Законы и закономерности

Если удается свернуть и систему управления, передав  ее функции рабочему органу, он становится саморегулируемым

И, наконец, происходит полное свертывание системы, при котором  ее главные функции либо передается в надсистему, либо вообще отменяется за ненадобностью.

3.4 Закон перехода в надсистему

Закономерность развития технических систем, заключающаяся  в том, что в процессе развития по мере исчерпания внутренних ресурсов техническая система объединяется с другими системами и продолжает свое развитие в надсистеме.

Это один из наиболее сильных  и часто применяемых законов, имеющий множество механизмов.

 

 

 

 

 

Механизмы закона:

 

  1. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития конструктивные отличия между объединяющимися системами все более нарастают

В соответствии с данным механизмом, системы объединяются в  следующем порядке:

•   Однородные системы (однородные - значит, одинаковые);
•   Системы со сдвинутыми характеристиками (отличающиеся друг от друга по какому-либо параметру);
•   Альтернативные системы (по-разному устроенные и обладающие взаимно противоположными парами достоинств и недостатков);
•   Альтернативные системы, одна из которых - инертная (инертная система практически неспособна выполнять требуемую главную функцию, но зато свободна от недостатка, присущего парной ей активной системе).

 

 

  2. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития отличия по главной функции между объединяющимися системами все более нарастают

Виды объединяющихся систем:

•   Конкурирующие системы (имеющие одинаковые или близкие главные функции);
•   Родственные системы (выполняющие разные главные функции, имеющие объединяющий параметр);
•   Разнородные системы (выполняющие разные главные функции, ничем не связанные между собой);
• Инверсные системы (выполняющие противоположные функции).

 

 

 Объединение родственных систем

В зависимости от вида объединяющего параметра, родственные  системы делятся на следующие  подвиды:

• Системы, родственные по объекту главной функции;

 

Пример - плазменно-механическая обработка (Рисунок 3.12):

Рисунок 3.12 Плазменно-механическая обработка

 

Сущность процесса плазменно-механической обработки (токарной, строгальной) заключается в разупрочнении обрабатываемого материала на глубину резания за счет теплового воздействия плазменной дуги, горящей между обрабатываемым изделием и электродом, находящимся внутри плазмотрона. При этом глубина воздействия дуги выбирается таким образом, чтобы разупрочненный слой удалялся резцом в процессе резания. В результате значительно повышается подача, а следовательно, и производительность черновой обработки, особенно труднообрабатываемых твердых металлов, конструкционных и инструментальных сталей, титана и заготовок, имеющих литейные и ковочные корки или нагартованные слои.

Так вот, в данном случае плазмотрон и резец имеют разные ГФ - один нагревает металл, другой его  удаляет, однако объект ГФ у них один и тот же - металл заготовки. Поэтому эти системы и объединились.

 

• Системы, родственные по технологическому процессу;
• Системы, родственные по условиям применения.

 

 

  3. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития глубина объединения систем все более нарастает

Виды систем, получающихся в результате объединения исходных ТС:

• ТС с "нулевой связью" (система с нулевой связью образуется из неизменившихся в процессе объединения исходных систем, действующих независимо друг от друга);
• ТС с "логической связью"(система с логической связью образуется из исходных систем, хотя и не изменившихся в процессе объединения, но расположенных и/или действующих согласованно);

Системы с логической связью

В подавляющем большинстве  это несколько единиц технологического оборудования, последовательно реализующего различные стадии какого-либо технологического процесса. Хотя конструктивно они самодостаточны и не поменялись от того, что их встроили в техпроцесс, но расположены в строго определенном порядке, а иногда и работают в согласованном темпе.

Пример - печь для нагрева  заготовок и пресс для горячей штамповки (Рисунок 3.13):

Рисунок 3.13 Пресс и печь

 

 

 

Конструктивно они независимы, но стоят друг за другом и работают согласовано.

 

 

• Частично свернутые ТС (частично свернутая система образуется из исходных систем, у которых парные однородные элементы свернуты с передачей полезных функций одному из них).
• Полностью свернутые ТС (полностью свернутая система образуется из исходных систем, все элементы одной из которых свернуты с передачей их полезных функций элементам второй)

 

  4. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития количество объединяющихся систем все более нарастает

Виды систем, получающихся в результате объединения исходных ТС:

• Бисистемы (образовавшиеся в результате объединения двух систем);
• Полисистемы (образовавшиеся в результате объединения нескольких систем).

3.5 Закон повышения полноты ТС

Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что системы, которые могут быть разбиты на 4 типовых функциональных блока: источник энергии, преобразователь энергии (трансмиссия), рабочий орган и систему управления (причем некоторые из этих блоков могут отсутствовать, а их функции выполняют элементы надсистемы), в процессе развития последовательно переходят к самостоятельному выполнению функций этих блоков.

Механизмы закона:

1. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что создание новой системы обычно начинается с рабочего органа

На начальных этапах развития один из видов энергоносителей (окислитель) самолеты получали в готовом  виде из окружающей среды (Рисунок 3.14):

Рисунок 3.14 Старинный самолет

2.Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития система берет на себя выполнение функций преобразователя энергии (трансмиссии)

Когда понадобилось летать выше и быстрее, двигателям стало не хватать окислителя. Поэтому самолеты обзавелись комрессорами, преобразующими воздух, поступающий из атмосферы, к виду, пригодному для использования (Рисунок 3.15):

Рисунок 3.15 Современный самолет

3. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития система берет на себя выполнение функций источника энергии

Когда понадобилось летать еще быстрее, а также выйти за пределы атмосферы, пришлось отказаться от использования атмосферного воздуха и разместить запас окислителя непосредственно на борту ракеты (Рисунок 3.16):

Рисунок 3.16 Ракета

4. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития система берет на себя выполнение функций системы управления

Произошел переход от управляемых ракет к самонаводящимся, а на самолетах появились и бурно развиваются автопилоты.

3.6 Закон вытеснения человека из ТС

Закономерность развития технических систем, заключающаяся  в том, что в процессе развития сокращается количество функций, выполняемых  в системе человеком.

Этот закон имеет  в основном отношение к системам, в которых можно в явном виде выделить такие типовые подсистемы, как рабочий орган, трансмиссия, источник энергии и система управления. Он является частным случаем (механизмом) Закона повышения полноты ТС, поскольку человек - это очень распространенный элемент надсистемы, на который обычно легче всего переложить функции, пока недоступные системе.

Механизмы закона:

1. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что до возникновения системы для удовлетворения определенной потребности человек выполняет функции на всех уровнях

Это нулевой этап - система  отсутствует, человек выполняет  все функции сам.

Пример - система для перевозки  человека. Пока ее не было, человек ходил  пешком.

2. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что создание новой системы приводит к вытеснению человека с исполнительного уровня

Система часто появляется как простое орудие - рабочий орган. Она берет на себя исполнительные функции. Человек служит для такой  системы источником энергии, трансмиссией и системой управления.

Пример - велосипед. 

3. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит вытеснение человека с уровня трансмиссии

Система берет на себя функции трансмиссии. Человек служит для нее источником энергии и системой управления.

4. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит вытеснение человека из системы управления

Система переходит к  самоуправлению или ею начинает управлять надсистема. Человек при этом отстраняется от оперативного управления и оставляет за собой только принятие решений.

5. Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития происходит вытеснение человека с уровня принятия решений

Система или ее надсистема начинают принимать решения самостоятельно. Человек вытесняется из системы  и переходит к управлению надсистемой.

Пример - система автоматического пожаротушения (Рисунок 3.17):

Рисунок 3.17 Система автоматического пожаротушения

Такая система с помощью  сенсоров сама определяет очаги возгорания и, никого не спрашивая, сама включает разбрызгиватели воды и другое оборудование.

3.7 Закон повышения эффективности использования потоков вещества, энергии и информации

Закономерность развития технических систем, содержащих потоки вещества, энергии и информации, заключающаяся в том, что в  процессе развития происходит повышение  эффективности использования этих потоков.

Исторически сначала  Г.С.Альтшуллер сформулировал Закон  минимальной энергетической проводимости, гласивший, что для обеспечения  минимальной работоспособности  ТС все звенья, передающие энергию  от источника энергии в оперативную  зону выполнения главной функции (обычно подразумевалось, что это трансмиссия и рабочий орган) должны иметь некую минимальную проводимость. Этот закон относился к так называемой группе законов статики, т.е. описывающих начальные условия существования системы.

Затем Игорь Гриднев выдвинул идею распространить этот закон на весь период жизни системы. При этом он установил, что в процессе развития ТС проводимость ее частей, несущих потоки энергии, обычно возрастает, и выявил механизмы, обеспечивающие это повышение проводимости. Поэтому данный закон получил название "Закон повышения энергопроводимости". Довольно быстро он был распространен также на потоки вещества и информации, и название вновь изменилось - теперь оно звучало как "Закон повышения проводимости потоков вещества, энергии и информации", а в сокращенном виде - просто "Закон повышения проводимости потоков".

Параллельно развивался аналитический  инструмент, основанный на этом законе, а именно Анализ потоков. В его  рамках были выявлены особые виды потоков - вредные (выполняющие вредные функции в системе или надсистеме) и паразитные (всякого рода утечки, приводящие к потерям). Соответственно выяснилось, что развитие систем идет не только путем повышения проводимости полезных потоков, но и снижения проводимости вредных и паразитных, для чего существуют особые механизмы (часто зеркально-симметричные механизмам повышения проводимости полезных потоков).

А в дальнейшем было установлено, что  эффективность систем может быть повышена и такими манипуляциями  с полезными потоками, которые не связаны с повышением их проводимости. Более того, нашлись даже механизмы повышения эффективности систем, приводящие к снижению интенсивности полезных потоков и, соответственно, снижению необходимой проводимости каналов для этих потоков.

Добавление вновь выявленых механизмов вынудило еще раз менять название закона. По идее, лучше всего суть дела выражает название "Закон оптимизации потоков". Однако в ТРИЗ термин "оптимизация" имеет отрицательные коннотации, связанные с тем, что при решении задач с противоречием "оптимизацией" называется поиск компромисса, справедливо (во многих случаях) отвергаемый как тупиковый; правильным подходом при этом считается поиск решения, разрешающего противоречие. Поэтому пришлось остановиться на более громоздком названии "Закон повышения эффективности использования потоков".

Механизмы закона:

Существует три основных тренда:

1. Повышение позитивного эффекта полезных потоков

• Повышение проводимости полезных потоков
• Повышение эффективности использования полезных потоков

2. Снижение негативного эффекта вредных потоков

• Снижение проводимости вредных потоков
• Снижение повреждающей способности вредных потоков

3. Снижение негативного эффекта паразитных потоков

• Снижение проводимости паразитных потоков
• Снижение затрат на паразитные потоки

Рассмотрим каждый механизм в отдельности.

• Повышение позитивного эффекта полезных потоков

Закономерность развития технических систем, заключающаяся в том, что в процессе развития повышается позитивный эффект полезных потоков.