам со сдвинутыми характеристиками, желательно частично свернутым.
По возможности, задачи следует формулировать в виде противоречия.
• Для оставшихся объектов сформулировать задачи перехода к однородным би- и полисистемам, желательно частично свернутым.
По возможности, задачи следует формулировать в виде противоречия.
• Выявить объекты, которые, по данным анализа, должны выполнять несколько разнородных функций, но выполняют только часть из них.
• С помощью функционально-ориентированного поиска найти объекты, хорошо выполняющие недостающие функции.
При поиске обязательно проверить элементы ТС и надсистемы.
• Выбрать среди выявленных объектов наиболее подходящие для объединения.
Критерии выбора: результаты предыдущего анализа, наличие ресурсов.
• Для выбранных объектов поставить задачи объединения разнородных ТС.
По возможности, задачи следует формулировать в виде противоречия.
• Выявить объекты, к которым предъявляются противоположные требования.
• Выразить эти требования в виде функций.
• С помощью функционально-ориентированного поиска найти объекты, хорошо выполняющие эти функции.
При поиске обязательно проверить элементы ТС и надсистемы.
• Выбрать среди выявленных объектов наиболее подходящие для объединения.
Критерии выбора: результаты предыдущего анализа, наличие ресурсов.
• Для выбранных объектов поставить задачи объединения инверсных ТС.
По возможности, задачи следует формулировать в виде противоречия.
9. Применить Закон оптимизации потоков
• Если анализ потоков не проводился, закон не применять.
• Если при анализе потоков не выявлено существенных недостатков, закон не применять.
• Выбрать потоки и их звенья, с которыми связаны существенные недостатки.
• Выбрать механизмы закона, которые имеет смысл применить для устранения недостатков.
Критерии выбора: результаты предыдущего анализа, наличие ресурсов.
• Поставить задачи оптимизации потоков в соответствии с выбранными механизмами.