Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системное мышление формирование и развитие. Учебное пособие
.pdf
Глава 12. Законы развития технических систем: учимсяпрогнозировать
В этой главе мы сделаем самое большое, основополагающее
обобщение.
Коротко вспомним, что уже было. Поиски методов мышления,
с помощью которых можно было бы генерировать новые идеи,
привели Г.С. Альтшуллера в патентный фонд — в библиотеку, где
собрано описание продукта изобретательских идей. Анализ патент-
ного фонда показал, что развитие каждой конкретной технической системы происходит не потому, что появился гениальный
изобретатель, который захотел ее усовершенствовать, а потому,
что его идея соответствует вполне объективным законам, которым
подчиняется развитие всех технических (а в дальнейшем выяснилось — и всех искусственных) систем.
Так был сформулирован важнейший для всей методологии
творчества постулат ТРИЗ: технические системы развиваются по
объективно существующим законам; эти законы познаваемы, их
можно выявить и использовать для сознательного развития технических систем.
Было также определено и общее направление развития технических систем: в сторону повышения уровня их идеальности.
Понятно, что просто сделать такое заявление — явно недостаточно. Его нужно было подтвердить формулировками этих самых
«объективно существующих» законов.
Литература по ТРИЗ классифицирует законы развития технических систем по трем группам (Альтшуллер, 1979):
1. Статика — группа законов, определяющих критерии жизне-
способности новых технических систем. В соответствии с ними
сформулированы необходимые условия принципиальной жизнеспособности автономных систем (как технических, так и биологических):
а) наличие и хотя бы минимальная работоспособность ее ос-
новных частей;
б) сквозной проход энергии через систему к ее рабочему органу;
в) согласование собственных частот колебаний (или периодич-
ности действия) всех частей системы;
221
Часть 2. Системный подход втехнических системах
2. Кинематика — группа законов, характеризующих развитие
систем (независимо от конкретных технических и физических механизмов этого развития):
а) в направлении увеличения степени идеальности;
б) в направлении увеличения степени динамичности;
в) неравномерно — через возникновение и преодоление техни-
ческих противоречий;
г) до определенного предела, за которым система включается в
надсистему в качестве одной из ее частей; при этом развитие на
уровне системы резко замедляется или совсем прекращается, заменяясь развитием на уровне надсистемы.
3. Динамика — группа законов, отражающих тенденции разви-
тия современных систем:
а) развитие технических систем идет в направлении увеличения
степени управляемости:
— увеличивается количество управляемых связей;
— мобилизуются вещественно-полевые ресурсы (ВПР) за
счет более полного использования имеющихся и применения «даровых» веществ и полей;
— использование веществ и полей, которые позволяют без существенного усложнения реализовать новые физические эффекты, расширить функциональные возможности системы и тем самым повысить степень ее идеальности;
б) развитие современных технических систем идет в направлении увеличения степени дробления (дисперсности) рабочих органов. В особенности типичен переход от рабочих органов на макроуровне к рабочим органам на микроуровне.
Опыт поиска решения технических проблем и работа авторов в
качестве преподавателей с высококвалифицированной аудиторией технических специалистов (и в частности, замечания слушателей) показали, что в классификации смешаны законы и способы
их реализации: не могут быть законы «вообще» (кинематика) и законы на «сейчас» (динамика).
222
Глава 12. Законы развития технических систем: учимсяпрогнозировать
Нужна была альтернативная «конституция». Она была разработана М.И. Мееровичем в 1990–1991 гг. на основе законов, предложенных Г.С. Альтшуллером, и тоже состоит из трех частей.
В первую часть — «Общие законы» — вошли те принципы, которые составляют, если можно так выразиться, идеологию ТРИЗ, ее
сущность. Во вторую — законы синтеза системы, и в третью — законы развития технических систем.
Получилась следующая схема:
1. Общие законы.
1.1. Развитие любой технической системы идет в направлении
повышения уровня ее идеальности.
Следствие 1:
Техническая система идеальна, если ее нет, а функция системы
выполняется.
Следствие 2:
Повышение уровня идеальности системы происходит за счет
усложнения надсистем и/или увеличения числа вспомогательных
функций.
1.2. Развитие частей системы идет неравномерно — через воз-
никновение и преодоление технических противоречий.
1.3. Исчерпав возможности своего развития, техническая система или вырождается, или консервируется на определенном
уровне, или ее рабочий орган входит как подсистема в новую систему.
2. Законы синтеза системы.
2.1. Автономная система должна состоять из четырех мини-
мально работоспособных частей: рабочего органа, двигателя (источника энергии), трансмиссии и органа управления.
2.2. Связи между частями системы и сами ее части должны обеспечивать свободный проход энергии через всю систему.
2.3. Управление системой может осуществляться воздействием
на любую ее часть.
