Законы развития систем Владимир Михайлович Петров
Это самое полное изложение законов развития систем. Книга содержит методику получения перспективных идей, прогноза развития систем и обхода конкурирующих патентов.
Материал иллюстрируется около 500 примерами и 500 рисунками.
Книга предназначена для всех, кто занимается инновациями, преподавателей университетов, студентов, изучающих теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), инженерное творчество, системный подход и инновационный процесс, а также руководителей предприятий и бизнесменов.
Законы развития систем
ТРИЗ
Владимир Петров
ISBN 978-5-4490-9985-3
Петров В. М.
ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.
Монография переиздается по вышедшей в 2013 году книге[1 - VLADIMIR PETROV. THE LAWS OF SYSTEM EVOLUTION. Berlin: TriS Europe GmbH, 646 pages, published in Russian. INNOVATOR (06) 01/2013, ISSN 1866 -4180. ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.Монография. Тель-Авив, 2013 -646 с.].
Книга уникальна. Это единственное самое полное изложение законов развития систем. С такой подробностью законы развития систем еще не были изложены ни в одной книге. Книга содержит методику прогнозирования - это основа эффективной методики получения перспективных идей, прогноза развития систем и обхода конкурирующих патентов, которая имеет ощутимые преимущества перед существующими подходами.
Материал иллюстрируется около 500 примерами, около 500 схемами и рисунками.
Книга предназначена для широкого круга читателей, интересующихся или занимающихся инновациями. В первую очередь она предназначена научным работникам, инженерам и изобретателям, решающим творческие задачи. Она может быть полезна преподавателям университетов, аспирантам и студентам, изучающим теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), инженерное творчество, системный подход и инновационный процесс, а также руководителям предприятий и бизнесменам.
Особый интерес книга может представлять для патентных поверенных.
Книга посвящается светлой памяти самых близких мне людей:
Учителю, коллеге и другу ГЕНРИХУ АЛЬТШУЛЛЕРУ
и жене и соратнику ЭСФИРЬ ЗЛОТИНОЙ.
ВЛАДИМИР ПЕТРОВ
Предисловие
…ВСЯКИЙ ЗАКОН ПРИРОДЫ ЕСТЬ ОГРАНИЧЕНИЕ РАЗНООБРАЗИЯ.
РОСС У. ЭШБИ
ЗАКОН ЕСТЬ ОТРАЖЕНИЕ СУЩЕСТВЕННОГО В ДВИЖЕНИИ УНИВЕРСУМА.
В. И. ЛЕНИН[2 - ЛЕНИН В. И ФИЛОСОФСКИЕ ТЕТРАДИ. - Полн. собр. соч. 5-е изд., М.: Политиздат, 1979. Т. 29. C. 137]
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР писал: «ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РАЗВИВАЮТСЯ ЗАКОНОМЕРНО. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭТИ ПОЗНАВАЕМЫ, ИХ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ СОЗНАТЕЛЬНОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СТАРЫХ И СОЗДАНИЯ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ПРЕВРАТИВ ПРОЦЕСС РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ В ТОЧНУЮ НАУКУ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. ЗДЕСЬ И ПРОХОДИТ ГРАНИЦА МЕЖДУ МЕТОДАМИ АКТИВИЗАЦИИ ПЕРЕБОРА ВАРИАНТОВ И СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИЕЙ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ(ТРИЗ)»[3 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, C. 34]. «НАДО ЗНАТЬ И ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»[4 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, С. 86].
Законы развития технических систем представляют собой фундамент, на котором строится теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) и который обеспечивает эффективный поиск инновационных решений.
Законы используются также для развития сильного (изобретательского) мышления и прогнозирования развития технических систем.
Монография уникальна. Это единственное самое полное изложение законов развития технических систем. С такой подробностью законы еще не были изложены ни в одной книге. Материал иллюстрируется около 500 примерами, около 500 схемами и рисунками.
Книга предназначена научным работникам, инженерам и изобретателям, решающим творческие задачи. Она может быть полезна преподавателям университетов, аспирантам и студентам, изучающим теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), инженерное творчество, системный подход и инновационный процесс.
Благодарности
Я премного благодарен моему учителю, коллеге и другу Генриху Альтшуллеру, прежде всего, за то, что он создал основу теории развития технических систем - законы их развития, за то, что имел счастье общаться и обсуждать с ним некоторые материалы данной книги.
Очень многим я обязан Эсфирь Злотиной - моей жене и соратнику по ТРИЗ. Долгие годы мы с ней совместно разрабатывали различные материалы по ТРИЗ, в том числе обсуждали первоначальные материалы этой работы.
Хотелось бы выразить искреннюю благодарность своим друзьям и коллегам Волюславу Митрофанову, Борису Голдовскому, Геннадию Иванову, Марату Гафитулину, Михаилу Рубину, Юрию Горину, Андрею Ефимову, Александру Кынину, Юрию Федосову, Науму Фейгенсону, Олегу Фейгенсону, Александру Кашкарову, Леониду Чечурину, Эдуарду Курги, Михаилу Шустерману, Милославе Зиновкиной, Виктору Тимохову, Сергею Фаеру, Людмиле Семеновой, Елене Гусевой, Галине Тереховой, Елене Редколис (Россия); Анатолию Гину, Игорю Девойно, Георгию Северинецу (Беларусь); Борису Злотину, Алле Зусман, Семену Литвину, Александру Любомирскому, Сергею Яковенко, Валерию Цурикову, Леониду Каплану, Валерию Прушинскому, Светлане Вишнепольской, Владимиру Просянику (США); Юрию Бельскому (Австралия); Павлу Ливотову (Германия); Валерию Сушкову (Нидерланды); Пейсаху Амнуэлю, Якову Скиру (Израиль) за ценные советы и замечания, высказанные при составлении книги, и особенно Борису Голдовскому, Милославе Зиновкиной, Виктору Тимохову, Галине Тереховой, Елене Редколис (Россия) и Рае Кузьменко (Израиль), за редакторскую работу, а также многим другим, кто оказал
поддержку и помощь при работе над этой книгой.
Введение
ОСНОВА ТРИЗ - законы развития технических систем. Они представляют взаимосвязанную структуру законов, закономерностей и тенденций развития техники.
Прежде чем рассматривать законы развития технических систем, ответим на часто встречающиеся возражения: Законов развития техники не может быть. Технику развивают люди по своему желанию, это случайный процесс.
Безусловно, технику развивает человек.
Первые «изобретения» делал древний человек, используя природу. Для охоты ему не хватало сил, и он прибегнул к помощи дубины, для обработки шкур он начал применять острый камень и т. п. Так он начал удовлетворять свои первые потребности. Эти «инструменты» ломались или не совсем удовлетворяли его, и он совершенствовал их, а старые больше не использовались… Таким образом, даже в те далекие времена действительность диктовала, какую технику следовало оставить, а какой умереть. В дальнейшем эти условия становились все более жесткими.
Жизнь технической системы зависит от очень многих факторов: среды, в которой она работает, ее эргономических, экологических, экономических и прочих характеристик.
На следующем этапе исправляют недостатки неудачной системы. Кроме того, потребности человека постоянно растут. Для их удовлетворения разрабатываются новые технические системы, которые конкурируют друг с другом.
Выживают только системы с наилучшими характеристиками. Таким образом, осуществляется «естественный отбор» - процесс эволюции технических систем. Этот процесс подобен естественному отбору в природе. Если проанализировать историю развития конкретных систем, можно получить закономерности их развития, а, обобщив закономерности - получить законы. Именно такую работу проделал Генрих Альтшуллер, исследовав сотни тысяч патентов.
Подобный процесс свойственен и для другим искусственным системам.
Из трех миров человеческого творчества - НАУКИ, ТЕХНИКИ, ИСКУССТВА - наука первой лишилась ореола личностной исключительности. Она изучает ОБЪЕКТИВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ, и путь ее развития предопределен.
В отличие от исследователей (людей науки), многие люди, развивающие технику (изобретатели) даже не подозревают о существовании каких-либо закономерностей в ее развитии.
Между тем, смысл творчества в науке и технике очень близок: ЦЕЛЬ НАУКИ - добыча знаний о свойствах материи, ЦЕЛЬ ТЕХНИКИ - использование этих свойств для удовлетворения потребностей человека и общества.
1. История законов развития технических систем
Данный раздел написан по материалам исследований, которые автор собирал для разработки законов развития технических систем.
Впервые эта работа была сделана в 1973 году. В дальнейшем автор периодически пополнял эти материалы[5 - ПЕТРОВ В. ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. В.ИСТОРИЯ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2008. - 35 с. - Электронная библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Вып. 1. Июль 2008. РУБИН М. С. СИСТЕМЫ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Аналитический обзор. - Развитие инструментов решения изобретательских задач: Сборник трудов конференции. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Вып.2. - СПб.:СПГПУ, 2008, С. 225 -236.]. Они использовались автором для чтения лекций по законам развития технических систем.
СОДЕРЖАНИЕ
1.1.ВВЕДЕНИЕ
1.2.ИССЛЕДОВАНИЯ ПО РАЗВИТИЮ ТЕХНИКИ
1.5.РАЗРАБОТКА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ В ТРИЗ
1.6.ВЫВОДЫ
1.1. Введение
Преимущественно материал излагается в хронологическом порядке. В некоторых местах этот порядок нарушен для лучшего понимания отдельных направлений и логики изложения.
Эти материалы могут использоваться в курсах история развития ТРИЗ и законов развития систем. Они могут быть полезны и будущим исследователям развития систем.
Автор умышленно не дает оценки работам, упомянутым в данной главе, чтобы каждый читатель мог сделать свои выводы.
1.2. Исследования по развитию техники
Разработка законов развития технических систем велась уже достаточно давно. Первую, известную автору, работу по законам развития техники написал Г. Гегель в параграфе «Средство» работы «Наука логики»[6 - ГЕГЕЛЬ Г. Ф. НАУКА ЛОГИКИ. Кн.3. Соч., т. 6. - М.: Соцэкгиз, 1939.]. «Техника механическая и химическая потому и служит целям человека, что ее характер (суть) состоит в определении ее внешними условиями (законами природы)»
В 1843 г. В. Шульц описал прототип ЗАКОНА ПОЛНОТЫ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ. Он писал, что «можно провести границу между орудием и машиной: заступ, молот, долото и т. д., системы рычагов и винтов, для которых, как бы искусно они ни были сделаны, движущей силой служит человек… все это подходит под понятие орудия; между тем плуг с движущей его силой животных, ветряные мельницы следует причислить к машинам»[7 - WILHELM SCHULZ «DIE BEWEGUNG DER PRODUKTION». Eine geschichtlich-statistische Abhandlung zur Grundlegung einer neuen Wissenschaft des Staats und der Gesellschaft». Zurich und Winterthur, 1843, p. 38 (В. Шульц. «Движение производства. Историко-статистическое исследование для обоснования новой науки о государстве и обществе». Цюрих и Винтертур, 1843, C. 38).].
Чуть позже некоторые законы развития техники были описаны
К. Марксом и Ф. Энгельсом.
К. Маркс описал эти законы в разделе «Развитие машин»[8 - МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность», C. 382 -396.]: «… различие между орудием и машиной устанавливают в том, что при орудии движущей силой служит человек, а движущая сила машины - сила природы, отличная от человеческой силы, например, животное, вода, ветер и т. д.»[9 - МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность», С. 383.]. Далее К. Маркс пишет: «Всякое развитое машинное устройство состоит из трех существенно различных частей: машины -двигателя, передаточного механизма, наконец, машины-орудия, или рабочей машины. Машина-двигатель действует как движущая сила всего механизма. Она или сама передает свою двигательную силу или как паровая машина, калорическая машина, электромагнитная машина и т. д., или же получает импульс извне, от какой-либо готовой силы природы, как водяное колесо от падающей воды, крыло ветряка от ветра и т. д. Передаточный механизм,
состоящий их маховых колес, подвижных валов, шестерен, эксцентриков, стержней, передаточных лент, ремней, промежуточных приспособлений и принадлежностей самого разного рода, регулируют движения, изменяет, если это необходимо, его форму, например, превращает из перпендикулярного в круговое, распределяет его и переносит на рабочие машины. Обе эти части механизма существуют только затем, чтобы сообщить движение машине-орудию, благодаря чему она захватывает предмет труда и целесообразно изменяет его. … Первоначально „машина-орудие“ (рабочая машина) представляла в очень измененной форме, все те же аппараты и орудия, которыми работают ремесленник или мануфактурный рабочий, но это уже орудия не человека, а орудия механизма, или механические орудия»[10 - МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность», С. 383 -384.].
Некоторые дополнительные материалы можно найти в работах
Ф. Энгельса по истории развития военной техники и ведения воин. Это работы 1860 -1861 гг., в частности: «О нарезной пушке», «История винтовки», «Оборона Британии», «Французская легкая пехота» и др.[11 - Указанные работы опубликованы в: МАРКС К., ЭНГЕЛЬС Ф. СОЧИНЕНИЯ. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1959, Т. 15.]. Некоторые зачатки законов развития техники и ее взаимодействия с человеком и обществом изложены в работах К. Маркса[12 - МАРКС К., ЭНГЕЛЬС Ф. ИЗ РАННИХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ. - М.: Госполитиздат, 1956, С. 566, 595. МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. С. 188 -190.].
Определенным вкладом в понимание техники и ее законов было создание «философии техники»[13 - Философия техники: история и современность Этот термин ввел немецкий ученый Эрнест Капп. В 1877 г. он выпустил книгу «Основные линии философии техники»[14 - KAPP E. GRUNDLINITN EINER PHILOSOPHIE DER TECHNIC. Braunschweig, 1877.]. Основное развитие этого течения проходило в начале XX в. Развитием «философии техники» занимались немецкие ученые Ф. Дессауер[15 - DESSAUER F. TECHNISCHE KULTUR.Munchen, 1908. DESSAUER F. PHILOSOPHIE DER TECHNIK.Bonn, 1927. DESSAUER F. MENSCH UND TECHNIK.Darmstadt, 1952. DESSAUER F. STREIT UM DIE TECHNIC.Frankfurt/M., 1956.], М. Эйт[16 - EYTH M. POESIE UND TECHNIC.Berlin, 1908.], М. Шнейдер[17 - SCHNEIDER M. UBER TECHNIC, TECHNISCHE DENKEN UND TECHNISCHE WIRKUNGEN.Nurnberg, 1912.] и др. В России эту тематику разрабатывал П. К. Энгельмейер. В 1911 году он выпустил книгу «Философия техники»[18 - ЭНГЕЛЬМЕЙЕР П. К. ФИЛОСОФИЯ ТЕХНИКИ. Вып. 1 -4. СПб., 1912.]. Все эти работы обсуждали теоретические и социальные проблемы техники и технического прогресса.
П. К. Энгельмейер в первом выпуске «Философия техники» дает обзор идей о технике, во втором показывает связь техницизма с философией, а последние два выпуска посвящены человеческой деятельности и техническому творчеству.
Вопросами истории техники, классификации и определения понятий техники занимались многие ученые в различных странах К. Туссман[19 - TESSMAN K. ZUR BESTIMMUNG DER TECHNIK AIS GESELLSCHAFTLICHE ERSCHEINUNG.«Deutsche Zeitschrift fur Philosophie», 1967, Nr.5.] и И. Мюллер[20 - MULLER J. ZUR BESTIMMUNG DER BEGRIFFE «TECHNIK» UND «TECHNISCHE GESETZ».«Deutsche Zeitschrift fur Philosophie», 1967, Nr.12.] (в Германии), В. И. Свидерский[21 - СВИДЕРСКИЙ В. И. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ В ОБЪЕКТИВНОМ МИРЕ. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1965.], А. А. Зворыкин[22 - ЗВОРЫКИН А. А. О НЕКОТОРЫХ ВОПРОСАХ ИСТОРИИ ТЕХНИКИ. - Вопросы философии, 1953, №6.], И. Я. Конфедератов[23 - КОНФЕДЕРАТОВ И. Я. ПРЕДМЕТ И МЕТОД ИСТОРИИ ТЕХНИКИ. - Материалы к семинарским занятиям по истории техники. Вып. 1. М., 1956.], С. В. Шухардин[24 - ШУХАРДИН С. В. ОСНОВЫ ИСТОРИИ ТЕХНИКИ. - М.: Изд-во АН СССР, 1961.] (в России) и др. В 1962 г. был выпущен фундаментальный труд по истории техники[25 - ЗВОРЫКИН А. А., ОСЬМОВА Н. И., ЧЕРНЫШЕВ В. И., ШУХАРДИН С. В. ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ. - М.: Соцэкгиз, 1962. - 772 с.]. Вопросы философии науки и техники изложены
в книге с аналогичным названием[26 - СТЕПИН В. С., ГОРОХОВ В. Г., РОЗОВ М. А. ФИЛОСОФИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ.М.: Контакт-альфа, 1995. и СТЕПИН В. С., ГОРОХОВ В. Г., РОЗОВ М. А. ФИЛОСОФИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ.М.: Гардарика; 1999. - 400 с. ISBN 5-7762-0013-X Понятия и определения
Приведем некоторые определения.
