Законы развития систем. ТРИЗ. Изд. 2-е, испр. и дополненное Петров Владимир
– во времени;
– в пространстве;
– по условиям.
В частности, может быть динамическое согласование.
На уровне систем согласование проводится между:
– системами;
– подсистемами;
– надсистемами;
– подсистемами с системой и надсистемой;
– системы с надсистемой и внешней средой;
– обратное согласование или рассогласование надсистемы и окружающей среды с системой и подсистемами.
При согласовании систем, прежде всего, необходимо согласовать ее структуру. К структуре, в частности, относятся форма, расположение отдельных элементов и их взаимодействие.
Структура системы определяется элементами и связями. Они могут быть:
– вещественные;
– энергетические;
– информационные.
Системные понятия структуры, ее элементов и связей, и их видов (вещество, энергия, информация) относятся так же к подсистемам, надсистеме и внешней среде.
Параметры могут быть:
– технические;
– эргономические;
– экономические;
– экологические;
– эстетические;
– социальные;
– политические и т. д.
К техническим параметрам относятся не только сугубо технические, но и физические, химические, математические, параметры надежности, т. е. все параметры, относящиеся к работоспособности системы. В частности, в качестве технических параметров могут рассматриваться частоты и ритмика. Таким образом, согласование ритмики частей системы относится к одному из видов параметрического согласования.
В общем случае согласование проводится по всем указанным выше структурным направлениям. Оно представляет собой комбинацию этих структурных направлений и поднаправлений закона согласования.
Согласование должно осуществляться по сложной морфологической структуре, в виде морфологической матрицы с подматрицами. Своего рода сочетание древовидного графа структуры и перебора всех вариантов на каждом из уровней графа в виде морфологической матрицы.
Разработкой системы законов, по нашим данным, занимались
Б. Злотин и А. Зусман172, Ю. Саламатов173, В. Петров и Э. Злотина174, С. Литвин и А. Любомирский, Г. Иванов175, А. Захаров176, И. Девойно177 и М. Рубин178.
Опишем наиболее полные и существенные, на наш взгляд, системы.
Система законов Б. Злотина и . Зусман179 содержала новые законы, например, «развертывание-свертывание», «согласование-рассогласование», «увеличение использования ресурсов», и механизмы выполнения каждого из законов (линии развития технических систем – всего 22 линии)180.
1. Эволюция ТС.
Создание системы 1 этап развития 2 этап развития 3 этап развития создание новой системы.
2. Вытеснение человека из ТС.
Исходная система вытеснение человека как индивида, при сохранении принципа действия вытеснение человеческого принципа действия, замена его машинным.
Вытеснение на одном уровне
Исходная система вытеснение из исполнительных органов вытеснение из преобразователя вытеснение из источника.
Вытеснение между уровнями
Исходная система вытеснение с исполнительного уровня вытеснение с уровня управления вытеснение с информационного уровня.
3. Увеличение степени идеальности ТС.
Исходная система совершенствование в рамках существующей концепции переход к принципиально новой системе.
4. Развертывание-свертывание ТС.
Развертывание:
Создание функционального центра включение дополнительных подсистем: повышение уровня иерархии путем дробления или повышение уровня иерархии путем перехода к надсистеме переход к ретикулярной системе.
Свертывание
Минимальное свертывание частичное свертывание полное свертывание.
5. Повышение динамичности и управляемости ТС.
Переход к мультифункциональности:
Нединамическая система система со сменными рабочими органами система с программным принципом осуществления функций система с изменяемыми рабочими органами.
Увеличение числа степеней свободы
Нединамическая система система, изменяющаяся механически: шарниры, механизмы, гибкие материалы и т. п. система, изменяющаяся на микроуровне: фазовые переходы, хим. превращения и т. п. система с изменяющимися полями.
Повышение управляемости
Неуправляемая система система с принудительным управлением система с самоуправлением.