3. Законы развития системы.
Развитие технических систем происходит за счет:
3.1. согласования ритмики частей ТС;
223
Часть 2. Системный подход втехнических системах
3.2. динамизации рабочего органа на макро- и микроуровнях;
3.3. повышения числа управляемых связей;
3.4. структурирования;
3.5. перехода в надсистему;
3.6. увеличения числа дополнительных функций;
3.7. специализации — универсализации;
3.8. объединения альтернативных систем (Меерович, Шрагина,
2016).
Практически все, что вошло в эту схему, мы уже разбирали на
разных примерах и задачах. О переходе в надсистему мы тоже много говорили.
Конечно, изложенным здесь тема не исчерпывается, ведь переход в надсистему — один из основных путей развития ТС. Хочется остановиться еще на одном, очень перспективном варианте
развития, который предложили инженеры В.М. Герасимов и
С.С. Литвин.
Альтернатива — это противопоставление: или — или. Альтернативные ТС — это часть конкурирующих — параллельных — систем, т.е. систем, выполняющих одну и ту же функцию, но разными способами. Например, перевозку грузов по железной дороге
осуществляют паровозы, тепловозы и электровозы.
Но предоставим слово самим авторам: «Альтернативные технические системы (АС) — это такие конкурирующие системы,
которые имеют хотя бы одну пару противоположных достоинств и
недостатков, т.е. то, что хорошо у одной из них, у другой плохо, и
наоборот. АС как бы дополняют друг друга по какой-то паре характеристик. Речь идет о характеристиках, свойствах ТС, на базе
которых в ТРИЗ строится техническое противоречие: скорость,
устойчивость, прочность, мощность, точность, сложность, производительность, потеря вещества, энергии, информации, времени
и т.п.
Чаще всего альтернативные системы дополнительны по паре
характеристик, относящихся к двум разным группам: одна из АС
224
Глава 12. Законы развития технических систем: учимсяпрогнозировать
лучше выполняет главную функцию, зато другая — более простая
и дешевая»
16
.
Из шести приведенных в статье примеров рассмотрим один —
велосипедное колесо. Классическое колесо сделано на спицах,
оно прочное и легкое, но очень сложное в изготовлении: ручная
трудоемкая сборка, сложное оборудование для регулировки натяжения спиц. Дисковое колесо можно изготовить одним ударом
штампа, но: если оно, как колесо со спицами, легкое, то непрочное, а если прочное, то тяжелое. Поэтому колеса — со спицами и
дисковое — можно рассматривать как альтернативные системы.
При объединении одна из систем выбирается в качестве базовой: как правило, та, которая проще, дешевле и технологичнее.
И ставится цель: объединив достоинства систем, устранить их недостатки. (В нашем примере дисковое колесо, полученное штамповкой, должно обладать легкостью и прочностью колеса со спицами.) А затем по АРИЗу формулируется альтернативное ТП и
идет поиск механизмов его разрешения. Иногда для этого достаточно перенести свойство альтернативной ТС на базовую...
Как «работает» колесо со спицами? При сборке спицы предварительно натягивают так сильно, чтобы они всегда стремились работать на растяжение, отталкивая обод колеса, который под нагрузкой стремится сжаться.
В обычном дисковом колесе диск соединяет обод со втулкой,
поэтому диск должен быть толстый и прочный. Свойство спиц —
работать на растяжение — перенесли на дисковое колесо. В результате получилась конструкция: тонкие диски-диафрагмы при
креплении к втулкам натягиваются, как спицы, с помощью регулировочных винтов (рис. 12.2). По весу легче, по прочности — выше. Что и требовалось...
16
Герасимов В.М., Литвин С.С. Развитие альтернативных технических
систем путем их объединения в надсистему // Журнал ТРИЗ. ‒ 1990. ‒
№ 1. ‒ С. 12.
225
Часть 2. Системный подход втехнических системах
Рис. 12.2
Когда переноса свойства недостаточно, ищут ресурсы объединяемых систем. Как правило, они всегда находятся, это подтверждает и диапазон примеров в статье: бульдозерный нож к
трактору для подборки торфа; бытовая мясорубка; подшипник
скольжения; магнитопроводы трансформаторов... Ресурсы есть,
но обычно, по законам психологической инерции, их ищут только в «своей» системе: «При решении проблем «своей» ТС никому
не приходит в голову (к сожалению, АРИЗу тоже) «наворачивать» на нее еще и противоречия другой системы. А это как раз
тот случай ТРИЗной логики, когда кажущееся усложнение ситуации облегчает ее разрешение» (Герасимов, Литвин, 1990, С. 12).