ЗАКОН - ВНУТРЕННЯЯ СУЩЕСТВЕННАЯ И УСТОЙЧИВАЯ СВЯЗЬ ЯВЛЕНИЙ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩАЯ ИХ УПОРЯДОЧЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ.[27 - ЗАКОН - Философский словарь -СУЩЕСТВЕННОЕ, УСТОЙЧИВОЕ, ПОВТОРЯЮЩЕЕСЯ ОТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ЯВЛЕНИЯМИ. Закон выражает связь между предметами, составными элементами данного предмета, между свойствами вещей, а также между свойствами внутри вещи. Но не всякая связь есть закон. Связь может быть необходимой и случайной. ЗАКОН - ЭТО НЕОБХОДИМАЯ СВЯЗЬ. Он выражает существенную связь между сосуществующими в пространстве вещами. Это закон функционирования[28 - ЗАКОН - Большая Советская Энциклопедия. Т. 9. - М.: Советская энциклопедия, 1972, С. 305. - необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Понятие закон родственно понятию сущности. Существуют три основные группы законов: специфические, или частные (напр., закон сложения скоростей в механике); общие для больших групп явлений (напр., закон сохранения и превращения энергии, закон естественного отбора); всеобщие, или универсальные, законы. Познание закона составляет задачу науки[29 - ЗАКОН -
Универсальная энциклопедия. существующаянеобходимая связь между явлениями, внутренняя существенная связь между причиной и следствием[30 - ЗАКОН -Словарь русского языка:в 4-х т./АН СССР, Ин-т рус. яз.; По ред. А. П. Евгеньевой, - 3-е изд. стереотип. - М.: Русский язык, 1985 - 1988. Т. I. А - Й. 1985. 696 с. - С. 530.].
ЗАКОН, не зависящая ни от чьей воли, объективно наличествующая непреложность, заданность, сложившаяся в процессе существования данного явления, его связей и отношений с окружающим миром[31 - ЗАКОН -Толковый словарь русского языка. это переход от эмпирических фактов к формулировке сущности изучаемых процессов.
3аконы существуют ОБЪЕКТИВНО, независимо от сознания людей.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ОБЩЕСТВЕННАЯ,объективно существующая, повторяющаяся, существенная связь явлений общества, жизни или этапов исторического процесса, характеризующая поступательное развитие истории[32 - АНДРЕЕВА Г. А. ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ОБЩЕСТВЕННАЯ. - Большая Советская Энциклопедия (далее БСЭ) (В 30 томах). Изд. 3-е. Т. 9. - М.: Советская Энциклопедия, 1972, С. 307.].
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ОБЩЕСТВЕННАЯ, повторяющаяся, существенная связь явлений общественной жизни или этапов исторического процесса. Закономерность общественная присуща деятельности людей, а не есть нечто внешнее по отношению к ней. Действие закономерности общественной проявляется в виде тенденций, определяющих основную линию развития общества[33 - ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ОБЩЕСТВЕННАЯ -Универсальная энциклопедия. объективными законами; существование и развитие соответственно законам[34 - ЗАКОНОМЕРНОСТЬ -Словарь русского языка:в 4-х т./АН СССР, Ин-т рус. яз.; По ред. А. П. Евгеньевой, - 3-е изд. стереотип. - М.: Русский язык, Т. I. А - Й. 1985. С. 530.].
В. П. Тугаринов дает следующее определение закона: «Закон есть такая взаимосвязь между существенными свойствами или ступенями развития явлений объективного мира, которая имеет всеобщий и необходимый характер и проявляется в относительной устойчивости и повторяемости этой связи»[35 - ТУГАРИНОВ В. П. ЗАКОНЫ ОБЪЕКТИВНОГО МИРА, ИХ ПОЗНАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ. - Л.: Изд-во Ленигр. ун-та, 1954. - 196 с.].
«Понятие «закон» служит для обозначения существенной и необходимой, общей или всеобщей связи между предметами, явлениями, системами их сторонами или другими составляющими в процессе существования и развития. Эти связи и отношения объективны. Законы науки являются их отражением в человеческом сознании.
Понятие «закономерность» отличается от закона по своему содержанию и принятому употреблению. Довольно часто, говоря о закономерности того или иного явления, подчеркивают тем самым только то обстоятельство, что данный процесс или данное явление не случайно, а подчинено действию определенного закона или совокупности законов. Последнее особенно характерно для закономерности, которая по своему содержанию шире закона и обозначает также совокупное действие ряда законов и его итоговый результат.
Различие между законами и закономерностями, не исключающие, а подразумевающие частичное совпадение содержания этих понятий»[36 - МЕЛЕЩЕНКО Ю. С. ТЕХНИКА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ. - Л.: Лениздат, 1970, 248 с. - С. 163.].
История возникновения и формирования понятия закона подробно описана Л. А. Друяновым[37 - ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ: Кн. Для внеклас. Чтения. 8 -10 кл. - М.: Просвещение, 1982. - 112 с. - С. 13 -17.]. Кроме того, он выделяет две черты, присущие закону, а описывает четыре (иерархия этих черт и выделение текста выполнены автором статьи):
- СУЩЕСТВЕННАЯ СВЯЗЬ.«Объективныйзакон… - это существенная связь явлений (или же сторон одного и того же явления). Объективный закон относится не к отдельному объекту, а к совокупности объектов, составляющих определенный класс, вид, множество, определяя характер их „поведения“ (функционирования и развития) … Поскольку… в природе действуют существенные связи (объективные законы), ее поведение не является случайным, хаотичным; она функционирует и развивается закономерным образом и наряду с изменчивостью, ей присущи относительная устойчивость и гармоничность»[38 - ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 19.].
- НЕОБХОДИМОСТЬ. «…всякий объективный закон (закон природы) носит необходимый характер; закон, закономерная связь всегда является в тоже время необходимой связью, которая, в отличие от случайной связи, при наличии определенных условий неизбежно должна иметь место (произойти, наступить) … Следовательно, существенная закономерная связь (закон) является в то же время и необходимой связью. Другими словами, необходимость - это важнейшая черта закона, закономерности. Всякий закон природы представляет собой, таким образом, выражение необходимого характера существенных связей в объективном мире»[39 - ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 20.].
- ВСЕОБЩНОСТЬ. «Другая важнейшая черта всякого объективного закона - его всеобщность. Любой закон природы присущ всем без исключения явлениям или объектам определенного типа или рода… Всеобщность - это, следовательно, вторая важнейшая черта объективных законов, законов природы. Поскольку всякий закон носит необходимый и всеобщий характер, поскольку он осуществляется всегда и везде, когда и где для этого имеются схожие объекты и соответствующие условия, постольку, следовательно, закономерные связи будут устойчивыми, стабильными, повторяющимися… Закон инвариантен относительно явлений»[40 - ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 20 -22.].
- ПОВТОРЯЮЩИЙСЯ ХАРАКТЕР. «Легко видеть, какое значение имеет существование стабильности, повторяемости, порядка в природе для человека, для науки и практической деятельности людей. Если бы в природе ничего не повторялось и происходило всякий раз по-новому, ни человек, ни животные не могли бы приспособиться к окружающим условиям, стала бы невозможна целесообразная деятельность, научное познание, да и сама жизнь… Поскольку повторяемость, упорядоченность… составляют важную характеристику объективных законов, научные поиски закономерных связей в природе начинаются обычно с констатации повторяемости определенной стороны или свойства изучаемых объектов… Следовательно, науку интересуют не любые повторяющиеся связи объектов, а лишь такие, которые носят в то же время существенный характер, т. е. ее интересуют существенные повторяющиеся связи»[41 - ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 22 -24.].
«…можем определить объективный закон (закон природы) как существенную связь, которая носит необходимый, всеобщий, повторяющийся (регулярный) характер»[42 - ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 24.].
Б. С. Украинцев сформулировал общие особенности объективных законов техники[43 - УКРАИНЦЕВ Б. С. СВЯЗЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ НАУК В ТЕХНИЧЕСКОМ ЗНАНИИ. - Синтез современного научного знания. - М.: Наука, 1973. С. 77 -90 (С. 84 -86).]:
- ЦЕЛЕОСУЩЕСТВЛЕНИЕ - РЕАЛИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.«Все технические сооружения или устройства, а также их части, создаются целесообразно цели, то есть таким образом, чтобы, функционируя, они выполняли роль средства достижения цели человека. Поэтому все технические законы по своей сущности являются законы целеосуществления».
- УПРАВЛЯЕМОСТЬ ТЕХНИКИ ЧЕЛОВЕКОМ. «Законы (техники) объединяются принципом сопряжения возможностей техники с возможностями человека или иначе говоря, принципом управляемости техники человеком».
- ПРИНЦИП ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ.«…новая конструкция должна быть такой, чтобы ее можно было изготовить при помощи существующих средств производства и на основе имеющихся навыков производства, как исходных моментов дальнейшего технического прогресса».
- ЭФФЕКТИВНОЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ТЕХНИКИ.«Законы техники являются также законами эффективного функционирования технических средств достижения общественных и личных целей… Если общественная ценность трудовых, материальных и энергетических затрат на создание и функционирование техники превосходит общественную ценность результатов ее применения в качестве искусственного материального средства целеосуществления, то данная техники малоэффективна и общество нуждается в другой технике, удовлетворяющей требованиям и принципам эффективности техники».
- СООТВЕТСТВИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИМ ВОЗМОЖНОСТЯМ ОБЩЕСТВА. «Законы техники имеют еще один общий момент, выражаемый принципом соответствия техники экономическим возможностям общества на данной ступени его развития».
А. И. Половинкин сформулировал требования, которым должны удовлетворять законы техники[44 - ПОЛОВИНКИН А. И. ЗАКОНЫ СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ (Постановка проблемы и гипотезы). Учебное пособие. - Волгоград: Волгоградский политехнический институт, 1985, 208 с. - С. 12 -13.]:
- Формулировка закона техники должна быть по форме лаконичной, простой, изящной, а по содержанию отвечать данным выше определениям закона.
- Формулировка закона техники должна быть обобщенной и отражать очень большое число известных и возможных факторов. Иначе говоря, закон должен допускать эмпирическую проверку на существующих или специально полученных факторах, имеющих количественную или качественную форму. При этом формулировка закона должна быть настолько четкой, что два человека, независимо подбирающие и обрабатывающие фактический материал, должны получить одинаковые результаты проверки.
- Формулировка закона техники должна не только констатировать: «что?, где?, когда?» происходит (то есть упорядочить и сжато описать факты), но еще, по возможности, дать ответ на вопрос «почему?» так происходит. В связи с этим заметим, что в науке немало существовало и существует эмпирических законов, которые не отвечают на вопрос «почему?» или отвечают на него частично. И, по-видимому, почти нет научных законов (в виду локального характера их действия), которые отвечают на вопрос «почему?». На все вопросы обычно отвечает теория, опирающаяся на несколько законов.
- Формулировка закона техники должна быть автономно независимой, то есть к законам будем относить такие обобщенные высказывания, которые не могут быть логически выведены из других законов техники. Выводимые обобщения будем относить к закономерностям техники.
- Формулировка закона техники должна учитывать взаимосвязи: «техника - предмет труда», «человек - техника», «техника - природа», «техника - общество».
- Формулировка закона техники должна иметь предсказательную функцию, то есть предсказывать новые неизвестные факты, которые могут быть более или менее очевидными, а иногда необычными, парадоксальными.
- Формулировка всех законов техники должна иметь четко определенную единую понятийную основу.
В данной книге будем рассматривать законы развития систем. В связи с этим дадим определение системы и некоторых понятий связанных с ней.
СИСТЕМА[45 - Подробнее см. СИСТЕМА -БСЭ и СИСТЕМА - материал из Википедии.](от лат. systema, от греч. ???????, «составленный», целое, составленное из частей; соединение) - множество ЭЛЕМЕНТОВ, взаимосвязанных и взаимодействующих между собой, которые образуют единое целое, обладающее СВОЙСТВАМИ, не присущими составляющим его элементам, взятым в отдельности.
Такое свойство называют СИСТЕМНЫМ ЭФФЕКТОМ или ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬЮ.
ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬ(от англ. Emergent - возникающий, неожиданно появляющийся) в теории систем - наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих ее подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств ее компонентов; синоним - «системный эффект».[46 - ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬ - материал из Википедии.]
Часто такое свойство так же называют СИНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ(от греч. ???????? - вместе действующий) - возрастание эффективности деятельности в результате интеграции, слияния отдельных частей в единую систему за счет так называемого системного эффекта[47 - СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ - материал из Cybernetics Wiki.].
Например, обмен вещами не приводит к синергетическому эффекту, так как их остается тоже количество. Обмен идеями приводит к синергетическому эффекту, так как в результате у одного человека идей становится больше.
СИНЕРГ?Я (греч. ???????? - сотрудничество, содействие, помощь, соучастие, сообщничество; от греч. ??? - вместе, греч. ????? - дело, труд, работа, действие) - суммирующий эффект взаимодействия двух или более факторов, характеризующийся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы[48 - СИНЕРГИЯ - материал из Википедии.]
ЦЕЛОСТНОСТЬ[49 - Подробнее см. ЦЕЛОСТНОСТЬ - БСЭ.] -характеристика системы, выражающая автономность и единство системы, противостоящей окружению. Она связана с функционированием системы и присущими ей закономерностями развития.
Целостность не абсолютное, а относительное понятие, поскольку система имеет множество связей с окружающими объектами и внешней средой и существует лишь в единстве с ними.
СВОЙСТВО[50 - СВОЙСТВО - БСЭ.] -сторона (атрибут) системы. Оно определяет различие или общность предмета с другими предметами.
Свойство обнаруживается в ОТНОШЕНИИ подсистем в системе, поэтому всякое свойство относительно. Свойства существуют объективно, независимо от человеческого сознания.
ОТНОШЕНИЕ[51 - Подробнее см. ОТНОШЕНИЕ - БСЭ.] -взаимосвязь, взаимозависимость и соотношение элементов системы. Это мысленное сопоставление различных объектов и их сторон.
ПРИМЕР 1.1. ПРЕДЛОЖЕНИЕ(в языке).
Предложение состоит из слов и способа построения предложения - грамматики.
Ни один из этих элементов не обладает свойством выразить мысль. Соединенные в единую систему - предложение, приобрел новое свойство - мысль - СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ.
Предложение - ЦЕЛОСТНО. Оно автономно и имеет свои закономерности развития - развитие грамматики.
В предложении показана взаимосвязь отдельных слов, их СВОЙСТВА, обнаруживаемые в их ОТНОШЕНИИ друг к другу.
Системам свойственно понятие ИЕРАРХИИ.
ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ:
- собственно СИСТЕМА;
- ее ПОДСИСТЕМЫ;
- НАДСИСТЕМА;
- ВНЕШНЯЯ СРЕДА.
ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ
ПРИМЕР 1.2. ТЕЛЕФОН.
СИСТЕМА - телефон.
ПОДСИСТЕМЫ: микрофон и наушник, клавиатура, дисплей, память и т. п.
НАДСИСТЕМА - АТС, телефонные сети и т. д.
ВНЕШНЯЯ СРЕДА - чаще всего помещение, воздух.
ПРИМЕР 1.3. АВТОМОБИЛЬ.
СИСТЕМА - автомобиль.
ПОДСИСТЕМЫ: колеса, двигатель, бензобак, система управления и т. п.
НАДСИСТЕМА - дороги, автозаправочные станции, автостоянки, система управления движением и т. д.
ВНЕШНЯЯ СРЕДА - открытое пространство и атмосферные явления.
Законы мы будем рассматривать:
- дляАНАЛИЗА СУЩЕСТВУЮЩИХ ИСКУССТВЕННЫХ(антропогенных) СИСТЕМ;
- СОЗДАНИЯ (СИНТЕЗА) ИСКУССТВЕННЫХ СИСТЕМ.