Изменение степени управляемости
Статическая система система с несколькими устойчивыми состояниями (мультиустойчивая) динамически устойчивая система неустойчивая система.
6. Переход на микроуровень и к использованию полей.
Переход на микроуровень:
Макроуровень подсистема из деталей обобщенной формы полисистема из высокодисперсных элементов система на надмолекулярном уровне система на молекулярном уровне (химия) система на атомном уровне система с использованием полей.
Переход к высокоэффективным полям:
Механические поля (М) термомеханические (ТМ) тепловое поле (Т) термохимические (ТХ) химические взаимодействия (Х) электрохимические (ХЭ) электрические поля (Э) электромагнитные (ЭМ) магнитные поля (М).
Повышение эффективности действия полям:
Поле постоянное поле обратного знака, сочетание противоположно направленных полей (±) переменное поле (резонанс, стоячие волны и т. п.) импульсное градиентное поле суммарное действие разных полей.
7. Согласование – рассогласование ТС.
Несогласованная система согласованная система рассогласованная система система с динамическим согласованием-рассогласованием.
Виды согласования
Несогласованная система система с принудительным согласованием система с буферным согласованием система со свернутым согласованием.
Согласование взаимодействия инструмента с изделием
Действие по точкам действие по линиям действие по поверхности действие по объему.
Согласование ритмики рабочих движений при обработке
Несовместимость транспортного и технологического движений совместимость транспортного и технологического движений с согласованием скоростей совместимость транспортного и технологического движений с рассогласованием скоростей независимость и технологии от транспортного движения.
8. Дробление ТС.
Сплошной объект объект с частичными внутренними перегородками объект с полыми перегородками объект с частичным отделением отсеков объект с конструкцией типа штанги объект с частичным, связанными полями объект со структурной связью объект с программной связью частей система с нулевой связью частей.
9. Переход на микроуровень и к использованию полей.
Топливо:
Макроуровень подсистема из деталей обобщенной формы полисистема из высокодисперсных элементов система на надмолекулярном уровне система на молекулярном уровне (химия) система на атомном уровне система с использованием полей.
Топливо
Природное топливо «облагороженное» природное топливо (кокс, бензин и т. п.) синтетическое топливо (порох, водород и т. п.).
Окислитель
Воздух воздушное дутье кислород озон другие окислители ионизированные окислители.
Управление сгоранием
Неуправляемое горение управление подачей горючего, окислителя непосредственное управление процессом горения (катализаторы, поля).
Позже Б. Злотиным и А. Зусман была разработана методика «Directed Evolution»181, предназначенная для разработки прогноза развития систем. Она состоит из 5 этапов: сбор исторических данных, диагностики путей развития, синтеза идей, принятия решения и поддержки процесса развития. В работе детально описывается технология проведения каждого из этапов. В ней имеются обширные приложения, где, в частности излагаются и законы развития систем. В 2006 г. они разработали концепцию и методы управления развитием искусственных систем182, включающие банк эволюционных альтернатив (Bank of Evolutionary Alternatives). Банк состоит из 5 групп: универсальное развитие, биологическое развитие, развитие человеческой цивилизации, развитие искусственных систем, микроразвитие (изобретения и инновации).
Первую систему законов В. Петров предложил в 1976 г. по результатам анализа законов развития биологии и переноса их в технику183. Структура законов включала три группы: жизнеспособность (законы организации), эффективность и эволюция построения новых систем. В этой работе были введены и определены законы избыточности и
Полностью сформированная система законов была разработана к 1982 г., а опубликована в 1984 г.186. Механизмы закона увеличения степени идеальности были разработаны в 1982 г.187, а опубликованы в 1983 г.188
Данная классификация просуществовала до 1983 г.189 Менялось только содержание групп, количество законов, их формулировки и механизмы их исполнения.
