Понятие об идеальной ТС

Рост потребностей общества, опережающий возможности их удовлетворения, приводит к необходимости постоянного повышения эффективности машин, механизмов - техничес­ких систем. Каков же предел повышения эффективности?

Таким пределом будет то состояние системы (реально недостижимое), при котором полезный результат есть, а за­траты равны нулю. Назовем такую ТС абсолютно идеальной технической системой. Это понятие позволяет увидеть те стороны ТС, которые в первую очередь необходимо улучшать для ее развития [6, 24]. В пределе можно считать, что если рассматривается машина, то идеальная ее эффективность наступает тогда, когда машины нет, а работа совершается.

Идеальный процесс - результат получается без самого про­цесса - мгновенно. Идеальное вещество - набор полезных свойств без самого вещества.

Под эффективностью системы здесь понимается отноше­ние функционального эффекта (полезного результата систе­мы) к затратам.

Для приближения электрических машин к идеальным их стремятся выполнять с большей частотой вращения ротора, а изоляцию обмоток выполнять как можно тоньше и с наиболь­шей теплопроводностью. Для получения идеального процес­са ведется постоянная борьба за снижение затрат времени на протекание самого процесса. Так, процесс перевозки груза или пассажиров требует постоянного увеличения скорости движения транспортных средств. Например, французский поезд TGV развивает скорость 270 километров в час [25].

Понятие об идеальной ТС - одно из важнейших для те­ории изобретательства и поиска технических решений. Это понятие позволяет резко сузить поле поиска, сделав его бо­лее целенаправленным. Чем точнее изобретатель представ­ляет себе идеальную ТС, тем быстрее и более направленно ведется поиск на одном основном направлении. Одна из за­кономерностей развития ТС - повышение степени идеаль­ности, позволяет сформулировать принципы идеальности, определяющие направление движения мысли к построению эффективной ТС. Принципы идеальности могут быть сфор­мулированы следующим образом [6]:

- получение полезного результата от действия или при помощи средства без самого действия или средства («получить даром»);

- в каждый момент времени и в каждом месте ТС должны быть только те свойства и процессы, которые обеспечи­вают получение полезного результата («ничего лишне­го»);

- максимальное использование свойств и процессов ТС и ее окружения, устранение потерь и отходов («из лиш­него - максимальную пользу»);

- минимизация затрат времени на получение полезного ре­зультата («получить сразу, мгновенно»).

В соответствии с первым принципом - «получить да­ром»- целесообразно использовать выходы соседних ТС и окружения. Например, обогрев торговых помещений теп­лом, выделяемым холодильником с хранимыми в них про­дуктами; использование возобновляемых источников энер­гии: ветра, солнца, волн, приливов и отливов. На транспорте - использование рекуперативного торможения локомотива и поезда, т.е. такого торможения, при котором тяговый элек­тродвигатель (ТЭД) переходит в режим генератора с отдачей электрической энергии в контактную сеть. Это приводит к экономии энергии на 8-15%.

Второй принцип - «ничего лишнего» -требует создания ТС, лишенных всякой избыточности. Это достигается за счет специализации частей системы ТС, а части системы, работа­ющие в изменяющихся условиях, должны иметь повышен­ную динамичность. Каждая часть ТС должна соответствовать условиям ее работы. Например, в электрических машинах стальной магнитопровод выполняется шихтованным, если через него проходит изменяющийся во времени магнитный поток, и массивным, если поток постоянен. Функциональ­ный динамизм обеспечивается за счет использования смен­ных элементов. Например, грузо-пассажирский электровоз может работать, перевозя поезда вагонов с пассажирами или поезда грузовых вагонов.

Третий принцип - «из лишнего - максимальную поль­зу» - предполагает максимальное использование резервов ТС, так как неизбыточных ТС не бывает. Например, этот принцип предполагает снижение потерь энергии, полное ис­пользование неполезных выходов, максимальное использо­вание времени для рабочих процессов.

Четвертый принцип идеальности - «получить сразу, мгновенно» - предполагает повышение эффективности про­цессов в ТС. Кроме интенсификации процессов, возможно совмещение операций в пространстве и во времени, сокра­щение числа операций. Например, одновременная работа на нескольких станках, использование при изготовлении дета­лей точного литья, штамповки и др.

Постоянное применение принципов идеальности позво­ляет максимизировать эффект ТС. Принцип идеальности находит применение при проведении функционально-стои­мостного анализа (ФСА), позволяет выявить резервы факти­ческой системы путем сравнения ее с идеальной. Сложность ТС постоянно растет, увеличивается их универсальность, их динамизм и формы движения материи (от макро - к микро­уровню, от механического движения к физическому, хими­ческому и биологическому движению материи). Но основ­ными факторами, постоянно воздействующими на процесс развития ТС, являются требования:

- увеличения функционального эффекта;

- повышения эффективности (идеальности) ТС.

Остальные направления и закономерности (специализа­ция, универсализация, усложнение, упрощение ТС, переход на микроуровень) действуют периодически, чаще всего при обострении противоречий.