Подобная статья, кстати, еще один пример стремительного и
эффективного развития ТРИЗ как науки: однозначная терминология, четкая логика построения алгоритма, красивые решения
реальных и разноплановых задач. И формулировка нового закона: «Развитие технических систем идет в направлении их объединения друг с другом с целью взаимного использования ресурсов
для дальнейшего совершенствования на уровне надсистемы».
226
Глава 12. Законы развития технических систем: учимсяпрогнозировать
Вас ничего не смущает? Есть одно маленькое «но», но это «но» не
техническое, а чисто методическое: является ли новое колесо надсистемой по отношению к предыдущим колесам? Едва ли... Скорее всего, это просто усовершенствованное колесо, в котором объединены
альтернативные свойства...
17
Чтобы закончить главу о законах, приведем один отрывок из книги Г.С. Альтшуллера «Найти идею». Этот отрывок можно условно назвать «Баллада о кирпиче и законах»:
«А вообще мне хотелось написать книгу о кирпиче, т.е. о ТРИЗ на
примере возможного развития обыкновенного кирпича. Все законы
развития технических систем приложимы к кирпичу. Скажем, переход к бисистеме: кирпич из сдвоенного вещества. С позиций ТРИЗ
тут ясно различимо техническое противоречие: надо ввести второе
вещество (закон есть закон!) и нельзя вводить второе вещество (система усложнится). Выход — использовать вещество «из ничего», пустоту, воздух. Кирпич с внутренними полостями: вес уменьшился,
теплоизоляционные качества повысились. Что дальше? Увеличение
степени дисперсности полостей: от полостей к порам и капиллярам.
Это уже почти механизм. Пористый кирпич, пропитанный азотистым материалом (по а. с. 283264), вводят в расплав чугуна, кирпич
медленно нагревается, происходит дозированная подача газообразного азота. Или: пористый кирпич пропускает газ, но задерживает открытое пламя (а. с. 737706) и воду (а. с. 657822). И снова переход к
бисистеме: можно заполнить капилляры частично (снова ввести «пустоту»), тогда появится возможность «гонять» жидкость внутри кирпича (внутреннее покрытие тепловых труб).
Далее слово «кирпич» следовало бы взять в кавычки, потому что
структура с капиллярами, содержащими жидкость, может оказаться
чем угодно: например, шариком в подшипнике по а. с. 777273 («Подшипник качения, содержащий внутреннее и наружное кольца с размещенными между ними полыми телами качения, частично заполненными теплоносителем, отличающийся тем, что с целью повыше-
17
В.М. Герасимов и С.С. Литвин согласились с этим мнением и следующей формулировкой: «Развитие технических систем путем объединения их альтернативных свойств».
227
Часть 2. Системный подход втехнических системах
ния долговечности подшипника путем обеспечения автоматической
балансировки массы тел качения, внутренняя поверхность каждого
тела качения имеет капиллярно-пористую структуру»).
В а. с. 1051026 предложен кирпич с капиллярами, заполненными
магнитной жидкостью: под действием магнитного поля жидкость
поднимается, создавая разрежение в вакуумном захвате. Такой «кирпич» — почти машина... Вообще, на уровне «кирпич с заполненными
жидкостью капиллярами» можно остановиться надолго. Количество
изобретательских возможностей здесь очень велико. Жидкость способна испаряться, создавая мощный охлаждающий эффект. Сепарироваться, фильтроваться, перемещаться... Поры и капилляры могут
быть одного размера, а могут менять диаметр, скажем, по длине «кирпича» — и тянуть вдоль него жидкость в сторону уменьшения диаметра капилляров (а. с. 1082768)...
Но пористый кирпич — это даже еще не микроуровень. Можно
задействовать группу молекул — магнитные домены. Молекулы, атомы, электроны... Представьте себе «кирпич» из нитинола, способный
при изменении температуры менять диаметр капилляров (и даже направление их сужения!). Это уже не «почти машина» — это просто
машина.
Три главные особенности просматриваются в «идеальном кирпиче»:
1. Полезную работу выполняют все уровни «кирпича» и вещества,
из которых он состоит. «Кирпич» работает на уровне камня, на уровне теплоизолирующих полостей, на уровне пор и капилляров, на
уровне кристаллической решетки, на молекулярном уровне и т.д.
2. Число уровней сравнительно невелико. Но на каждом уровне
можно задействовать десятки, сотни эффектов и явлений. Наконец,
поистине неисчерпаемые ресурсы повышения идеальности открываются при использовании взаимодействий между уровнями.
3. Усложняясь, «идеальный кирпич» приобретает свойства и
функции механизмов и машин. Чем сложнее «идеальный кирпич»,
тем шире набор управляемых свойств и универсальнее функции.
Словом, хотелось написать книгу о том, как кирпич становится
«идеальным кирпичом»
(Альтшуллер, 1986).
228
ЧАСТЬ 3.
От ТРИЗ— к ТРИС
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]