Автор неоднократно обсуждал результаты исследований в Ленинградской школе ТРИЗ со своими коллегами и друзьями Волюславом Митрофановым, Борисом Злотиным, Эсфирь Злотиной, Семеном Литвиным, Игорем Викентьевым, Владимиром Герасимовым, Вадимом Канером и многими другими. Большую работу по анализу этих работ провел мой друг Борис Голдовский. Советы этих людей и их теоретические работы существенно повлияли на формирование взглядов автора на законы развития технических систем.
В 1984 г. автор изменил систему законов, разбив их на две группы: организации систем и их эволюции190. В этой работе излагалась также методика прогнозирования на основе законов развития технических систем и системного анализа. Она излагалась на примере развития судостроения и, в частности, подводных аппаратов. Методика рассматривала полный и экспресс-прогнозы. Экспресс прогноз проводился с помощью системы стандартов и законов развития технических систем. Полный прогноз предусматривал глубокие патентные исследования рассматриваемой области, смежных и ведущих областей и функциональное исследование патентов и технической литературы. Кроме того, определялись закономерности развития реально существовавших систем. В дальнейшем эта методика была уточнена и использована для прогнозирования развития сварки. Прогноз опирался на исследование 80 000 патентов191.
В 1986 г. автор начал разработку законов развития потребностей192 и функций193, что привело к качественно новому этапу в развитии системы законов, которая состояла из трех уровней: потребностей, функций и систем. Система прогнозирования так же включала эти три уровня. Разработка этой системы законов была завершена к 1987 г. и опубликована в 1989 г.194. Уточненная система законов развития технических систем была изложена в подготовленном учебнике195. Сегодняшнее представление В. Петрова заключается в том, что на только система законов должна иметь не только три указанные уровня законов, но и каждый закон должен содержать механизмы его применения и иметь тенденцию и антитенденцию их развития196. При прогнозировании развития системы необходимо учитывать экономические законы и тенденции развития маркетинга, а при продвижении системы на рынок необходимо дополнительно учитывать тенденции развития компании и рынка197.
К 1983 г. Б. Голдовским была разработана система закономерностей построения и развития ТС, включающая около 60 элементов, фрагменты которой были опубликованы в 1990 году.
В 1984 г. Ю. Саламатов совместно с И. Кондраковым опубликовали работу «Идеализация технических систем»198. Они предложили пространственно-временную модель эволюции технических систем (модель бегущая волна идеализации) на примере развития тепловой трубы. Модель показывала этапы развертывания и свертывания технических систем, используя конкретные законы. В дальнейшем система законов была усовершенствована199.
В работе С. Литвина и А. Любомирского была предложена иерархическая система законов, во главе которой был поставлен закон развития по S-образной кривой200.
Этому закону подчиняется закон повышения идеальности, а этому закону подчиняются законы:
– закон перехода в надсистему;
– закон повышения свернутости;
– закон повышения эффективности использования потоков;
– закон повышения согласованности;
– закон неравномерного развития частей технической системы;
– закон повышения полноты технической системы.
Закон повышения согласованности имеет подзакон – закон повышения управляемости, а этот закон имеет подзакон – закон повышения динамичности технических систем.
Закон повышения полноты технической системы имеет подзакон – закон вытеснения человека из технической системы.
В этой системе законы рассматриваются в зависимости от этапа развития технической системы в соответствии с S-образной кривой.
М. Рубин предложил систематизацию законов развития, состоящую из законов синтеза систем, законов развития систем и специальных законов развития, отражающих особенности данного типа систем: для технического вещества (техновещество), для функционирующих систем и для саморазвивающихся социально-технических систем201.
В 2011 г. М. Рубин предложил систему, содержащую следующие законы: закон повышения идеальности, закон перехода в надсистему, закон повышения полноты частей системы, закон неравномерного развития частей системы (противоречия), закон оптимизации потоков, закон повышения свернутости, закон вытеснения человека, закон повышения согласованности, закон повышения управляемости, закон повышения динамичности, развитие технических систем по S-образной кривой202.
