Закономерности свертывания функций

Развитие систем идет путем объединения (свертывания) функций.

Свертывание функций осуществляется устранением лишних и вредных функций. Такие операции могут проводиться определением нужной функции и путей ее осуществления, например, передачей этой функции другому элементу системы или надсистеме.

Приведем примеры на свертывание функций.

Пример 22. Расплавленный шлак (температура около 1000^оС), образуемый при выплавке чугуна, переливают в ковши на железнодорожной платформе и увозят на переработку. Следует иметь в виду, что переработка жидкого шлака экономически выгодна, переработка твердого шлака нерентабельна. Во время перевозки шлак охлаждается, и на поверхности расплава образуется твердая корка. Чтобы вылить шлак из ковша, в корке специальным копровым устройством пробивает два отверстия. При таком способе вылива 1/3 кокса остается в ковше. Затвердевший шлак выбивают из ковша с помощью отбойных молотков и отправляют в отвалы[9].

Вредная функция в данной задаче - застывание шлака. Ликвидировать эту вредную функцию было предложено двумя способами: или с помощью обогрева шлака, для чего предлагалась специальная система, или с помощью теплоизолятора в виде крышки.

Система обогрева оказалась очень энергоемкой, крышка предохраняла шлак от застывания, но она оказалась очень тяжелой. Для открытия и закрытия крышки необходимо было использовать подъемный кран или специальный домкрат. Кран должен ездить постоянно с ковшом, что неудобно и дорого. Разработка специализированного домкрата оказалась также сложной задачей.

Домкрат должен работать при очень большой температуре и в агрессивной среде.

Таким образом, необходимо свернуть и функцию теплоизоляции - функцию крышки. Эту функцию нужно передать имеющимся элементам системы, т.е. ковшу и шлаку. Застывшая корка шлака частично обеспечивает функцию теплоизоляции. При наличии корки шлак остывает значительно меньше, но появляется новая вредная функция - корка не пропускает шлак (не позволяет шлаку выливаться). Необходимо свернуть и эту вредную функцию, передав ее также имеющимся в системе элементам. Мы уже использовали корку, которая теперь выполняет полезную функцию теплозащиту. Но корка создает и вредную функцию - не пропускает шлак. Видимо, устранение этой вредной функции должна осуществлять корка. Это можно осуществить, если корку делать в виде пены. Пена хороший теплоизолятор, разрушается потоком шлака. Такую шлаковую пену делают, подавая в струю шлака при заливке в ковш струю воды[10].

Пример 23. При дуговой сварке электрод необходимо передвигать. Эта процедура проводится или вручную, или с помощью специального механизма. Свернем функцию передвижения. Предложено в разделку шва укладывать зигзагообразный электрод. По мере плавления электрода дуга перемещается сама[11].

Пример 24. Еще один пример на свертывание функции передвижения можно описать, вспомнив изобретение электрической свечи в 1876 г. П.Н.Яблочковым. Все изобретатели, пытавшиеся применить принцип электрической дуги, открытый в 1802 г. В.В.Петровым, располагали электроды так, что по мере их сгорания электроды необходимо было придвигать друг к другу. Это требовало сложных устройств (регуляторов), которые делали электрическое освещение с помощью дуговых фонарей неудобным и дорогим.

П.Н.Яблочков решил свернуть функцию передвижения электродов.

Он расположил электроды параллельно и поместил между ними электроизоляционную прокладку.

Функция перемещения электрода при дуговой сварке решена другим образом[12]. Вдоль шва ставят электроды на расстоянии не более пятна действия дуги. Ток к электродам подключают постепенно. Дуга перемещается от электрода к электроду. Свернуть функцию перемещения сварочного электрода можно еще одним способом - перемещать только дугу. Решение, осуществляющее перемещение дуги магнитным полем[13].

 

Таким образом, СВЕРТЫВАНИЕ ФУНКЦИЙ может проводиться следующими путями:

§ ликвидацией ненужных или вредных функций (задача о шлаке);

§ передача функции другой части системыилинадсистеме (задача о шлаке);

§ выполнением необходимого действия заранее, или заменой процесса на более прогрессивный, (а.с. 66582, 285740 и свеча Яблочкова);

§ выявление более общей функции и определение других путей ее осуществления, не требующих выполнения первоначальной функции (перемещение дуги вместо электрода - а.с. 172932, 221867);

§ выделение необходимой (специальной) функции из системы или подсистемы и формирование на ее основе специализированные системы (специальные суда, станки).

Для функции измерения или обнаружения более общая функция - изменение, т.е. свертывание функций измерения или обнаружения - это производство необходимого изменения. В соответствии со стандартом на решение изобретательских задач 4.1.1 из системы 76 стандартов[14] функция измерения или обнаружения заменяется функцией изменения.

Пример 25. При появлении трещины в трубе, необходимо определить, где эта трещина находится. Свертываем функцию обнаружение - не определяем, где находится трещина, а сразу решаем задачу об ее заделке. Заделать трещину, не зная ее местоположения, можно с помощью химического эффекта. На внешний слой трубы наносится раствор соли металла, а по трубе пускается газ аммиак. При их соединении происходит реакция, выделяющая вещество заделывает трещину[15].

Возможно и некоторое отступление - частичное свертывание функции обнаружения: одновременное обнаружение и изменение.

Пример 26. Необходимо обнаружить и заделать течь в холодильнике, использующим в качестве хладагента фреон. По трубе проводят горелкой и в месте течи пламя изменяет цвет. Запаивают до тех пор, пока не восстановится цвет пламени.

В наиболее свернутом (общем) виде функции можно выделить следующие функции как различные виды преобразований, например: преобразование (переработку), передачу (обмен), хранение (задержку) и управление этими функциями.

Определение более общей (главной функции) можно проводить в следующей последовательности[16]:

1. Определение основной функции в решаемой задаче.

2. Определение недостатков, связанных с выполнением основной функции в решаемой задаче.

3. Определение системы, в которую входит рассматриваемая задача.

4. Определение основной функции системы.

5. Определение недостатков, связанных с выполнением основной функции системы известным способом.

6. Определение надсистемы, в которую входит рассматриваемая система.

7. Определение основной функции надсистемы.

8. Определение недостатков, связанных с выполнением основной функции надсистемы известным способом.

В случае необходимости определяют наднадсистемы и далее аналогично пунктам 6-8 и т.д. Наиболее общую функцию называют главной функцией.

Под недостатками понимается не только вредные, но и ненужные и лишние функции, воздействие или бездействие (холостой ход, простой и т.д.). Сюда же могут быть отнесены излишняя масса, габариты и энергопотребление.

Определение недостатков при формулировке главной функции проводится для того, чтобы устранить их, свертыванием этих вредных функций.