АНТРОПОГЕННАЯ СИСТЕМА[52 - БАЛАШОВ Е. П. ЭВОЛЮЦИОННЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ. - М.: Радио и связь, 1985, С. 7.] (от греч. anthropos - человек, genesis - происхождение, становление развивающегося явления) - система, созданная в результате сознательно направленной человеческой деятельности.
ПРИМЕР 1.4. АНТРОПОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ.
Это широкий класс систем, созданных человеком: язык, понятия, мысли, знания, наука, литература и искусство, социальные группы (племена, сообщества, государства и т. д.), сельскохозяйственные системы, искусственно созданные объекты фауны и флоры (генная инженерия, биотехнологии и т. п.), технические системы и т. д.
Основное внимание будет уделено рассмотрению одного классаантропогенных систем - ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (ТС) - это система, создающаяся с конкретной ЦЕЛЬЮдля удовлетворения определеннойПОТРЕБНОСТИ. Она выполняет ФУНКЦИЮ, осуществляя процесс, основанный на определенномПРИНЦИПЕ ДЕЙСТВИЯ.
ТС имеет определенную структуру и потоки.
Примечание. Техническая система может включать, как искусственные, так и природные элементы.
В качестве примеров технических систем можно назвать: самолет, автомобиль, кондиционер, телефон, телевизор, компьютер, Интернет и т. д.
ПРИМЕР 1.5. САМОЛЕТ.
Самолет состоит из крыльев, фюзеляжа, двигателя, шасси и т. д.
Ни один из этих элементов не обладает свойством летать. Соединенные в единую систему - самолет приобрел новое свойство - летать - системный эффект.
ПРИМЕР 1.6. ТЕЛЕФОН.
Телефон состоит из микрофона,наушника, клавиатуры, дисплея, памяти и т. п.
Ни один из этих элементов не обладает свойством передавать звук на расстояние. Соединенные в единую систему - телефон приобрел новое свойство - передавать звук на расстояние - системный эффект.
ПРИМЕР 1.7. АЛГОРИТМ.
Алгоритм - это определенный порядок выполнения различных операций, приводящий к конкретному результату.
Алгоритм состоит из отдельных операций, выполняемых в определенном порядке.
Каждая из операций и порядок их выполнения в отдельности не приведут к необходимому результату. Соединенные в единую систему - алгоритм приобрел новое свойство - конкретный результат - системный эффект.
Анализ и синтез технических систем должены использовать системный подход.
Синтез ТС должен осуществляться в следующей последовательности: выявление ПОТРЕБНОСТЕЙ, ФУНКЦИЙ, ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯи СИСТЕМ (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Последовательность синтеза технической системы
Анализ ТС осуществляется в обратной последовательности: анализ существующей СИСТЕМЫ, ее составных частей и процессов, анализ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ системы, выявление ФУНКЦИЙ системы и ПОТРЕБНОСТИ, которую удовлетворяет данная система (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Последовательность системного анализа
В дальнейшем могут быть выбраны или разработаны альтернативные системы, использующие тот же принцип действия, или альтернативные системы, выполняющие ту же функцию или альтернативные системы, удовлетворяющие данную потребность.
ПОТРЕБНОСТЬ - нужда в чем-либо, необходимом для поддержания жизнедеятельности индивида, социальной группы, общества, внутренний побудитель активности[53 - ЭКОНОМИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ(от лат. functio - совершение, исполнение) - процесс воздействия субъекта на объект, имеющий определенный результат.
Кроме того, функцию определяют и как «внешнее проявление свойств какого-либо объекта в данной системе отношений»[54 - ФУНКЦИЯ - будем использовать более краткую формулировку функции.
ФУНКЦИЯ - это действие СУБЪЕКТА на ОБЪЕКТ, приводящее к определенному результату.
Рис. 1.3. Функция
Результатом действия может быть изменение параметра объекта или его сохранение.
Функция записывается в виде глагола.
ПРИМЕР 1.8. САМОЛЕТ.
Самолет перевозит (перемещает) пассажиров. Самолет - СУБЪЕКТ, перевозит - ФУНКЦИЯ, пассажиры - ОБЪЕКТ. Перевозить - это значит изменять объект.
ПРИМЕР 1.9. КОФЕ.
Чашка удерживает кофе. Чашка - СУБЪЕКТ, удерживает - ФУНКЦИЯ, кофе - ОБЪЕКТ. Удерживать - это значит сохранять объект.
ПРИМЕР 1.10. КОМПЬЮТЕР.
Компьютер обрабатывает информацию. Компьютер - СУБЪЕКТ, обрабатывает - ФУНКЦИЯ, информация - ОБЪЕКТ. Обрабатывать - это значит изменять объект (информацию).
ПРИМЕР 1.11. КОМПЬЮТЕРНАЯ ПАМЯТЬ.
Память запоминает информацию. Память - СУБЪЕКТ, запоминает - ФУНКЦИЯ, информация - ОБЪЕКТ. Запоминать - это значит сохранять объект (информацию).
ПРОЦЕСС (от лат. processus - продвижение) - это состояние какого-либо явления во времени.
Процесс можно определить, как[55 - ПРОЦЕСС - БСЭ. См. также материал из Википедии.]:
- последовательную смену состояний стадий развития.
- совокупность последовательных действий для достижения какого-либо результата (например, производственный потребности - последовательная смена трудовых операций).
Длятехнических систем мы в основном будем рассматривать второе определение. Первое определение характерно для развития систем.
ПРИМЕР 1.12. ПРИГОТОВЛЕНИЕ КОФЕ.
Операция 1 - измельчение зерен кофе. Операция 2 - молотый кофе засыпается в турку. Операция 3 - турка заливается водой. Операция 4 - турку ставят на огонь или помещают в разогретый песок. Операция 5 - ждут пока поднимется пенка. Операция 6 - турку снимают с огня. Операция 7 - ждут, пока пенка опустится. Операции 5 -7 повторяются несколько раз.
ПРИМЕР 1.13. КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА.
Любая компьютерная программа работает по определенному алгоритму - порядку действий. Таким образом, компьютерная программа осуществляет процесс.
ПРИМЕР 1.14. АЛГОРИТМ ЕВКЛИДА.
В качестве процесса представим алгоритм Евклида - метод вычисления наибольшего общего делителя (НОД). Это один из древнейших алгоритмов, который используется до сих пор.
НАИБОЛЬШИЙ ОБЩИЙ ДЕЛИТЕЛЬ (НОД) - это число, которое делит без остатка два числа и делится само без остатка на любой другой делитель данных двух чисел. Проще говоря, это самое большое число, на которое можно без остатка разделить два числа, для которых ищется НОД.
Описание алгоритма нахождения НОД делением.
- Большое число делим на меньшее.
- Если длится без остатка, то меньшее число и есть НОД (следует выйти из цикла).
- Если есть остаток, то большее число заменяем на остаток от деления.
- Переходим к пункту 1.
Например, необходимо найти НОД для 30 и 18.
30/18 = 1 (остаток 12)
18/12 = 1 (остаток 6)
12/6 = 2 (остаток 0). Конец: НОД - это делитель. НОД (30, 18) = 6
ПРИМЕР 1.15. КОМПИЛЯТОР.
Большинство компиляторов переводит программу с некоторого высокоуровневого языка программирования в машинный код, который может быть непосредственно выполнен процессором.
Компилятор состоит из следующих этапов.
- Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем. Цель лексического анализа - подготовить входную последовательность к грамматическому анализу.
- Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.
- Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) - например, привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то еще, удобным для дальнейшей обработки.
- Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах - например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.
- Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом языке. В конкретных реализациях компиляторов эти этапы могут быть разделены или, наоборот, совмещены в том или ином виде.
Каждый из этих этапов имеет свою программу, работающую по определенному алгоритму -процессу.
Продолжим рассматривать понятие функции.
Функции можно классифицировать:
- по полезности;
- степени их выполнения.
Опишем классификацию функций:
- ПО ПОЛЕЗНОСТИ:
- полезные;
- бесполезные;
- вредные.
- ПО СТЕПЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ФУНКЦИЙ:
- достаточные;
- избыточные;
- недостаточные.
ПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯ - функция, обеспечивающая работоспособность системы.
БЕСПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯ - функция, не обеспечивающая работоспособность системы. Иногда такие функции называют ЛИШНИМИ.
ВРЕДНАЯ ФУНКЦИЯ - функция, создающая нежелательный эффект.
ДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ - функция, создающая необходимое (достаточное) действие.
ИЗБЫТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ - функция, создающая избыточное действие.
НЕДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ - функция, создающая недостаточное действие.
Следует отметить, что избыток и недостаток полезной функции следует рассматривать как ВРЕДНУЮ ФУНКЦИЮ.
ПРИМЕР 1.16. ХОЛОДИЛЬНИК.
ФУНКЦИЯ холодильника - это охлаждать продукт, например, мясо.
БЕСПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯдля потребителя - нагрев задней части холодильника, но она необходима для принципа действия холодильника. Потребителю этот нагрев не нужен.
ВРЕДНАЯФУНКЦИЯ холодильника - шум компрессора.
ДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ холодильника - нормальное охлаждение до заданной температуры.
ИЗБЫТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ холодильника - избыточное охлаждение (переохлаждение) - ниже требуемой температуры.
НЕДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ холодильника - недостаточное охлаждение - выше требуемой температуры.
ПРИМЕР 1.17. ГАЗОВАЯ ПЛИТА.
ФУНКЦИЯ газовой плиты - греть объект, например, воду или мясо.
БЕСПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯгазовой плиты - нагрев окружающей среды (лишний расход тепла).
ВРЕДНАЯФУНКЦИЯ газовой плиты - утечка газа.
ДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ газовой плиты - нормальный нагрев объекта до заданной температуры.
ИЗБЫТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ газовой плиты - избыточный нагрев объекта, например, вода выкипела, мясо сгорело.
НЕДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ газовой плиты - слабый огонь, например, недостаточный для закипания воды.
ПРИМЕР 1.18. КОМПЬЮТЕР.
ФУНКЦИЯ компьютера - это обрабатывать информацию.
БЕСПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯ - это затраты энергии, когда на компьютере на работают, а он включен. Компьютер должен работать только тогда, когда вводится, перерабатывается и выводится информация. Во все остальное время компьютер зря расходует энергию.
ВРЕДНЫЕФУНКЦИИ компьютера - это электромагнитное излучение от компьютера и Wi-Fi, шум от вентилятора.
ДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ компьютера - это, его нормальная работа.
НЕДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ компьютера - это, когда происходит долгая обработка информации, например, при скачивании информации из Интернета.
ПРИМЕР 1.19. ТЕЛЕФОН.
ФУНКЦИЯ телефона - передавать звуковой сигнал, например, речь.
БЕСПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯ -телефон включен, но по нему не говорят. Телефон должен работать только тогда, когда передается сигнал. Во все остальное время телефон зря расходует энергию. В любые перерывы сигнала телефон должен отключаться и включаться с появлением сигнала.
ВРЕДНАЯФУНКЦИЯ - электромагнитное излучение, возникающее при разговоре по мобильному телефону. Оно вредно воздействует на окружающую аппаратуру, поэтому в самолетах и в больницах не разрешается разговаривать по мобильному телефону. Антенны ретрансляторов мобильной связи вредно воздействуют на окружающих.
ДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ телефона - телефон работает нормально.
ИЗБЫТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ телефона - звук передается слишком сильно, он искажается.
НЕДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ телефона - звук плохо слышен.
ПРИМЕР 1.20. АВТОМОБИЛЬ.
ФУНКЦИЯ автомобиля - перевозить людей.
БЕСПОЛЕЗНАЯ ФУНКЦИЯ автомобиля - затраты энергии, когда автомобиль стоит, а двигатель работает, например, на светофоре.
ВРЕДНЫЕФУНКЦИИ автомобиля - выбрасывание в атмосферу выхлопных газов, загрязняющих окружающую среду.
ДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ - нормальная работа автомобиля.
ИЗБЫТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ -автомобиль рассчитан на скорость движения значительно превышающую допустимую скорость.
НЕДОСТАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ - автомобиль не можем выбраться из заноса снега, грязи или преодолеть очень крутой подъем.
ИЕРАРХИЯ ФУНКЦИЙ:
- ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ - функция высшего ранга (условно назовем этот ранг «0»);
- ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ - функция следующего ранга (1-го ранга), обеспечивающая выполнение главной функции;
- ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ - функция 2-го ранга, обеспечивающая выполнение основной функции.
ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ
ПРИМЕР 1.21. ТЕЛЕФОН.
Главная функция телефона - ПЕРЕДАВАТЬ ЗВУК, в частности голос. Это полезная функция.
ПРИМЕР 1.22. АВТОМОБИЛЬ.
Главная функция транспортных систем - ПЕРЕМЕЩАТЬ ОБЪЕКТ на определенное расстояние. Это полезная функция. В зависимости от среды перемещения меняется его структура. Автомобиль движется по дороге.
ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ
ПРИМЕР 1.23. ТЕЛЕФОН.
Основная функция телефона - ПРЕОБРАЗОВАТЬ ЗВУК В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, и обратная функция - преобразовать электрический сигнал в звук. Это полезная функция.
ПРИМЕР 1.24. АВТОМОБИЛЬ.
Основная функция автомобиля - ВРАЩЕНИЕ КОЛЕС. Это полезная функция.
ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ
ПРИМЕР 1.25. ТЕЛЕФОН.
Вспомогательная функция телефона - ОБЕСПЕЧИТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ МИКРОФОН (НАУШНИК). Это полезная функция.
ПРИМЕР 1.26. АВТОМОБИЛЬ.
Вспомогательная функция автомобиля - ОБЕСПЕЧИТЬ ДВИГАТЕЛЬ ЭНЕРГИЕЙ. Это полезная функция.
ВРЕДНАЯ, НЕДОСТАТОЧНАЯ, ИЗБЫТОЧНАЯ ФУНКЦИИ
ПРИМЕР 1.27. ТЕЛЕФОН.
Генерирование шумов - вредная функция.
Плохая слышимость - недостаточная функция.
Слишком громкий звук - избыточная функция.
ПРИМЕР 1.28. АВТОМОБИЛЬ.
Выделение углекислого газа - вредная функция.
Невозможность проехать по пересеченной местности - недостаточная функция.
Возможность ехать с очень большой скоростью - избыточная функция, часто превращающаяся во вредную функцию - столкновение (аварии на дорогах).
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ - это способ выполнения главной функции системы.
СТРУКТУРА (от лат. Structura - «строение») - это внутреннее устройство системы. Она создается ЭЛЕМЕНТАМИ и СВЯЗЯМИмежду ними.
Связи могут быть ВНУТРЕННИЕ и ВНЕШНИЕ.
ВНУТРЕННИЕ СВЯЗИ - связи между элементами системы (подсистемами).
ВНЕШНИЕ СВЯЗИ - связи системы с надсистемой и окружающей средой и обратное воздействие окружающей среды и надсистемы на систему. Одна из надсистем - это объект, для которого предназначена система. Эта связь обеспечивает главную функцию системы.
ЭЛЕМЕНТЫ и СВЯЗИ могут быть:
- вещественные;
- энергетические;
- информационные.
ВНУТРЕННИЕ СВЯЗИ
ПРИМЕР 1.29. ТЕЛЕФОН.
Корпус телефона обеспечивает внутренние связи. Он обеспечивает вещественные (механические) связи отдельных элементов телефона. Проводами обеспечиваются энергетические и информационные связи.
ПРИМЕР 1.30. АВТОМОБИЛЬ.
Корпус автомобиля обеспечивает внутренние вещественные связи. Трубопроводы и провода обеспечивают энергетические связи. Информационные связи обеспечиваются проводами от системы управления и к ней или бесконтактно, например, открывание дверей.
ВНЕШНИЕ СВЯЗИ
ПРИМЕР 1.31. ТЕЛЕФОН.
Внешние связи у телефона осуществляются по проводам или бесконтактно у радиотелефона и у мобильных телефонов.
ПРИМЕР 1.32. АВТОМОБИЛЬ.
Внешняя связь у автомобиля - например, трение шин автопокрышек о дорогу.
Работа системы осуществляется вследствие прохожденияПОТОКОВ:
- ВЕЩЕСТВА.
- ЭНЕРГИИ.
- ИНФОРМАЦИИ.
ПотокиВЕЩЕСТВАмогут быть:
- ТВЕРДЫЕ;
- ЖИДКИЕ;
- ГАЗООБРАЗНЫЕ;
- СМЕШАННЫЕ.
В свою очередь твердые потоки могут быть:
- монолитными;
- ы виде отдельных частиц (порошока).
ПОТОКИ ВЕЩЕСТВА
ПРИМЕР 1.33. ПОТОК АВТОМОБИЛЕЙ.
Поток твердого монолитного вещества.
ПРИМЕР 1.34. ПОТОК МАСЛА.
Поток жидкого вещества.
ПРИМЕР 1.35. ПОТОК СЖАТОГО ГАЗА, например, для автоматической подкачки шин.
Поток газа.
ПОТОКИ ЭНЕРГИИ
ПРИМЕР 1.36. ТЕЛЕФОН.
Поток электроэнергии по проводам.
ПРИМЕР 1.37. АВТОМОБИЛЬ.
Поток жидкого топлива. Это же и поток вещества в жидком состоянии.
Поток электроэнергии по проводам.
ПОТОКИ ИНФОРМАЦИИ
ПРИМЕР 1.38. ТЕЛЕФОН.
Поток электрических и звуковых сигналов.
ПРИМЕР 1.39. АВТОМОБИЛЬ.
Поток сигналов управления и сигналов от датчиков.
1.4. Работы по законам развития техники
На основе изучения истории техники К. Маркс сформулировал некоторые законы развития техники[56 - МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. С. 353 -354, 384 -385, 394 -398.]:
- Закон возникновения и возрастания потребностей.
- Закон ускоренного развития средств производства.
- Закон непрерывного развития новых видов промышленности.
Различные ученые описывали требования к разработке техники и технических наук. Делались попытки классификации законов и закономерностей техники. К ним относятся работы Дж. Бернала[57 - БЕРНАЛ ДЖ. НАУКА В ИСТОРИИ ОБЩЕСТВА. - М.: ИЛ, 1957.], Д. Киллефера[58 - KILLEFFER D. H. THE GENIUS OF INDUSTRIAL RESEARCH. N.Y., 1948.], Я. Клаучо и Е. Дуды, Л. Тондла[59 - TONDL L. UBER DIE ABGRENZUNG DER NATURWISSENSCHAFTEN UND DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN. WISSENSCHAFTLICHE ZEITSCHRIFT DER TECHNISCHEN UNIVERSITAT DERSDEN. 15, 1966, Heft 4.], И. Мюллера, Д. Тейхмана[60 - TEICHMANN D. ZUR INTEGRATION VON TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN UND GESELLSCHAFTISSENSCHAFTEN. Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen Universitat Dersden. 15, 1966, Heft 4.], К. Тессмана[61 - TEICHMANN K. DIE ANWENDUNG DER EXPERIMENTELLEN METHODE IN DEN TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN. - Struktur und Funktion der experimentellen Methode. - Rostock, 1965], Л. Штирибинга[62 - STRIEBING L. THEORIE UND METHODOLOGIE DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN. - Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen Universitat Dersden. 15, 1966, Heft 4.], Б. М. Кедрова[63
- КЕДРОВ Б. М. ПРЕДМЕТ И ВЗАИМОСВЯЗЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК. - М.: Наука, 1967. - 434 с.], О. Д. Симоненко[64 - СИМОНЕНКО О. Д. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК. - Проблемы исследования структуры науки. (Материалы к симпозиуму). - Новосибирск, 1967.], В. М. Розина[65 - РОЗИН В. М. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ. - Проблемы исследования структуры науки. (Материалы к симпозиуму). - Новосибирск, 1967.].
Рассмотрим более детально некоторые из них.
Философ В. П. Рожин выделял два вида законов развития ЛЮБЫХ СИСТЕМ[66 - РОЖИН В. П. О ЗАКОНАХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ. - Вестник Ленинградского университета, 1960, №23.]:
- Законы структуры и функционирования систем.
- Законы развития систем.
А. С. Мамзин и В. П. Рожин отмечали: «Различие законов функционирования и законов развития объектов материальной действительности связано с тем, что в первом случае мы имеем дело с такого рода законами, которые характеризуют внутреннюю связь элементов системы и выступают как важное условие сохранения целостности и ненарушимости материальной структуры объекта в процессе непрерывных изменений. Во втором случае мы имеем дело с законами, характеризующими определенную последовательность, ритм, темп и т. п. в переработке самих материальных структур, связь между различными состояниями системных объектов»[67 - МАМЗИН А. С., РОЖИН В. П. О ЗАКОНАХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ. - Философские науки, 1965, №4, С. 4.].
Таким образом, можно сказать, что первая группа законов нужна для построения системы и ее системного функционирования, а вторая - определяет, как будет развиваться система. На наш взгляд, это наиболее правильное представление.
Рассмотрим и другие классификации.
В работе Я. Клаучо и Е. Дуды «Феномен техники» выделены четыре группы законов: классификационные, отношения, причинные и диалектические[68 - KLAUCO I., DUDA E. FENOMEN TECHNIKY. Bratislava, 1967, С 43.]. Они рассматривают технику как единую систему.
И. Мюллер выделяет три группы законов[69 - MULLER J. ZUR BESTIMMUNG DER BEGRIFFE «TECHNIK» UND «TECHNISCHE GESETZ».«Deutsche Zeitschrift fur Philosophie», 1967, Nr.12. P. 1443.]:
- Структуры и развития техники, как определенного целого.
- Структуры развивающих процессов, составляющих основу инженерной деятельности (конструкторской, технологической и т. д.).
- Специфические законы (отличающиеся от группы 1), образующие основу технических систем.
М. Корах[70 - КОРАХ М. НАУКА ИНДУСТРИИ. - Наука о науке. - М.: Прогресс, 1966. С 227.] сформулировал, по его мнению, четыре фундаментальных закона:
- Закон стоимостной переменной.
- Закон большого числа переменных.
- Закон шкального эффекта.
- Закон автоматизации.
Наиболее детально характеристику технического объекта дал В. В. Чешев[71 - ЧЕШЕВ В. В. О ПРЕДМЕТЕ И ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЯХ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК (ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук. Томск, 1968. С. 8 и 12.]. Он пишет «…технический объект представляют в виде определенной совокупности элементов, в виде определенной вещественной структуры. …он представляет собой особую „целесообразную форму“ проявления некоторого закона природы и должен описываться со стороны технических свойств, проявляемых им при практическом использовании в производственной (или какой-либо другой) сфере деятельности, а также должен быть описан со стороны своего внутреннего содержания как процесс, определяемый законом природы. Описывая техническое устройство совокупностью технических и естественных свойств, мы получаем обобщенное представление о техническом объекте».
В. В. Чешев выделяет две основные группы понятий:
- отражающие структуру технического объекта;
- описывающие функционирование технического объекта в качестве средства целесообразной деятельности.
В первой группе выделены понятия. Наиболее общее среди них «принцип действия», к которому В. В. Чешев относит:
- «Обобщенная характеристика формы проявления закона природы, так как указываются основные факторы, обусловливающие протекание процесса.
- В «принципе действия» содержится указание на закон природы, определяющий ход процесса и его особенности…
- «Принцип действия» обобщенно характеризует структуру технического объекта, так как если указаны основные факторы процесса, их роль, то тем самым дается указание на основные структурные единицы объекта, к которым в дальнейшем можно поставить конкретные требования».
Имеются работы, описывающие отдельные принципы построения техники, например:
- СИСТЕМНОСТЬ[72 - В. И. Свидерский сформулировал некоторые системные признаки техники, но не назвал это принципом системности, как это написал автор.] частично описана В. И. Свидерским: «Говоря об элементах, мы должны подразумевать под ними не просто дробные части данного целого, а лишь такие из них, которые, вступая в определенную систему отношений, непосредственно создают данное целое». Под элементами он понимает: «в самом общем значении под элементами следует понимать любые явления, процессы, образующие в своей совокупности данное явление, данный процесс»[73 - СВИДЕРСКИЙ В. И. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ В ОБЪЕКТИВНОМ МИРЕ. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1965, С. 133.].
- ПРИНЦИП АГРЕГАТИРОВАНИЯ И УНИФИКАЦИИ описали Х. Габель и С. А. Майоров. Х. Габель[74 - ГАБЕЛЬ Х. КОМПОНОВКА АГРЕГАТИВНЫХ СТАНКОВ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ. - М.: Машгиз, 1959, С. 56.] описывает принцип агрегатирования и унификации применительно к станкам и автоматическим линиям. Станки собираются из унифицированных блоков, а линии из агрегатных станков. С. А. Майоров рассматривает этот принцип применительно к цифровым управляющим машинам (сегодня более привычен термин компьютер). Он пишет: «В связи с непрерывно увеличивающейся потребностью в цифровых управляющих машинах назрела необходимость в более эффективной разработке прогрессивных принципов проектирования ЦУМ на основе простейших унифицированных функциональных узлов и блоков, позволяющих механизировать и автоматизировать основные производственные процессы производства этих узлов, повысить надежность и сократить сроки разработки и освоения новых, более совершенных управляющих машин»[75 - МАЙОРОВ С. А. О ВЫБОРЕ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ УПРАВЛЯЮЩЕЙ МАШИНЫ. - Вычислительная техника для автоматизации производства. - М.:
Машиностроение, 1964, С. 237.].
- ЗАКОН РАСТУЩЕЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ТЕХНИКИ предложен немецким ученым О. Киенцле[76 - KITNZLE O. DIE GRUNDPFEILER DER FERTIGUNGSTECHNIK. - VDI - Zeitschrift, 1956, Nr. 23, P.1386.].
Систематизацией техники достаточно много занимались немецкие ученые. В 30-х годах этим занимался В. Бишоф. Затем эти работы продолжил Ф. Ханзен. Он назвал их «систематика конструирования». Он выявил закономерности, связанные со структурно-функциональным представлением техники[77 - FEINGERATETECHNIK, 1961, Nr. 10; 1967, Nr. 9.].
Ю. С. Мелещенко глубоко и обстоятельно исследовал развитие техники, технических и естественных наук. В своей работе он дал глубокий анализ: концепций, понятий, определений и классификации техники; системы связи техники с другими общественными явлениями; развития техники, и научно-технических революций. Это наиболее фундаментальный труд того времени по закономерностям развития техники[78 - МЕЛЕЩЕНКО Ю. С. ТЕХНИКА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ. - Л.: Лениздат, 1970, 248 с. - С. 166 - 232.].
В результате этого анализа Ю. С. Мелещенко вывел некоторые закономерности развития техники. Так же, как и В. В. Чешев он выделил две основные и наиболее крупные группы законов и закономерностей:
- Законы структуры и функционирования техники.
- Законы развития техники.
Кроме того, Ю. С. Мелещенко выделяет две крупные групп закономерностей развития техники[79 - Там же, С. 169.]:
- ВНУТРЕННИЕзакономерности развития техники (система самой техники).
- ВНЕШНИЕ закономерности развития техники. Закономерности развития техники, складывающиеся в результате ее взаимодействия с другими общественными явлениями (система общества в целом).
Изложение закономерностей развития техники, разработанных Ю. С. Мелещенко дается в кратком, несколько упрощенном, но более структурированном, иерархическом и более наглядном, по мнению автора, виде. Формулировки законов оставлены в оригинальном виде. Выделение текста сделано автором.
ВНУТРЕННИЕ закономерности имеют две подгруппы:
а) закономерности, характеризующие сдвиги в субстанциональной стороне техники;
б) закономерности, связанные с изменением ее элементов, структуры и функций.
Рассмотрим подробнее структуру закономерностей развития техники по Ю. С. Мелещенко.
- ВНУТРЕННИЕ закономерности развития техники (система самой техники).
- Закономерности,характеризующие СДВИГИ В СУБСТАНЦИОНАЛЬНОЙ СТОРОНЕ ТЕХНИКИ[80 - Там же, С. 170.];
- Изменения в применении МАТЕРИАЛОВ.
- Расширение ассортимента природных материалов, применяемых в технике[81 - Там же, С. 171 -172.].
- Вовлечение материалов природы в сферу технического использования[82 - Там же, С. 172 -174.].
- «Поиск и создание новых материалов сочетается с постоянным совершенствованием имеющихся материалов, выявлением и использованием их новых свойств. Этот процесс, имеющий закономерный характер, пронизывает всю историю техники»[83 - Там же, С. 175.].
- Растущая целенаправленность в применении материалов, из которых создана техника[84 - Там же, С. 176.].
- Подбор материалов, которые по своим свойствам наиболее соответствуют структуре и функциям технических устройств.
- Рациональное использование материалов в количественном отношении. Изменение показателей (обычно в сторону уменьшения) по мере совершенствования техники. Например, уменьшение удельного веса, коэффициента компоновки, показателя относительного веса конструкции и др.
- Закономерности, связанные с изменениями в ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРОЦЕССОВ ПРИРОДЫ. Большую часть этой группы образуют закономерности, которые выражают сдвиги в энергетических и других процессах, используемых в технике[85 - Там же, С. 170, 176].
- Последовательное овладение все БОЛЕЕ СЛОЖНЫМИ ФОРМАМИ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИИ, их техническое использование, расширение спектра процессов, применяемых в технике (использование физических, химических и биологических процессов)[86 - Там же, С. 177 -178.].
- Использование все более ГЛУБОКИХ И МОЩНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ. От использования мускульной энергии человека и животных, к использованию энергии движения воды и воздуха, тепловой энергии (паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания), электроэнергии, атомной энергии[87 - Там же, С. 178 -179.].
- Растущая ИНТЕНСИВНОСТЬ ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРОЦЕССОВ. Например, давления, температуры, скорости, напряжения, скорости и интенсивности применяемых процессов, увеличение скорости и количества принимаемой и перерабатываемой информации и т. д.[88 - Там же, С. 180.]
- Постоянное ВОЗРАСТАНИЕ СТЕПЕНИ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОСТИ используемых энергетических и других ПРОЦЕССОВ. «Смысл и назначение техники и состоит в том, чтобы не просто осуществить какой-то процесс, а максимально направить его в нужную сторону, сделать его наиболее полезным и рациональным»[89 - Там же, С. 181.]. Это осуществляется двумя путями:
- Усовершенствование выбранного принципа действия
- Переход к принципиально новой технике.
- Закономерности, связанныеС ИЗМЕНЕНИЕМ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ, СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИЙ.
- ПроцессДИФФЕРЕНЦИАЦИИ И СПЕЦИАЛИЗАЦИИ технических систем, их элементов. «Объективные предпосылки к этому коренятся в росте и развитии общественных потребностей, которые вызывают к жизни все новые и новые формы деятельности, а вместе с ними и соответствующие средства труда. Эти процессы обусловлены также внутренней логикой развития техники».[90 - Там же, С. 183.]
- ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ специализация. Средства труда или сложные технические системы предназначены для обслуживания определенной функции или достаточно общей операции.
- ПРЕДМЕТНАЯ специализация. Технические устройства или их элементы предназначаются для выполнения узкой операции, имеют ограниченную и жестко закрепленную программу действий.
Интересно отметить также, что понимает Ю. С. Мелещенко под дифференциацией и специализацией. Он пишет: «Характерно также усиление дифференциации и специализации элементов технических устройств и систем. Примером тому служит классическая система машин трехзвенного состава, включающая в себя РАБОЧУЮ МАШИНУ, ПЕРЕДАТОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ и ДВИГАТЕЛЬ. На ступени автоматизации она дополняется таким специализированным элементом, как УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО»[91 - Там же, С. 185.].
- Процесс УСЛОЖНЕНИЯ И ИНТЕГРАЦИИ техники.
- Движение к АВТОМАТИЗАЦИИ.«Можно выделить три основных этапа исторически развивающегося взаимодействия, людей и техники в процессе трудовой, целесообразной деятельности: 1) этап использования орудий техники; 2) этап машинной техники; 3) этап автоматизации»[92 - Там же, С. 194.]. «Таким образом, закономерным для развития машинной техники является последовательное и все более полное ЗАМЕЩЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА в выполнении материальных функций»[93 - Там же, С. 197.]. «Автоматизация проходит рад ступеней в своем развитии. Различают частичную, комплексную и полную автоматизацию»[94 - Там же, С. 198.].
«Мы рассмотрели некоторые внутренние закономерности развития техники. Исследование их существенно не только для изображения общей картины исторического прогресса движения техники, оно дает определенные ориентиры для будущего, для ПРОГНОЗИРОВАНИЯ технического прогресса»[95 - Там же, С. 204.]
- ВНЕШНИЕ закономерности развития техники. Эти законы достаточно туманно изложены. Передаю своими словами.
Вначале излагается закон возрастания потребностей. Затем идет сравнение капиталистического и социалистического способа ведения хозяйства.
Следует обратить внимание на сформулированные Ю. С. Мелещенко группы критериев технического прогресса[96 - Там же, С. 225 -227.].
ГРУППЫ КРИТЕРИЕВ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
«Эти принципы вытекают из самой сущности техники, из единства ее природно-социальных моментов»[97 - Там же, С. 225.].
- Критерии СУБСТАНЦИОНАЛЬНОГО порядка. Любая техника создается из МАТЕРИАЛОВ и основывается на ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕОБХОДИМЫХ ПРОЦЕССОВ «…судить о прогрессивности техники можно, учитывая, какие материалы и процессы в ней применяются и на сколько эффективно это осуществляется».
- Критерии СТРУКТУРНОГО порядка. «Технический прогресс - антиэнтропийный процесс, связанный с ПОВЫШЕНИЕМ ОРГАНИЗАЦИИ и УПОРЯДОЧЕННОСТИСИСТЕМЫ, НАДЕЖНОСТИ ЕЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ. Это реализуется за счет дифференциации и специализации, повышения интегративных свойств и рациональности конструкции».
- ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ критерии. Максимально возможное соответствие функциям, назначению техники, эффективности выполнения программы, заложенной в технической системе. Это реализуется через показатели, например, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, ТОЧНОСТЬ, СКОРОСТЬ выполняемых операций. ИНФОРМАЦИОННЫЙ КРИТЕРИЙ характеризует степень саморегуляции, совершенство процессов управления.[98 - Там же, С. 226.]
- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ критерии. Технологические критерии характеризуют процесс изготовления техники (ТРУДОЕМКОСТЬ, которая должна быть наименьшей; ВЫХОД ГОДНОЙ ПРОДУКЦИИ, которая должна быть наибольшей, СЛОЖНОСТЬ СБОРКИ, которая должна быть наименьшими и т. д.). Эксплуатационные показатели связаны с НАДЕЖНОСТЬЮ и ДОЛГОВЕЧНОСТЬЮ работы техники, ее РЕМОНТОСПОСОБНОСТЬЮ, ДЕШЕВИЗНОЙ и ПРОСТОТОЙ ОБСЛУЖИВАНИЯи т. д.
- ЭКОНОМИЧЕСКИЕкритерии. СТОИМОСТЬ ТЕХНИКИ, СТОИМОСТЬ ЕДИНИЦЫ ПРОДУКЦИИ, ОКУПАЕМОСТЬ, обеспечиваемый РОСТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДАи т. д.
- СОЦИАЛЬНЫЕкритерии. Эстетические, нравственные, влияние технической среды на человека и общество[99 - Там же, С. 226 -227.].
Ю. С. Мелещенко указал и «…ГЕНЕРАЛЬНУЮ ЛИНИЮ поступательного, восходящего РАЗВИТИЯ всей ТЕХНИКИ, линию, которая прослеживается на протяжении всей истории этого развития. Ею является последовательная МАТЕРИАЛИЗАЦИЯ ТРУДОВЫХ ФУНКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА в технических устройствах, что связано с ДВИЖЕНИЕМОТ ОРУДИЙ ТЕХНИКИК МАШИНАМ И ЗАТЕМ К АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ, замещающей не только материальные, но также интеллектуальные трудовые функции человека. Знание этой генеральной линии технического прогресса дает общую перспективу, на основе которой, прежде всего, строится прогнозирование и планирование технического прогресса, научная техническая политика… курс на автоматизацию нельзя рассматривать в отрыве от принципиальных изменений всей системы техники, всех отраслей. Автоматизация является синтезирующим, обобщенным показателем технического развития в современных условиях, общим ориентиром технического прогресса»[100 - Там же, С. 229.].
Опишем систему законов техники, разработанную А. И. Половинкиным[101 - ПОЛОВИНКИН А. И. ЗАКОНЫ СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ, С. 59 -194.]. Он их разделяет на две группы: законы строения технических объектов и законы развития техники.
- ЗАКОНЫ СТРОЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
- ЗАКОНЫ СИММЕТРИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
- Закон двухсторонней симметрии.
- Закон осевой симметрии.
- Закон центральной симметрии.
- ЗАКОНЫ КОРРЕЛЯЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
- Закон гармонического соотношения параметров технического объекта.
- Закон корреляции параметров одного ряда технических объектов.
- ЗАКОН ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
- ЗАКОНЫ СООТВЕТСТВИЯ МЕЖДУ ФУНКЦИЕЙ И СТРУКТУРОЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА.
- ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ
- ЗАКОНЫ РАСШИРЕНИЯ МНОЖЕСТВА ПОТРЕБНОСТЕЙ-ФУНКЦИЙ.
- Закономерности возникновения и сохранения потребностей-функций.
- Систематика потребностей и их иерархия.
- Расширение множества потребностей-функций.
- ЗАКОН СТАДИЙНОГО РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
- ЗАКОН ПРОГРЕССИВНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ. - ЗАКОН ВОЗРАСТАНИЯ РАЗНООБРАЗИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
- ЗАКОН ВОЗРАСТАНИЯ СЛОЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
Закономерности эволюцииАНТРОПОГЕННЫХ (ИСКУССТВЕННЫХ) систем описал в своей монографии Е. М. Балашов[102 - БАЛАШОВ Е. П. ЭВОЛЮЦИОННЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ. - М: Радио и связь, 1985, 328 с.]. Главное внимание он уделил техническим системам. Приведем основные из рассмотренных закономерностей:
- СОХРАНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИЙ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМ.
- ОТНОСИТЕЛЬНОЕ И ВРЕМЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИЙ В АНТРОПОГЕННЫХ СИСТЕМАХ.
- ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И СТРУКТУРНОЙ ЦЕЛОСТНОСТИ СИСТЕМ.
- ПРЕЕМСТВЕННОСТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МНОГОУРОВНЕВЫХ СИСТЕМ.
- АДЕКВАТНОСТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ НАЗНАЧЕНИЮ СИСТЕМЫ.
- СЖАТИЕ ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.Постепенное сжатие по временной оси диалектической спирали развития является общей закономерностью эволюции систем[103 - Там же, С. 108.].
Кроме того, Е. М. Балашов рассматривает:
- ПРИНЦИП МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ[104 - Там же, С. 94 -116.].
- МЕТОДОЛОГИЮ ЭВОЛЮЦИОННОГО СИНТЕЗА СИСТЕМ[105 - Там же, С. 117 -131.].
- СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ[106 - Там же, С. 132 -155.].
ЭВОЛЮЦИОННЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ базируется на закономерностях развития антропогенных систем, используя функционально-структурный подход и создает проблемно-ориентированные системы. При этом используются принцип многофункциональности и структурный синтез систем. «Эволюционный синтез систем позволяет прогнозировать развитие проектируемых систем с позиций эволюции функций и эволюции технологий»[107 - Там же, С. 121.]. «Процесс проектирования системы на основе концепции эволюционного синтеза является по существу процессом последовательного формирования и преобразования (трансформации) моделей функционально-структурной организации систем»[108 - Там же, С. 132.].
ПРИНЦИП МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ[109 - БАЛАШОВ Е. П. ПРИНЦИП МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ. СБ. ТРУДОВ III МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА-73», НРБ, Варна, 1973.] устанавливающий взаимосвязь изменений функций и структуры многоуровневых систем в процессе развития и определяющий основные тенденции и этапы развития антропогенных систем.
1.5. Работы по законам развития техники в ТРИЗ
1.5.1. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, СФОРМУЛИРОВАННЫЕ Г. С. АЛЬТШУЛЛЕРОМ
Первая система законов развития техники в ТРИЗ была разработана ее автором Г. С. Альтшуллером в 1956 году. Первоначально она выглядела так[110 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ШАПИРО Р. Б. ПСИХОЛОГИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО ТВОРЧЕСТВА. - Вопросы психологии, 1956, №6, С. 37 -49.].
- Отдельные элементы машины, механизма, процесса всегда находятся в тесной взаимосвязи.
- Развитие происходит неравномерно: одни элементы обгоняют в своем развитии другие, отстающие.
- Планомерное развитие системы (машины, механизма, процесса) оказывается возможным до тех пор, пока не возникнут и не обострятся противоречия между более совершенными элементами системы и отстающими ее частями.
- Это противоречие является тормозом общего развития всей системы. Устранение возникшего противоречия и есть изобретение.
- Коренное изменение одной части системы вызывает необходимость для функционально обусловленных изменений в других ее частях.
Кроме того, в этой работе, практически был сформулирован ЗАКОН ПОЛНОТЫ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ. «Между главными составными частями машины - рабочим органом, передаточным механизмом (трансмиссией) и двигателем - имеется определенное соотношение, ибо все эти части находятся в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности. Наличие взаимосвязи между главными составными частями машины приводит к тому, что развитие той или иной части оказывается возможным только до определенного предела - пока не возникнут противоречия между измененной частью машины и оставшимися без изменений другими ее частями». И далее: «Противоречия, возникающие между отдельными частями машины, являются тормозом общего развития, ибо дальнейшее усовершенствование машины невозможно без внесения изменений в соответствующие ее части, без коренного улучшения их свойств».
В следующих работах Г. Альтшуллер описывает отдельные законы. Например, ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ дан в виде понятия ИДЕАЛЬНОГО КОНЕЧНОГО РЕЗУЛЬТАТА и следующей формулировки: «Максимум нового эффекта при минимуме затрат на реализацию»[111 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. КАК НАУЧИТЬСЯ ИЗОБРЕТАТЬ. - Тамбов: Кн. изд., 1961, 128 с. - С.56.].
В 1963 г. Г. Альтшуллер сформулировал следующие тенденции развития техники[112 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. КАК РАБОТАТЬ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ. О ТЕОРИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА. - Азбука рационализатора. - Тамбов, Кн. Изд-во, 1963. 352 с. - С. 276.]:
- Увеличение параметров каждого единичного агрегата. Например, увеличение скорости самолета или грузоподъемности автомобиля.
- Увеличение удельных характеристик машин и процессов.
- Интенсификация производственных процессов (например, совмещение во времени нескольких этапов)
- «Динамизация» машин: машины с фиксированными характеристиками (вес, объем, форма и т. д.) вытесняются меняющимися в процессе работы машинами; «жесткие» конструкции вытесняются «гибкими». Это заметная тенденция в развитии современной техники - разделение машины на несколько гибко сочлененных секций.
В этой же работе описывается понятие «идеальная машина»[113 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. КАК РАБОТАТЬ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ. О ТЕОРИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА, С. 300 -301.]:
«ИДЕАЛЬНАЯ МАШИНА» - абстрактный эталон, в реальных условиях недостигаемый и отличающийся следующими обстоятельствами:
- Все части идеальной машины все время несут полезную расчетную нагрузку.
- Материал «идеальной машины» работает так, что его свойства используются наилучшим образом, например, металлические части работают только на растяжение, деревянные части - только на сжатие и т. д.
- Для каждой части «идеальной машины» созданы наиболее благоприятные внешние условия (температура, давление, характер движения внешней среды и т. д.).
- Если «идеальная машина» передвигается, то вес, объем и площадь полезного груза совпадают или почти совпадают с весом, объемом и площадью самой машины.
- «Идеальная машина» способна менять назначение (в пределах своей основной функции).
- Межремонтный период частей равен сроку службы всей «идеальной машины».
Сравнивая «идеальную машину» с идеей изобретения, можно судить об уровне, вообще достигнутом в данной отрасли техники, и о качестве найденной идеи.
В середине 70-х годов Г. Альтшуллер разработал другую систему законов, которая была описана в двух работах «Линии жизни» технических систем и
«О законах развития технических систем», которые были распространены в школах ТРИЗ[114 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. О ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Баку, 20.01.1977.]. В дальнейшем они были опубликована в книге «Творчество как точная наука»[115 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 113 -127.] и сборнике Дерзкие формулы творчества[116 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Альтшуллер Г. С. Дерзкие формулы творчества. - Дерзкие формулы творчества/ (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. - (Техника-молодежь-творчество), С. 61 -65.]. Законы были разбиты на три группы: СТАТИКА, КИНЕМАТИКА и ДИНАМИКА. Приведем эти законы.
СТАТИКА
1.ЗАКОН ПОЛНОТЫ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы являются наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.
Каждая техническая система должна включать четыре основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления[117 - Напомним, что К. Маркс ввел три обязательных элемента из которых состоит машина: машина -двигатель (у Альтшуллена - двигатель), передаточного механизма (у Альтшуллера - трансмиссия), машины-орудия, или рабочей машины (у Альтшуллера - рабочий орган) - см п. 1.2.].
СЛЕДСТВИЕ ИЗ ЗАКОНА 1:
Чтобы система была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой.
2. ЗАКОН «ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ» СИСТЕМЫ
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы.
СЛЕДСТВИЕ ИЗ ЗАКОНА 2:
Чтобы часть технической системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органами управления.
3.ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ РИТМИКИ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.
КИНЕМАТИКА
4. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ СИСТЕМЫ
Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.
5. ЗАКОН НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ
Развитие частей системы идет неравномерно; чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.
6. ЗАКОН ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ
Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; при этом дальнейшее развитие идет уже на уровне надсистемы.
ДИНАМИКА
7. ЗАКОН ПЕРЕХОДА С МАКРОУРОВНЯ НА МИКРОУРОВЕНЬ
Развитие рабочих органов системы идет сначала на макро-, а затем на микроуровне.
8. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ
Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности.[118 - Определение понятия «веполь» будет дано в п. 7.7.1.]
Позже Г. Альтшуллер ввел ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ,уточнил понятия законов ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУи УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ[119 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск.: Наука, 1986, 209 с. - С. 90 -106.АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. МАЛЕНЬКИЕ НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - С. 165 -230. ЛИНИЮ УВЕЛИЧЕНИЯ ПУСТОТНОСТИ[120 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. ЛИНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПУСТОТНОСТИ.Баку, 1987. (рукопись). УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ Альтшуллер описал так:
«… для каждой системы неизбежен этап „динамизации“ - переход от жесткой, не меняющейся структуры к структуре гибкой, поддающейся управляемому изменению. … „Зрелые“ и „пожилые“ системы тоже динамизируются, что компенсирует увеличение их размеров». … «Вводят шарниры и упругие элементы, применяют пневмо- и гидроконструкции, используют вибрацию, фазовые переходы… Выбор способа динамизации зависит от конкретных обстоятельств, но сама ДИНАМИЗАЦИЯ - УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЗАКОН, определяющий направление развития всех технических систем, даже таких, которые по самой своей природе, казалось бы, должны оставаться жесткими»[121 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, 209 с. - С. 59.]. Практически это развитие тенденции, высказанной Г. Альтшуллером в 1963 г. (см. с. 44).
Механизмы ЗАКОНАПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ[122 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, 209 с. - С. 90 -96.АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. МАЛЕНЬКИЕ НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - С. 165 -230. Альтшуллер представил в виде перехода МОНО-БИ-ПОЛИ-СВЕРТЫВАНИЕ.
1. Эффективность синтезированных би-систем и поли-систем может быть повышена прежде всего развитием связей элементов в этих системах.
2. Эффективность би- и поли-систем может быть повышена УВЕЛИЧЕНИЕМ РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ СИСТЕМЫ: от однородных элементов к элементам со сдвинутыми характеристиками, а затем - к разнородным элементам и инверсным сочетаниям типа «элемент и анти-элемент».
ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ был представлен в виде «линия развития вепольных систем: от невеполей к простым веполям, затем к сложным веполям и далее к веполям, форсированным и комплексно форсированным»[123 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, 209 с. - С. 100.].
ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПУСТОТНОСТИ будут описана ниже (см. п. 7.5).
ЛИНИЯ ПЕРЕХОДА К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОМУ ВЕЩЕСТВУ была изложена в стандарте 2.2.3. Этот переход этот осуществляется по линии: «сплошное вещество - сплошное вещество с одной полостью - сплошное вещество со многими полостями (перфорированное вещество) - капиллярно-пористое вещество - капиллярно-пористое вещество с определенной структурой (и размерами) пор». По мере развития этой линии увеличивается возможность размещения в полостях-порах жидкого вещества и использования физических эффектов.
1.5.2. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, СФОРМУЛИРОВАННЫЕ ДРУГИМИ АВТОРАМИ
Законы формулировались и усовершенствовались и другими авторами. Отметим некоторые из работ.
- Закон увеличения степени ИДЕАЛЬНОСТИ: В. Петров[124 - ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62. ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ. - Тель-Авив, 2002. PETROV, AVRAAM SEREDINSKI. PROGRESS AND IDEALITY. - TRIZ Futures 2005. 5^th^ ETRIA Conference. November 16 to 18, 2005. Graz, Austria. P. 195 -204. - The TRIZ Journal. ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. - С. 149 -152 www.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.docwww.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.doc(Ю. Саламатов и И. Кондраков[125 - САЛАМАТОВ Ю. П., КОНДРАКОВ И. М. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИДЕАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 66 -68.], Э. Каган[126 - КАГАН Э. Л. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ИДЕАЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА. -
Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции «Проблемы развития научного и технического творчества трудящихся» (Тбилиси, 30 сентября - 2 октября 1987 г.). Ч. 1. - М.: ВСНТО, 1987. - С. 96 -98.], В. Фей[127 - ФЕЙ В. Р. В ПОИСКАХ ИДЕАЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 36 -41, Т.1, №2/90, С. 31 -40.], В. Митрофанов[128 - МИТРОФАНОВ В. В. НЕСКОЛЬКО МЫСЛЕЙ ОБ ИДЕАЛЬНОСТИ. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 45 -47.], Г. Иванов[129 - ИВАНОВ Г. И. ВОПРОСЫ САМООРГАНИЗАЦИИ В ТС.А. Любомирский[130 - LYUBMIRSKY A. IDEALITY EQUIATION. / International research conference «TRIZfest-2013». - Kiev, Ukraine, August, 01 -03, 2013: conf. proc. / MATRIZ. SPb.: Publishing house of the Polytechnic University, 2013. - 300 p., p. 16 -25.].
- Закон увеличения степени ДИНАМИЧНОСТИ - И. Кондраков[131 - КОНДРАКОВ И. М. ДИНАМИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 70 -72.].
Подзаконы динамичности:
а) УВЕЛИЧЕНИЯ ПУСТОТНОСТИ - Г. Альтшуллер и И. Верткин[132 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. ЛИНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПУСТОТНОСТИ.Баку, 1987. УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ - В. Петров[133 - ПЕТРОВ В. М. ЦЕПОЧКА ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 52 -54. ПЕТРОВ В. УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ. - Тель-Авив, 2002. trizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdftrizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdf(цепочка развития КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ(КПМ)
Г. Альтшуллер[134 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. МАЛЕНЬКИЕ НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. С. 165 -230. И. Рябкин[135 - РЯБКИН И. П. КПМ - ВЕЩЕСТВО УМНОЕ. - Магический кристалл физики. - Дерзкие формулы творчества / (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. - (Техника-молодежь-творчество), С. 159 -165. Ю. Саламатов[136 - САЛАМАТОВ Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 115 -122. В. Петров[137 - ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ.Л:, 1981, 7 с. ПЕТРОВ В. ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ПЕРЕХОДА К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ. - Тель-Авив, 2002. СКВОЗНОГО ПРОХОДА ЭНЕРГИИ - Г. Иванов[138 - ИВАНОВ Г. И. ЗАКОН СКВОЗНОГО ПРОХОДА ЭНЕРГИИ. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 48 -52.].
- Закон СОГЛАСОВАНИЯ технических систем разрабатывали: С. Литвин[139 - ЛИТВИН С. С. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 72 -74.], Б. Злотин и А. Зусман[140 - ПОИСК НОВЫХ ИДЕЙ: ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ(Теория и практика решения изобретательских задач) / Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - С. 62 -73, 367.], В. Петров и Э. Злотина[141 - ПЕТРОВ В. М. СОГЛАСОВАНИЕ СИСТЕМ. - Л., 1975, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л. 1977. ПЕТРОВ В. ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. pdf-books/zrts-10-soglasov. pdfpdf-books/zrts-10-soglasov. pdf(ЗАКОНА ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ осуществили:
С. Литвин и В. Герасимов[142 - ГЕРАСИМОВ В. М., ЛИТВИН С. С. ЗАЧЕМ ТЕХНИКЕ ПЛЮРАЛИЗМ. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 11 -25.], Г. Френклах и Г. Езерский[143 - ФРЕНКЛАХ Г. Б., ЕЗЕРСКИЙ Г. А. О НЕКОТОРЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 25 -29.], А. Пиняев[144 - ПИНЯЕВ А. М. ОБЪЕДИНЕНИЕ ПОД ЗАКОНОМ ФУНКЦИИ (Функциональный подход к объединению альтернативных систем). 1/95 (№10), С. 33 -37.].
- Закон УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ - В. Петров[145 - ПЕТРОВ В. М. О ВЕПОЛЬНОМ АНАЛИЗЕ. - Л., 1973. ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ. - Л. 1981. ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ВЕПОЛЬНЫХ СИСТЕМ. - Л. 1986. ПЕТРОВ В., ЗЛОТИН Э. ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ.Учебное пособие. Тель-Авив, 1992 ПЕТРОВ В. ЗЛОТИНА Э. СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. - Тель-Авив, 1997. ПЕТРОВ В., ЗЛОТИНА Э.СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. - Тель-Авив, 1999. ПЕТРОВ В.СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. Тель-Авив, 2002 ПЕТРОВ В.ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ. - Тель Авив, 2003. ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.Международная научно-практическая конференция «ТРИЗфест-2012». Лаппеенранта; С. Петербург, 2 -4 августа, 2012 г.: сб. тр. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. - 154 с., С. 50 -57. PETROV V. THE LAW OF INCREASING DEGREE OF SU-FIELD.The CIL Journal. ПЕТРОВ В., ВОРОНОВ Г.Новый подход к вепольному (структурному) анализу/Развитие вепольного анализа и изобретательского мышления. / Сборник научных работ. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Выпуск 5. Киев, 2013. - 258 с., С. 33 -55.
%20G.%20A%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu. pdf%20G.%20A%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu. pdf(PETROV V., VORONOV G.A New Approach to Su-Field (structural) Analysis / Further development of Su-Field Analysis. Development of Inventive Thinking./ Collection of Scientific Papers. TRIZ Developers Summit Library. Issue 5. Kiev, 2013. - 258 pages, p. 166 -188. A%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu-ENG. pdfA%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu-ENG. pdf(СВЕРТЫВАНИЯ: С. Литвин и
В. Герасимов[146 - ГЕРАСИМОВ В. М., ЛИТВИН С. С. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ФСА. СВЕРТЫВАНИЕ И СВЕРХЭФФЕКТ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, №2/92, С. 7 -45.], В. Дубров[147 - ДУБРОВ В. Е. МЕТОДИКА ПОИСКА СВЕРХЭФФЕКТОВ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, №2/92, С.46 -50.].
- Закономерность ТОЧКА - ЛИНИЯ - ОБЪЕМ В. Петров[148 - ПЕТРОВ В. М. ТОЧКА - ЛИНИЯ - ОБЪЕМ. - Л., 1973. (рукопись) ПЕТРОВ В. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ - Тель-Авив, 2002. ПЕТРОВ В. ОБОБЩЕННЫЕ МОДЕЛИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. -Тель-Авив, 2007 А. Любомирский[149 - ЛЮБОМИРСКИЙ А., ЛИТВИН С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. GEN3 Partners, 2003. АНАЛИЗ, СИСТЕМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ТЕОРИЯ СИСТЕМ -В. Петров[150 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1976. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАч. - Методы решения конструкторско-изобретательских задач. Тезисы докладов. - Рига, 1978, С.73 -75.], А. А. Быстрицкий[151 - БЫСТРИЦКИЙ А. А. СИСТЕМНОСТЬ ТС И ТЕХНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 35 -36.].
- Использование законов при проведенииФСА - С. Литвин и
В. Герасимов[152 - ГЕРАСИМОВ В. М., ЛИТВИН С. С. УЧЕТ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. - Практика проведения функционально-стоимостного анализа в электротехнической промышленности/Под ред. М. Г. Карпунина. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с. - С. 193 -210.].
С 1965 г. автор изучал и использовал на практике теорию автоматического управления и кибернетику, а с 1968 г. - теорию систем, системные исследования, системный анализ и системный подход. Исследования в основном проводились с целью создания новых систем автоматического управления и контроля для различных объектов[153 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1965. ПЕТРОВ В. М. АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С МОДЕЛЬЮ. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1966. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1968. ПЕТРОВ В. М. САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПОДСТРАИВАЕМОЙ МОДЕЛЬЮ. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1967. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. ПЕТРОВ В. М. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО СИСТЕМНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ. -Л. 1969 (рукопись).].
Исследования развития техники автор начал в 1972 г. с анализа работ в этой области[154 - ПЕТРОВ В. М. ОБЗОР РАБОТ ПО РАЗВИТИЮ ТЕХНИКИ. - Л. 1972 (рукопись). Работа периодически пополнялась.].
Указанные и другие работы послужили фундаментом для разработки законов развития технических систем. Эти исследования автор ведет с 1973 года. Первоначально была сделана попытка перенести законы диалектики (единство и борьбы противоположностей, перехода количественных изменений в качественные и отрицания отрицания)[155 - ПЕТРОВ В. М. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОВ ДИАЛЕКТИКИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л., 1973, 4 с. Позже эта работа была опубликована в: ЖУКОВ Р. Ф., ПЕТРОВ В. М. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА (на примере предприятий судостроительной промышленности). Учебное пособие. - Л.: ИПК СП, 1980. - С. 53 -57. В Интернете работу можно увидеть в: ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ В РАЗВИТИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. на развитие техники.
В 1973 году по аналогии с приемами разрешения технических противоречий, разработанных Г. С. Альтшуллером[156 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. - М: Моск. рабочий, 1973. - 296 с. автор решил разработать несколько тенденций: дробление (прием 1. Принцип дробление), управление весом (прием 8. Принцип антивеса) и переход от точки к линии, плоскости и объему (прием 17. Принцип перехода в другое измерение и прием 7. Принцип «Матрешки»). Эти работы обсуждались с Г. Альтшуллером.
Первоначально ТЕНДЕНЦИЮ ДРОБЛЕНИЯ автор описал как переход от монолитного твердого объекта к гибкому, затем к раздробленному объекту вплоть до порошка, далее к гелю, жидкости, газу и к полю[157 - ПЕТРОВ В. М. ЦЕПОЧКА ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись).].
ЦЕПОЧКУ УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОМ (позже автор назвал ее «гравиполи») первоначально автор представил в виде: использование силы Архимеда в газе и жидкости, крыло и набегающий поток, магнитное и электрическое поля[158 - ПЕТРОВ В. М. УПРАВЛЕНИЕ ВЕСОМ. - Л., 1973. (рукопись).].
ПЕРЕХОД ОТ ТОЧКИ К ЛИНИИ, ПЛОСКОСТИ И ОБЪЕМУ первоначально автор описал так: переход от точки к линии в плоскости, линии в пространстве, плоскости, использование обратной стороны плоскости, лента Мебиуса, переход к объему, использование внутреннего объема (принцип матрешки)[159 - ПЕТРОВ В. М. ТОЧКА - ЛИНИЯ - ОБЪЕМ. - Л., 1973. (рукопись).].
В этот период наиболее сильные теоретические работы по законам развития технических систем, кроме Г. Альтшуллера, были сделаны Б. Голдовским[160 - ГОЛДОВСКИЙ Б. И. О ПРОТИВОРЕЧИЯХ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. Материалы к семинару преподавателей методики изобретательства. - Горький, ОЛМИ при ЦС ВОИР, 1974, 28 с. (ротапринт). который рассмотрел понятия и механизмы по узловому компоненту, противоречиям и оператору отрицания и ввел понятие главной полезной функции системы (ГПФ).
Одной из первых разработок автора в ТРИЗ была ЦЕПОЧКА ДРОБЛЕНИЯ[161 - ПЕТРОВ В. М. ЦЕПОЧКА ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись).], которая описывала постепенный переход (замену) исполнительного органа (теперь он называется рабочим органом) от монолитного твердого вещества к гибкому (эластичному) объекту, к разделению объекта на отдельные части, связанные между собой связями, которые меняются от жестких к гибким и исчезают совсем, не связанные части или связанные с помощью какого-либо поля, например, магнитного, части постепенно измельчаются, превращаясь в мелкодисперсный порошок - порошкообразный объект, постепенно переходя к гелю - пастообразному веществу, затем изменяется степень вязкости вещества до получения жидкости, далее изменяется степень связанности жидкости, используя более легкие и летучие жидкости и аэрозоли, содержание газа в аэрозоле увеличивается, и таким образом происходит переход к газу, постепенно используя все более легкий газ и изменяя степень разряжения вплоть до образования
вакуума, вакуум делают все более глубоким, последний переход к полю, в частности используется плазма. Эта цепочка совершенствовалась и к середине 70-х она имела вид, используемый автором и сегодня[162 - ПЕТРОВ В. УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ. - Тель-Авив, 2002. trizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdftrizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdf(В начале 80-х к этой цепочке автор присоединил цепочку капиллярно-пористых материалов.
В 1979 г. Б. Злотин написал работу «анализ процессов»[163 - ЗЛОТИН Б. Л. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ. - Л., 1979], где он описал закономерности развития процессов и механизмы его исполнения.
Детальнее опишем историю формулировки закона СОГЛАСОВАНИЯ.
Впервые закон согласования был сформулирован Г. Альтшуллером в начале 70-х годов в виде ЗАКОНА СОГЛАСОВАНИЯ РИТМИКИ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ[164 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. (В несколько ином виде этот закон был сформулирован Г. С. Альтшуллером в его первой публикации по ТРИЗ: АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ШАПИРО Р. Б. ПСИХОЛОГИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО ТВОРЧЕСТВА. - Вопросы психологии, 1956, №6, С. 37 - 49).]. Этот закон является частным случаем закона согласования, который был сформулирован позже.
Наибольший вклад в развитие этого закона (насколько это известно автору) внесли представители Ленинградской школы ТРИЗ. Основные идеи этого закона были предложены Б. Злотиным, Э. Злотиной, С. Литвиным и В. Петровым в 1975 -1980 гг. Этот закон и многие другие направления ТРИЗ неоднократно обсуждались в этом коллективе. Были выработаны общие подходы, например, что понятие этого закона должно быть значительно расширено, но, тем не менее, каждый имел и свой взгляд на этот закон.
Например, понятие «согласование-рассогласование» предложила Э. Злотина. Первоначально эта закономерность разрабатывалась совместно Б. Злотиным и Э. Злотиной, а в дальнейшем Б. Злотиным и А. Зусман.
С. ЛИТВИН рассматривал четыре вида согласования[165 - ЛИТВИН С. С. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 72 -74.].
1.КОМПОНЕНТНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ, ВЕЩЕСТВ.
2.СТРУКТУРНОЕ - СОГЛАСОВАНИЕ РАЗМЕРОВ, ФОРМ, СТРУКТУРЫ.
3.ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ - СОГЛАСОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: ТЕМПЕРАТУР, ВЕСОВ, ДАВЛЕНИЙ, ПЛОТНОСТЕЙ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И Т. Д.
4.ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ - СОГЛАСОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИЙ.
Кроме того, С. Литвин рассматривает:
1.СОГЛАСОВАНИЕ ПОДСИСТЕМ ОДНОЙ ТС.
2.СОГЛАСОВАНИЕ ТС И ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ.
3.СОГЛАСОВАНИЕ ИЗДЕЛИЯ И ИНСТРУМЕНТА.
4.СОГЛАСОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТОВ МЕЖДУ СОБОЙ.
5.СОГЛАСОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ МЕЖДУ СОБОЙ.
Б. ЗЛОТИН рассматривает различные ВИДЫ согласования-рассогласования[166 - ПОИСК НОВЫХ ИДЕЙ: ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ(Теория и практика решения изобретательских задач) / Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - С. 62 -73, 367.] (разбивка по пунктам и группировка осуществлена В. Петровым).
1. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ.
1.1. ПРЯМОЕ И ОБРАТНОЕ.
1.2. ОДНОРОДНОЕ И НЕОДНОРОДНОЕ.
1.3. ВНУТРЕННЕЕ И ВНЕШНЕЕ.
2. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ СИСТЕМ:
2.1. НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ.
2.2. УСЛОВНОЕ.
3. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ.
4. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ ФОРМ И РАЗМЕРОВ.
5. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ РИТМИКИ РАБОТЫ.
6. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ СТРУКТУРЫ.
7. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ ПОТОКОВ В СИСТЕМАХ.
8. СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ ЖИВУЧЕСТИ СИСТЕМЫ.
Кроме того, Б. Злотин рассматривает ЛИНИИ РАЗВИТИЯ ТС по согласованию-рассогласованию:
1. НЕСОГЛАСОВАННАЯ СИСТЕМА>СОГЛАСОВАННАЯ СИСТЕМА>РАССОГЛАСОВАННАЯ СИСТЕМА>СИСТЕМА С ДИНАМИЧЕСКИМ СОГЛАСОВАНИЕМ-РАССОГЛАСОВАНИЕМ.
2. ВИДЫ СОГЛАСОВАНИЯ:
НЕСОГЛАСОВАННАЯ СИСТЕМА>СИСТЕМА С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ СОГЛАСОВАНИЕМ>СИСТЕМА С БУФЕРНЫМ СОГЛАСОВАНИЕМ>СИСТЕМА СО СВЕРНУТЫМ СОГЛАСОВАНИЕМ.
3. 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 ТЕХНОЛОГИИ ОТ ТРАНСПОРТНОГО ДВИЖЕНИЯ.
Закон согласования, сформулированный В. ПЕТРОВЫМ в 1975 -1978[167 - ПЕТРОВ В. М. СОГЛАСОВАНИЕ СИСТЕМ. - Л., 1975, 2 с. (рукопись) ПЕТРОВ В. М. СТРУКТУРА ЗАКОНА СОГЛАСОВАНИЯ. - Л., 1978, 3 с. (рукопись) ПЕТРОВ В. ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. trizba/pdf-books/zrts-10-soglasov. pdftrizba/pdf-books/zrts-10-soglasov. pdf(имеет следующую структуру:
1. Согласование может быть:
1.1.СТАТИЧЕСКОЕ.
1.2.ДИНАМИЧЕСКОЕ.
- Согласование проводится по УРОВНЯМ:
2.1.ПОТРЕБНОСТЕЙ.
2.2.ФУНКЦИЙ.
2.3.СИСТЕМ.
- ВИДЫ согласования:
3.1.ВО ВРЕМЕНИ.
3.2.В ПРОСТРАНСТВЕ.
3.3.В СТРУКТУРЕ.
3.4.ПО УСЛОВИЯМ.
3.5.ПАРАМЕТРОВ.
К СОГЛАСОВАНИЮ ВО ВРЕМЕНИ,в частности относится согласование ПРОЦЕССОВи ПОТОКОВ.
СОГЛАСОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙможет проводиться:
- по САМИМ ПОТРЕБНОСТЯМ(согласование потребностей между собой);
- по ПАРАМЕТРАМ;
- по СТРУКТУРЕ;
- по УСЛОВИЯМ;
- в ПРОСТРАНСТВЕ;
- во ВРЕМЕНИ.
В частности, может быть ДИНАМИЧЕСКОЕ СОГЛАСОВАНИЕ.
Под согласованием потребностей понимается и их специальное рассогласование (максимальное увеличение разницы между потребностями).
СОГЛАСОВАНИЕ ФУНКЦИЙможет осуществляться:
- ВО ВРЕМЕНИ;
- В ПРОСТРАНСТВЕ;
- ПО УСЛОВИЯМ.
В частности, может быть ДИНАМИЧЕСКОЕ СОГЛАСОВАНИЕ.
На уровне СИСТЕМСОГЛАСОВАНИЕпроводится 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, РАСПОЛОЖЕНИЕотдельных ЭЛЕМЕНТОВи ихВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
СТРУКТУРА системы определяется ЭЛЕМЕНТАМИ и СВЯЗЯМИ.Они могут быть:
- ВЕЩЕСТВЕННЫЕ;
- ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ;
- ИНФОРМАЦИОННЫЕ.
Системные понятия СТРУКТУРЫ,ееЭЛЕМЕНТОВи СВЯЗЕЙ,и их видов(ВЕЩЕСТВО, ЭНЕРГИЯ, ИНФОРМАЦИЯ)относятся так же к ПОДСИСТЕМАМ, НАДСИСТЕМЕи ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ.
ПАРАМЕТРЫмогут быть:
- ТЕХНИЧЕСКИЕ;
- ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ;
- ЭКОНОМИЧЕСКИЕ;
- ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ;
- ЭСТЕТИЧЕСКИЕ;
- СОЦИАЛЬНЫЕ;
- ПОЛИТИЧЕСКИЕи 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. Зусман[168 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. ОБЩИЕ ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ. - Журнал ТРИЗ, 1/94 (№9), С. 24 -28.], Ю. Саламатов[169 - САЛАМАТОВ Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 115 -122. В. Петров и Э. Злотина[170 - ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.Серия статей. - Тель-Авив, 2002. С. Литвин и А. Любомирский, Г. Иванов[171 - ИВАНОВ Г. И. И НАЧИНАЙТЕ ИЗОБРЕТАТЬ: Научно-популярная книга. - Иркутск: Восточно-Сибирское кн. Изд-во, 1987. - 240 с., С. 187 -190.], А. Захаров[172 - ЗАХАРОВ А. Н. К РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМЫ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Журнал ТРИЗ, 1/95 (№10), С.19 -29 ЗАХАРОВ А. Н. ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ: ВВЕРХ ПО ЛЕСТНИЦЕ, ИДУЩЕЙ …ВВЕРХ. - Журнал ТРИЗ, 1/96 (№11), С. 34 -39. ЗАХАРОВ А. Н. О ЕДИНСТВЕ ИНСТРУМЕНТОВ ТРИЗ. - Технология творчества, №1, 1999, С. 19 -38], И. Девойно[173 - ДЕВОЙНО И. Г. УСЛОЖНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Журнал ТРИЗ, 2.1.91 (№3), С.56 -63.] и М. Рубин[174 - РУБИН М. С. ОСНОВЫ ТРИЗ. Применение ТРИЗ в программных и информационных системах:
Учебное пособие. - СПб.: СПРИНТ, 2011. - 226 с.].
Опишем наиболее полные и существенные, на наш взгляд, системы.
Система законов Б. ЗЛОТИНАи А. ЗУСМАН[175 - ПОИСК НОВЫХ ИДЕЙ: ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ(Теория и практика решения изобретательских задач) / Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 381 с.] содержала новые законы, например, «развертывание-свертывание», «согласование-рассогласование», «увеличение использования ресурсов», и механизмы выполнения каждого из законов (линии развития технических систем - всего 22 линии)[176 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: Методические рекомендации. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 114 с.].
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»[177 - ZLOTIN B., ZUSMAN A. DIRECTED EVOLUTION. PHILOSOPHY, THEORY AND PRACTICE. Ideation International Inc. 2001.], 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 СИСТЕМ[178 - ZLOTIN B., ZUSMAN A. PATTERNS OF EVOLUTION: RECENT FINDINGS ON STRUCTURE AND ORIGIN. Altshuller Institute’s TRIZCON2006, April, 2006, Milwaukee, WI USA 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 технику[179 - ПЕТРОВ В. М. БИОЛОГИЯ И ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. -Л., 18.08.1976, 12 с. (рукопись). Работа доложена на Ленинградском семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ в 1977 г. В расширенном виде эта работа имеется на данном CD. АНАЛИЗ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ И ТЕХНИКИ. Методы решения научно-технических задач. - Л: ЛДНТП, 1979, С. 63 -66.]. Структура законов включала три группы: ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ (законы организации), ЭФФЕКТИВНОСТЬ и ЭВОЛЮЦИЯ построения новых систем. В этой работе были введены и определены законы избыточности и толерантности. В 1978 г. эта система была усовершенствована[180 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ, ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1978. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Л., 1979. - 23 с. (рукопись). Материал опубликован в ПЕТРОВ В. М. О ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Доклад на Ленинградском городском семинаре «Обмен опытом по
обучению молодежи научно-техническому творчеству». - Л.: ЛОП НТО Машпром, 1981. - С. 7 - 19. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества.Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции. - Новосибирск: АН СССР СО, 1984. - С. 52 -54.]: Среди законов эволюции был указан главный закон развития систем - закон увеличения степени идеальности, которому подчиняется общее развитие систем. Более детальная система была создана в 1979 г.[181 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Л., 1979. - 23 с. (рукопись). Материал был опубликован в ПЕТРОВ В. М. О ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Доклад на Ленинградском городском семинаре «Обмен опытом по обучению молодежи научно-техническому творчеству». - Л.: ЛОП НТО Машпром, 1981. - С. 7 - 19.] В основу этих исследований положены законы развития технических систем, разработанные Г. Альтшуллером.
Полностью сформированная система законов была разработана к 1982 г., а опубликована в 1984 г.[182 - ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 52 -54. Система была доложена на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82).]. Механизмы закона увеличения степени идеальности были разработаны в 1982 г.[183 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТС. - Доклад на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82). - Л.: 1982.], а опубликованы в 1983 г.[184 - ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62]
Данная классификация просуществовала до 1983 г.[185 - ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ СЦЕНАРИЯ НА КАЧЕСТВЕННОМ УРОВНЕ. - Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. - Рига, 1979, С. 136 -138. ПЕТРОВ В. М. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ. Методическая разработка. - Л.: НПО «Уран», 1980. - 64 с. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества.Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции. - Новосибирск: АН СССР СО, 1984. - С. 52 -54.] 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 автора 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 ЭВОЛЮЦИИ[186 - ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР В СУДОСТРОЕНИИ.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. - Л.: ЛКИ, 1985. - 20 с.]. 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 патентов[187 - ПЕТРОВ В. М. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО
НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР. - Л.: ВНИИЭСО, 1985. - 69 с.].
В 1986 г. автор начал разработку законов развития потребностей[188 - ПЕТРОВ В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. - Тель-Авив, 2002. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Труды Международной конференции МАТРИЗФест - 2005. 3 -4 июля 2005 г. Санкт-Петербург. Ст. Петербург, 2005. С. 46 -48. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Тель-Авив,18 с.и функций[189 - ПЕТРОВ В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ФУНКЦИЙ. - Тель-Авив, 2002. 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.[190 - ЗЛОТИНА Э., ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРИЗ. - Л.: ЦНТТМ «Квант», 1989.ПЕТРОВ В. М., ЗЛОТИНА Э. С. ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ - ОСНОВА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Методические разработки. - Братислава: ДТ ЧСНТО, 1989, 92 с.]. Уточненная система законов развития технических систем была изложена в подготовленном учебнике[191 -
ПЕТРОВ В. М., ЗЛОТИНА Э. С. ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ.Учебник. - Л., 1990, 425 с. (рукопись подготовленная для издательства «Машиностроение»).]. 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 развития[192 - Подробнее описано в п. 2.3 (рис. 2.9).]. 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 рынка[193 - ПЕТРОВ В. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В БИЗНЕС-ПРОЕКТИРОВАНИИ. -Труды Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. С. 343 -350. ПЕТРОВ В. БИЗНЕС-ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОДВИЖЕНИЕ ПРОДУКТА НА РЫНОК. -Управленческий консалтинг. Настольная книга руководителя. Книга 2. Киев. ПЦ «Фолиант», 2006. - C. 73 -83. PETROV V. DESIGNING BUSINESS PROJECTS.TRIZ:
una Nuevo Enfoque Papa La Innovacion Sistematica. (Memorias). 1er. Congreso Iberoamericano de Innovacion Tecnologica. 4 al 7 de septiember de 2006 Puebla, Mexico. P. 174 -182. id/f4149/name/Business_designing. pdfid/f4149/name/Business_designing. pdf(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»[194 - САЛАМАТОВ Ю. П., КОНДРАКОВ И. М. ТЕПЛОВАЯ ТРУБА. Идеализация технических систем. Красноярск, 1984.САЛАМАТОВ Ю. П. ЭВОЛЮЦИЯ ВЕЩЕСТВА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 64 -66.]. 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 усовершенствована[195 - САЛАМАТОВ Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), С. 6 -174. САЛАМАТОВ Ю. П. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ (основы теории развития технических систем). Изд. 2-е испр. и доп. Книга для изобретателя изучающего ТРИЗ. INSTITUTE OF INNOVATIVE
DESIGN: Красноярск, 1996г./e/21101300.htm.].
В работе С. ЛИТВИНАи А. ЛЮБОМИРСКОГО была предложена иерархическая система законов, во главе которой был поставлен закон развития по S-образной кривой[196 - ЛЮБОМИРСКИЙ А., ЛИТВИН С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. GEN3 Partners, 2003. 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 систем[197 - РУБИН М.ЭТЮДЫ О ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. Труды Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. - С. 219 -228. section.php? docId=3432section.php? docId=3432(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 кривой[198 - РУБИН М. С. ОСНОВЫ ТРИЗ. Применение ТРИЗ в программных и информационных системах. - СПб., 2011. - 225 с. -
С. 46 -52, 199 -206.].
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 законов[199 - РУБИН М. С. ЭТЮДЫ ОБ ЭВОЛЮЦИОННОМ СИСТЕМОВЕДЕНИИ. ТРИЗ В РАЗВИТИИ/Сборник образовательных программ и научных трудов. Часть 1. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Выпуск 7. Санкт-Петербург, Россия, 2015. - 252 с. - С. 196 -200.].
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. Альтшуллер[200 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. КАК ДЕЛАЮТСЯ ОТКРЫТИЯ. Мысли о методике научной работы. - Баку, 1960. АЛЬТОВ Г., ЖУРАВЛЕВА В. ПУТЕШЕСТВИЕ К ЭПИЦЕНТРУ ПОЛЕМИКИ. - Звезда, 1964, №2.], В. Митрофанов[201 - МИТРОФАНОВ В. В., СОКОЛОВ В. И. О ПРИРОДЕ ЭФФЕКТА РАССЕЛА. «Физика твердого тела», 1974г., т. 16, №8, С. 24 -35. МИТРОФАНОВ В. В. ПО СЛЕДАМ ВОЗБУЖДЕННОЙ МОЛЕКУЛЫ. -Техника и наука, 1982, №2. МИТРОФАНОВ В. В. ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БРАКА ДО НАУЧНОГО ОТКРЫТИЯ. - Ассоциация ТРИЗ Санкт-Петербурга, 1998. - 395 с.], И. Кондраков[202 - .КОНДРАКОВ И. М. АЛГОРИТМ ОТКРЫТИЙ? - «Техника и наука», №11 - 1979 г.], В. Цуриков[203 - ЦУРИКОВ В. М. ДАЕШЬ РАДИОКОНТАКТ! - Петрович Н. Т., Цуриков В. М. Путь к изобретению. - М.: Мол. гвардия, 1986. С.119 -128.], Г. Головченко[204 - ГОЛОВЧЕНКО Г. Г. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА РАСТЕНИЙ. - Грани творчества / Сост. Б. С. Вайсберг. - Свердловск: Сверд. -Урал. Кн. Изд-во, 1989. С. 97 -107.], Г. Иванов[205 - ИВАНОВ Г. И. И НАЧИНАЙТЕ ИЗОБРЕТАТЬ: Научно-популярная книга. - Иркутск: Восточно-Сибирское кн. Изд-во, 1987. - 240 с., С. 136 -142.], Б. Злотин и - А.