Кроме того, Рубин приводит восемь линий развития:
1. Переход в надсистему и ее подсистемы (на микроуровень);
2. Линии коллективно-индивидуального использования систем;
3. Линия введения элементов (веществ);
4. Линия введения и развития полей взаимодействия;
5. Линия дробления и динамизации;
6. Линия согласования-рассогласования;
7. Линия развития систем в соответствии с S-образными кривыми;
8. Линии и тенденции развития программного обеспечения.
В 2015 г. М. Рубин предложил новую систему законов203.
1. Закон развития систем в направлении повышения уровня и эффективности захвата ресурсов.
2. Закон повышения системных связей и разнообразия полей взаимодействия и механизмов захвата в процессе эволюции систем.
3. Закон зависимости развития систем от доступных ресурсов.
4. Закон перехода от ресурсных к самоорганизующимся и к функциональным системам.
5. Закон перехода к формированию надсистемам (объединениям) и образованию или развитию подсистем.
6. Закон изменения внешней и внутренней среды системы при ее развитии;
7. Закон стремления к идеальным функциональным системам.
8. Закон сохранения структурной целостности и функциональной полноты систем.
9. Закон стремления систем к повышению степени их независимости от внешней среды.
10. Закон развития механизмов захвата от жестких к гибким, от постоянных к управляемым.
11. Закон развития через возникновение и разрешение противоречий требований.
12. Закон принципов разрешения противоречий при развитии систем в пространстве, во времени, системными переходами и в отношениях.
Велись работы по выявлению закономерностей развития нетехнических систем разными авторами:
– развитие научных систем – Г. Альтшуллер204, В. Митрофанов205, И. Кондраков206, В. Цуриков207, Г. Головченко208, Г. Иванов209, Б. Злотин и – А. Зусман210;
– развитие биологических систем описали – В. Петров211,
И. Захаров212, – В. Тимохов213;
– развитие окружающей среды (создание бесприродного технического мира – БТМ) – Г. Альтшуллер, М. Рубин214;
– развитие художественных систем – Ю. Мурашковский и
И. Мурашковска215, Р. Флореску216;
– развитие литературы (сказки) – А. Нестеренко217, (пословицы) С. Перницкий218, (анатомия сюжета) А. Молдавер219;
– развитие музыкальных форм – Э. Злотина220;
– развитие творческой личности – Г. Альтшуллер и И. Верткин221;
– развитие творческого коллектива – Б. Злотин, А. Зусман, Л. Каплан222;
– многоуровневневое непрерывное креативное образование – М. Зиновкана223;
– развитие педагогики – А. Нестеренко, В. Бухвалов224, А. Гин225;
– развитие фокусов – В. Л. Уральская и С. Литвин226;
– развитие журналистики227 и рекламы – И. Викентьев228;
– закономерности развития менеджмента и предвыборной борьбы – С. Фаер229;
– диалектика – В. Петров230, А. Лимаренко231.
Проблемами прогнозирования с использованием ТРИЗ занимались Г. Альтшуллер232, Б. Злотин и А. Зусман233, С. Литвин и
В. Герасимов, М. Рубин234, В. Петров и Э. Злотина235, И. Захаров236,
Н. Шпаковский237.
До настоящего времени, на наш взгляд, еще не сложилось единого представления о законах развития технических систем. Все эти работы описывают общие и различные моменты. Имеется несколько систем, описывающих законы развития технических систем. Наиболее удачные из них, на наш взгляд – это системы Г. Альтшуллера,
Б. Злотина и А. Зусман, С. Литвина и А. Любомирского, Ю. Саламатова, В. Петрова.
Новым шагом в развитии ТРИЗ как науки стал Саммит разработчиков ТРИЗ. В 2006 году он проводился по теме «Законы развития технических систем»238
Читать бесплатно другие книги:
