Повышение идеальности технических систем осуществляется путем развертывания - увеличения количества и качества выполняемых полезных функций за счет усложнения системы, и свертывания — упрощения системы при сохранении или увеличении количества и качества полезных функций.
На всех этапах развития процессы развертывания и свертывания могут чередоваться, приходя на смену друг другу, частично или полностью перекрываться, действуя параллельно, то есть при общем развертывании системы отдельные ее подсистемы могут свертываться и наоборот.
Развертывание технической системы начинается с момента ее рождения, то есть создания функционального центра - основной функциональной цепочки из подсистем (элементов), способных в совокупности выполнить основную функцию системы, и продолжается сначала в рамках существующей конструктивной концепции, а затем и при ее изменении.
Функциональный центр создается путем объединения ранее самостоятельных систем (со своими функциями) и подсистем, специально созданных для работы в новой системе с целью получения нового системного свойства. При этом объединяются системы, дополняющие действие друг друга, а также компенсирующие (устраняющие, не допускающие) вредные функции.
Пример. Функциональный центр автомобиля — мотор, шасси с колесами, простейшее управление и запас горючего — по сути дела, скелет автомобиля, напоминающий современный картинг. Почти таким был первый автомобиль, построенный Бенцем. При его создании были объединены существовавшие к тому времени двигатель и коляска. Новыми подсистемами были рулевое управление и коробка передач.
При создании функционального центра должны быть выполнены следующие требования.
а) Все звенья основной функциональной цепочки должны быть хотя бы минимально жизнеспособны.
Пример. Самолет А. Ф. Можайского имел более совершенные, чем у самолета братьев Райт, фюзеляж и органы управления. Однако два элемента его функциональной цепи были принципиально нежизнеспособны. Это крылья — жесткие и плоские, то есть неспособные обеспечить необходимую подъемную силу, и паровые машины в качестве двигателей, имеющие слишком большой вес при малой тяге и неспособные поднять самолет. Многие элементы самолета братьев Райт были хуже и примитивнее, чем у самолета А. Ф. Можайского, но благодаря тому, что все они обладали минимальной жизнеспособностью, самолет летал.
б) Все звенья функциональной цепочки должны быть связаны между собой энергетической, вещественной, функциональной или информационной связью. В большинстве систем совмещаются разные виды связей.
Пример 1. Между отдельными инструментами в готовальне связь функциональная — все они предназначены для выполнения определенного набора функций.
Пример 2. Между радиоминой и ее взрывателем, расположенным за сотни километров, связь информационная (сигнал). При этом энергетическая связь не обязательна (командой на взрыв может быть, например, отсутствие сигнала).
Развертывание технической системы в процессе ее развития в рамках существующей конструкции происходит путем включения в систему дополнительных подсистем (элементов), повышающих качество выполнения основных функций, компенсирующих недостатки.
Пример. Введение в автомобиле элементов регулирования, например, гидравлической коробки передач, баллонов с регулируемым давлением, кузова, защищающего пассажиров, и т. п.
Развертывание технической системы происходит также за счет перехода в надсистему.
Свертывание технической системы проходит три последовательных этапа: минимальное, частичное и полное. Рождается техническая система минимально (в некоторых случаях частично) свернутой.
Минимальное свертывание технической системы — создание связей между исходными системами (превращающимися теперь в подсистемы), обеспечивающих появление системного эффекта при минимальном их изменении. В большинстве случаев связи носят временный характер, возможен возврат исходных систем к самостоятельному функционированию.
Пример. Книжный стеллаж, изготовленный из стандартных полок, скрепленных между собой.
Частичное свертывание - изменение подсистем с целью упрощения, подгонки друг к другу, при этом улучшается работа системы: уменьшаются потери, повышается надежность и т. п. Усиливаются связи между подсистемами, но возможность их выхода из системы нередко еще сохраняется, правда, с понижением эффективности работы.
Свертывание идет, как правило, в направлении, обратном развертыванию, — от периферии системы к ее функциональному центру (со вспомогательных, сервисных, защитных и т. п. подсистем, системообразующих элементов).
Полное свертывание - полное изменение подсистем, установление между ними неразрывных связей. Система становится более простой, выход из нее бывших подсистем становится невозможным. На этом этапе система со всеми ее подсистемами, связями и т. д. часто заменяется «умным» веществом, выполняющим нужные функции за счет использования разных физических, химических и других эффектов.
Пример 1. Радиоэлементы в интегральной микросхеме.
Пример 2. Использование для поддержания постоянной температуры в течение некоторого времени процесса плавления и затвердения вещества вместо сложных систем терморегуляций.
Полностью свернутая техническая система может продолжать развитие, включаться в различные надсистемы, снова развертываться при условии постоянного повышения идеальности.