3.3.6. Иерархическая структура систем.
Иерархический принцип организации структуры возможен только в многоуровневых системах (это большой класс современных технических систем) и заключается в упорядочении взаимодействий между уровнями в порядке от высшего к нижнему. Каждый уровень выступает как управляющий по отношению ко всем нижележащим и как управляемый, подчиненный, по отношению к вышележащему. Каждый уровень специализируется также на выполнении определенной функции (ГПФ уровня). Абсолютно жестких иерархий не бывает, часть систем нижних уровней обладает меньшей или большей автономией по отношению к вышележащим уровням. В пределах уровня отношения элементов равны между собой, взаимно дополняют друг друга, им присущи черты самоорганизации (закладываются при формировании структуры).
Возникновение и развитие иерархических структур не случайно, так как это единственный путь увеличения эффективности, надежности и устойчивости в системах средней и высокой сложности.
В простых системах иерархия не требуется, так как взаимодействие осуществляется по непосредственным связям между элементами. В сложных системах непосредственные взаимодействия между всеми элементами невозможны (требуется слишком много связей), поэтому непосредственные контакты сохраняются лишь между элементами одного уровня, а связи между уровнями резко сокращаются.
Типичный вид иерархической системы:
В табл. 1 приведены названия иерархических уровней в технике (Альтшуллер Г.С. в кн.: Дерзкие формулы творчества. Петрозаводск, "Карелия", 1987, с. 17-18).
Таблица 1
Уровень (ранг ТС) |
Название системы |
Пример |
Аналог в природе |
1 | Техносфера | Техника + люди + ресурсы + система потребления | Биосфера |
2 | Техника | Вся техника (все отрасли) | Фауна |
3 | Отрасль техники | Транспорт (все виды) | Тип |
4 | Объединение | Аэрофлот, автотранспорт, ж\д транспорт | Класс |
5 | Предприятие | Завод, метро, аэропорт | Организм |
6 | Агрегат | Локомотив, вагоны, рельсовый путь | Органы тела: сердце, легкие и т.д. |
7 | Машина | Локомотив, автомобиль, самолет | Клетка |
8 | Неоднородный механизм (совокупность узлов, позволяющая осуществлять перевод энергии и вещества из одного вида в другой) | Электростатический генератор, двигатель внутреннего сгорания | Молекулы ДНК, РНК, АФТ |
9 | Однородный механизм (совокупность узлов, позволяющая энергию и вещества не меняя их вида) | Винтовой домкрат, тележка, парусное оснащение, часы, трансформатор, бинокль | Молекула гемоглобина способная транспортировать кислород |
10 | Узел | Ось и два колеса (появляется новое свойство — способность качения) | Сложные молекулы, полимеры |
11 | Пара деталей | Винт и гайка, ось и колесо | Молекула, образованная разными радикалами, например: С2Н5-С=О | О-Н |
12 | Неоднородная деталь (при разделении образует неодинаковые части) | Винт, гвоздь | Несимметричная углеродная цепь: -С-С-С-С-С-С- | С |
13 | Однородная деталь (при разделении образует одинаковые части) | Проволока, ось, балка | Углеродная цепь: -С-С-С-С-С-С- |
14 | Неоднородное вещество | Сталь | Смеси, растворы (морская вода, воздух) |
15 | Однородное вещество | Химически чистое железо | Простое вещество (кислород, азот) |
- 1. Введение
- 2. Возникновение и развитие техники
- 2.1. Неизбежность возникновения техники
- 2.2. Схема развития орудий производства
- 2.3. Примеры из истории техники
- 2.3.1. Мельница
- 2.3.2. Изготовление волокнистых веществ.
- 2.3.3. Карандаш (и другие средства для рисования, письма).
- 2.3.4. Изобретение книгопечатания.
- 2.3.5. Зарождение системы связи (приема-передачи информации).
- 2.3.6. Возникновение и развитие паровой машины.
- 2.3.7. Колесо телеги
- 2.3.8. Поморский коч
- 3. Техническая система: понятие, определение, свойства
- 3.1. Общее определение тс
- 3.2. Функциональность
- 3.2.1. Цель - функция.
- 3.2.2. Потребность - функция.
- 3.2.3. Носитель функции.
- 3.2.4. Определение функции.
- 3.2.5. Иерархия функций.
- 3.3. Структура
- 3.3.1. Определение структуры.
- 3.3.2. Элемент структуры.
- 3.3.3. Типы структур.
- 3.3.4. Принципы построения структуры.
- 3.3.5. Форма.
- 3.3.6. Иерархическая структура систем.
- Основные свойства иерархических систем.
- 3). Нечувствительность верхних этажей к изменениям на нижних и наоборот, чувствительность нижних к изменениям на верхних.
- 3.4. Организация
- 3.4.1. Общее понятие.
- 3.4.2. Связи.
- 3.4.3. Управление.
- 3.4.4. Факторы разрушающие организацию.
- 3.4.5. Значение эксперимента в процессе улучшения организации.
- 3.5. Системный эффект (качество)
- 3.5.1. Свойства в системе.
- 3.5.2. Механизм образования системных свойств.
- 4. Законы развития технических систем
- 4.1. Общая часть
- 4.2. Законы как основа тртс
- 4.3. Закон полноты частей системы
- 4.3.1. Формулировка и основные понятия.
- 4.3.2. Критерий определения технических систем среди других технических объектов.
- 4.3.3. Примеры правильного определения частей системы.
- 4.4. Закон "энергетической проводимости" системы
- 4.4.1. Формулировка и основные правила применения при развитии тс.
- 4.4.2. Особенности использования закона при решении изобретательских задач.
- 4.5. Закон согласования ритмики частей системы
- 4.5.1. Формулировка и общие понятия.
- 4.5.2. Использование резонанса - согласование частоты внешнего действия (поля) с собственной частотой системы или ее элемента.
- 4.5.3. Согласование (рассогласование) ритмики работы частей системы.
- 4.5.4. Предотвращение или нейтрализация резонанса - рассогласование собственной частоты системы с частотой внешнего действия или организация противодействия.
- 4.5.5. Явление самосинхронизации вращающихся тел: вред и польза.
- 4.5.6. Согласование (рассогласование) частоты используемых полей.
- 4.5.7. Действие в паузах.
- 4.5.8. Использование колебаний и резонанса в задачах на измерение (обнаружение).
- 4.6. Закон динамизации технических систем
- 4.6.1. Формулировка закона и основные правила его применения.
- 1) Динамизация вещества системы.
- 2) Динамизация поля
- 4.6.2. Использование закона в изобретательской практике.
- 4.7. Закон увеличения степени вепольности системы
- 4.7.1. Формулировка закона и основные направления усложнения систем.
- 4.7.2. Образование цепного веполя.
- 4.7.3. Образование двойного веполя.
- 4.8. Закон неравномерности развития систем