Зусман[206 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. К ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ ТРИЗ В НАУКЕ. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 45 -54. ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. РЕШЕНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. Кишинев: МНТЦ «Прогресс», Картя Молдовеняскэ, 1991. ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АППАРАТА ТРИЗ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. - Кишинев: 1985.];
- РАЗВИТИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМописали -В. Петров[207 - ПЕТРОВ В. М. БИОЛОГИЯ И ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. -Л., 18.08.1976, 12 с. (рукопись). Работа доложена на Ленинградском семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ в 1977 г. В расширенном виде эта работа имеется на данном CD. ПЕТРОВ В. М. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ И ТЕХНИКИ. Методы решения научно-технических задач. - Л: ЛДНТП, 1979, С. 63 -66.],
И. Захаров[208 - ЗАХАРОВ И. С. О ЗАКОНАХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Журнал ТРИЗ, 1/96 (№11), С. 32 -33.], - В. Тимохов[209 - ТИМОХОВ В. И. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ. Познание. Информационно-методический сборник для учителей и учащихся. Вып. 5, Рига: Научно-технический центр «Прогресс». Лаборатория педагогической технологии. 1993. - С. 4 -31.];
- РАЗВИТИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ(создание бесприродного технического мира - БТМ) - Г. Альтшуллер, М. Рубин[210 - АЛЬТШУЛЛЕР А., РУБИН М. ЧТО БУДЕТ ПОСЛЕ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ПОБЕДЫ. ВОСЕМЬ МЫСЛЕЙ О ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ. В сб. Шанс на приключение, Сост. А. Б. Селюцкий, Петрозаводск, «Карелия», 1991, С. 221 -236.];
- РАЗВИТИЕ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ СИСТЕМ - Ю. Мурашковский и
И. Мурашковска[211 - МУРАШКОВСКА И., МУРАШКОВСКИЙ Ю. М. «ИСКУССТВО» ОТ СЛОВА «ТЕХНИКА». - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 55 -64.], Р. Флореску[212 - ФЛОРЕСКУ Р. С. ПРИЕМЫ ФАНТАЗИРОВАНИЯ В ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОМ ИСКУССТВЕ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 2/92, (№6), С. 69 -77.];
- РАЗВИТИЕЛИТЕРАТУРЫ (сказки) - А. Нестеренко[213 - НЕСТЕРЕНКО А. А. СТРАНА ЗАГАДОК. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАГАДОК. - Журнал ТРИЗ, 3.4.92, С. 36 -48.], (пословицы) С. Перницкий[214 - ПЕРНИЦКИЙ С. И. ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ПРОТИВОРЕЧИЙ В ПОСЛОВИЦАХ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 1/92, (№5), С. 69 -73.], (анатомия сюжета) А. Молдавер[215 - МОЛДАВЕР А. АНАТОМИЯ СЮЖЕТА. Иерусалим, 2002, 128 с.];
- РАЗВИТИЕ МУЗЫКАЛЬНЫХ ФОРМ - Э. Злотина[216 - ЗЛОТИНА Э. С. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ МУЗЫКАЛЬНЫХ ФОРМ. - Технология творчества, №1, 1999, с. 9 -14. ТВОРЧЕСКОЙ ЛИЧНОСТИ -Г. Альтшуллер и И. Верткин[217 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. М. КАК СТАТЬ ЕРЕТИКОМ. ЖИЗНЕННАЯ СТРАТЕГИЯ ТВОРЧЕСКОЙ ЛИЧНОСТИ. Как стать еретиком/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991, С. 15 -16.];
- РАЗВИТИЕ ТВОРЧЕСКОГО КОЛЛЕКТИВА - Б. Злотин, А. Зусман, Л. Каплан[218 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В., КАПЛАН Л. А. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ КОЛЛЕКТИВОВ. - Кишинев: МНТЦ «Прогресс», 1990.];
- МНОГОУРОВНЕВНЕВОЕ НЕПРЕРЫВНОЕ КРЕАТИВНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ - М. Зиновкана[219 - ЗИНОВКИНА М. М. ИНЖЕНЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ. (Теория и инновационные креативные педагогические технологии) Монография. - М.: МГИУ, 1996 - 283 с. ЗИНОВКИНА М. М. КРЕАТИВНОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ (Теория и инновационные креативные педагогические технологии). М.: МГИУ. Монография. 2003. - 350 с. ЗИНОВКИНА М. М. МНОГОУРОВНЕВОЕ НЕПРЕРЫВНОЕ КРЕАТИВНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ И ШКОЛА.Пособие для учителей. Приложение к журналу «Учитель». - М.: Приоритет - 2002, 2006 (переиздание). - 48 с. ЗИНОВКИНА М. М. НФТМ-ТРИЗ - КРЕАТИВНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ХХ1 ВЕКА (Теория и практика) М., МГИУ, 2008. - 305 с. ЗИНОВКИНА М. М. ИНЖЕНЕРНОЕ ТВОРЧЕСТВО (ТРИЗ).Теория и практика решения творческих инженерных задач/ Под ред. Проф. Р. Т. Гареева. Учебное пособие. М.: КНОРУС, - 2010. - 164 с.];
- РАЗВИТИЕПЕДАГОГИКИ - А. Нестеренко, В. Бухвалов[220 - БУХВАЛОВ В. А. АЛГОРИТМЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА. -М.: Просвещение, 1993. - 96 с.],А. Гин[221 - ГИН А. А. ПРИЕМЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ: Свобода выбора. Открытость. Деятельность. Обратная связь. Идеальность: Пособие для учителей. - Гомель: ИПП «Сож», 1999. - 88 с.];
- РАЗВИТИЕФОКУСОВ -В. Л. Уральская и С. Литвин[222 - УРАЛЬСКАЯ В. Л., ЛИТВИН С. С. ФОКУС КАК ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЙ ПРИЕМ. - Журнал ТРИЗ, 3.4.92, С. 59 -63.];
- РАЗВИТИЕ ЖУРНАЛИСТИКИ[223 - ВИКЕНТЬЕВ И. Л. ПРИЕМЫ ЖУРНАЛИСТИКИ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 1/92, (№5), С. 56 -68.]и РЕКЛАМЫ -И. Викентьев[224 - ВИКЕНТЬЕВ И. Л. ПРИЕМЫ РЕКЛАМЫ И PUBLIC RELATIONS, Ч.I, СПб, Изд-во ТОО «ШАНС-ТРИЗ», 1995. - 228 с.];
- закономерности развития МЕНЕДЖМЕНТА И ПРЕДВЫБОРНОЙ БОРЬБЫ -С. Фаер[225 - ФАЕР С. А. ПРИЕМЫ СТРАТЕГИИ И ТАКТИКИ ПРЕДВЫБОРНОЙ БОРЬБЫ:PR-секреты общественных отношений. «Ловушки» в конкурентной борьбе. Механизмы политической карьеры. - СПб: изд-во «Стольный град», 1998. - 136 с.];
- ДИАЛЕКТИКА - В. Петров[226 - ПЕТРОВ В. М. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОВ ДИАЛЕКТИКИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л., 1973, 4 с. Позже эта работа была опубликована в: ЖУКОВ Р. Ф., ПЕТРОВ В. М. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА (на примере предприятий судостроительной промышленности). Учебное пособие. - Л.: ИПК СП, 1980. - С. 53 -57. В Интернете работу можно увидеть в: ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ В РАЗВИТИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. А. Лимаренко[227 - ЛИМАРЕНКО А. А. ТРИЗ КАК ПРИКЛАДНАЯ ДИАЛЕКТИКА. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 53 -57.].
Проблемами ПРОГНОЗИРОВАНИЯ с использованием ТРИЗ занимались Г. Альтшуллер[228 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. О ПРОГНОЗИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Баку, 1975. - 13 с. (рукопись) Злотин и А. Зусман[229 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: Методические рекомендации. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 114 с.], С. Литвин и
В. Герасимов, М. Рубин[230 - РУБИН М. С. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ТРИЗ. - В. Петров и Э. Злотина[231 - ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л.: НТО Машпром, 1976, 48 с. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ, ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1978. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Теория и практика обучения техническому творчеству. Тезисы докладов. Челябинск: УДНТП, 1988. - С. 6 -8. ПЕТРОВ В. М. ФСА НА ЭТАПЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Petrov V.M. Hodnotove Inzinierstvo a Jeho Uloha v Intenzifikacii Ekonjmiky. - Bratislava: Dom Techniky, 1989. - С. 33 -34. ЗЛОТИНА Э., ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРИЗ. - Л.: ЦНТТМ «Квант», 1989. ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. И. Захаров[232 - ЗАХАРОВ И. С. ТРИЗ И МАРКСИЗМ: ОПЫТ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КРИЗИСОВ ТЕОРИИ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 1/92, (№5), С. 13 -23.],
Н. Шпаковский[233 - ШПАКОВСКИЙ Н. А. ДЕРЕВЬЯ ЭВОЛЮЦИИ: АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ГЕНЕРАЦИЯ НОВЫХ ИДЕЙ. - М. ТРИЗ-профи, 2006. - 240 с. ШПАКОВСКИЙ Н. А. Реферат книги«ДЕРЕВЬЯ ЭВОЛЮЦИИ. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ГЕНЕРАЦИЯ НОВЫХ ИДЕЙ»_tree_ru. pdf_tree_ru. pdf(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»[234 - Труды Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. вклад в развитие законов внесли следующие авторы: В. Герасимов и Л. Кожевникова[235 - ГЕРАСИМОВ В. М., КОЖЕВНИКОВА Л. А. РАЗВИТИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПУТЕМ ИХ ОБЪЕДИНЕНИЯ В НАДСИСТЕМУ Злотин и А. Зусман[236 - ZLOTIN B., ZUSMAN A. PATTERNS OF EVOLUTION: Recent Findings on Structure and Origin А. Кудрявцев[237 - КУДРЯВЦЕВ А. В. ТОНКАЯ СТРУКТУРА ИДЕАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ТС.С. Литвин и М. Гершман[238 - ЛИТВИН С. С., ГЕРШМАН М. Д. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ ЭВОЛЮЦИИ.А. Любомирский[239 - ЛЮБОМИРСКИЙ А. ЗАКОН ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОТОКОВ ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ Ю. Мурашковский[240 - МУРАШКОВСКИЙ Ю. С. ЗА ПРЕДЕЛАМИ ЗАКОНОВ. В. Петров[241 - ПЕТРОВ В. М. ЗАКОН - АНТИЗАКОН. и А. Пиняев[242 - ПИНЯЕВ А. М. ОБЪЕДИНЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ. М. Рубин[243 - РУБИН М. С. ЭТЮДЫ О ЗРТС. Чернов[244 -
ЧЕРНОВ Б. К. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКОНА ПОВЫШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ ДЛЯ АНАЛИЗА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. П. Чуксин[245 - ЧУКСИН П. МЕТОДИКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Н. Шпаковский[246 - ШПАКОВСКИЙ Н. ДЕРЕВО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ. разделе не ставилась задача провести глубокий аналитический обзор работ по законам развития технических систем. Наверняка упущены какие-то работы и отдельные авторы, поэтому приносим им свои извинения.
1.6. Выводы
Постулат о том, что любая система, в том числе и техническая, развивается по законам, был описан еще в работах Гегеля.
Первые законы развития техники были сформулированы еще в XIX веке, а первые классы законов развития систем в конце 40-х - начале 60-х гг. XX века.
Первую систему законов развития технических систем разработал
Г. С. Альтшуллер.
В настоящее время еще не сложилась единая система законов развития техники и любых других систем.
Данный материал предназначен в первую очередь для людей, занимающихся исследованиями в области законов развития систем, и разработчиков новой техники, для прогнозирования развития технических систем. Этот материал может быть полезен, слушателем, изучающим теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ).
Будущим исследователям законов развития систем предстоит серьезно проанализировать все имеющиеся материалы. Данная работа поможет им увидеть некоторые источники. Кроме того, необходимы исследования по развитию различных систем, прежде всего, самых древних. К ним в первую очередь относятся биологические системы. Может быть, следует даже исследовать еще более древние системы образования звезд, планет, галактик и космической системы в целом. Должны быть исследованы различные виды культур, языки, религии, музыка, литература, искусства и т. д. Не менее интересно исследовать стремительно развивающиеся сегодня системы высоких технологий. Здесь тоже имеются свои закономерности. Особенно это касается микроэлектроники, компьютеров, информационных технологий и программирования, где наверняка имеются закономерности, которые еще не выявлены.
2. Структура законов развития систем
ТОЛЬКО ТОГДА МОЖНО ПОНЯТЬ СУЩНОСТЬ ВЕЩЕЙ, КОГДА ЗНАЕШЬ ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ.
ГЕРАКЛИТ ЭФЕССКИЙ
(544 -483 гг. до н. э.)
древнегреческий философ
СОДЕРЖАНИЕ
2.1.ВВЕДЕНИЕ
2.2.СИСТЕМНОСТЬ
2.3.СТРУКТУРА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.1. Введение
Развитие любых объектов материального мира, природы, различных областей знаний, деятельности и мышления происходит по своим определенным законам.
Законы носят объективный характер, выражая реальные отношения вещей, а также их отражение в сознании.
Законы развития систем могут быть:
- ВСЕОБЩИЕ - это универсальные законы, справедливые для любой системы независимо от ее природы, вследствие единства материального мира. Самые общие из них - ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИи ЗАКОН S-ОБРАЗНОГО РАЗВИТИЯ;
- ОБЩИЕ,присущие для достаточно широкого класса систем, например, искусственных систем;
- СПЕЦИАЛЬНЫЕ,характерные для конкретного класса систем, например, ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
Структура законов развития представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Структура законов развития
Наиболее общие из ЗАКОНОВ ДИАЛЕКТИКИ следующие:
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕ;
- ЗАКОН ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ;
- ЗАКОН ОТРИЦАНИЯ ОТРИЦАНИЯ;
Всеобщие законы развития систем будут изложены в главе 3.
ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ определяют тенденции их изменения. Это необходимо для определения функций и систем, с помощью которых можно удовлетворить возрастающие потребности. Эти законы могут использоваться для прогнозирования новых потребностей. Они будут рассмотрены в главе 4.
ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙвключают:
- ЗАКОН ИДЕАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- ЗАКОН ДИНАМИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- ЗАКОН ОБЪЕДИНЕНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- ЗАКОН СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
ИДЕАЛИЗАЦИЯпотребностей проводится путем ихДИНАМИЗАЦИИ, ОБЪЕДИНЕНИЯили СПЕЦИАЛИЗАЦИИи последующегоСОГЛАСОВАНИЯ
(рис. 2.2).
Рис. 2.2. Структура законов развития потребностей
ЗАКОНЫ ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИЙ описывают тенденции их изменения. Они связаны с закономерностями развития потребностей, но имеют и свою специфику, например, переход систем к поли-функциональности (многофункциональности - универсальности) или, наоборот, к моно-функциональности (одно-функциональности - специализации). Эти законы будут изложены в главе 5.
ЗАКОНЫ ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИЙвключат:
- ЗАКОН ИДЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ;
- ЗАКОН ДИНАМИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ;
- ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ ФУНКЦИЙ;
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА К МОНО- ИЛИ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ.
ИДЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙосуществляется их ДИНАМИЗАЦИЕЙи ПЕРЕХОДОМ К МОНО- ИЛИ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТИи последующим СОГЛАСОВАНИЕМ(рис. 2.3).
Рис. 2.3. Структура законов изменения функций
Техника развивается в тесном взаимодействии с общественным развитием и экосферой, вследствие чего наблюдаются значительное проникновение и обогащение законов развития общества, природы и техники. Например, развитие техники во многом зависит от потребностей общества и влияет на развитие природы.
В общем виде законы развития искусственных систем должны иметь уровни ПОТРЕБНОСТЕЙ, ФУНКЦИЙи СИСТЕМ[247 - Эта система законов развития технических систем разрабатывалась В. Петровым в период 1976 -1982 годы и впервые была доложена на традиционном Ленинградском семинаре в 1980, более детальная система была доложена на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82), а опубликована в 1984 г. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. - Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск, 1984, С. 52 -54. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР В СУДОСТРОЕНИИ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. - Л.: ЛКИ, 1985. - 20 с. ПЕТРОВ В. М., ЗЛОТИНА Э. С. ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ - ОСНОВА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л.: Квант, - Братислава: ДТ ЧСНТО, 1989, 92 с.]. В качестве систем мы будем рассматривать технические системы, поэтому будем говорить о законах развития
технических систем. Схематично это изображено на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Схема уровней развития искусственных систем
ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ определяют критерии построения и развития технических систем. Эти законы будут изложены в главах 6 и 7.
Общее направление развития технических систем идет в сторону УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ СИСТЕМНОСТИ.
2.2. Системность
Понятие системности вытекает из системного подхода.
СИСТЕМНОСТЬ - ЭТО СВОЙСТВО, ЗАКЛЮЧАЮЩЕЕСЯ В СОГЛАСОВАНИИ ВСЕХ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ОБЪЕКТОВ, ВКЛЮЧАЯ ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.
ТАКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ПОЛНОСТЬЮ СБАЛАНСИРОВАНО.
ОБЪЕКТ БУДЕТ ВЫПОЛНЕН СИСТЕМНЫМ ТОГДА И ТОЛЬКО ТОГДА, КОГДА ОН ОТВЕЧАЕТ СЛЕДУЮЩИМ СИСТЕМНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ.
- Система должна отвечать своему ПРЕДНАЗНАЧЕНИЮ.
- Система должна быть ЖИЗНЕСПОСОБНОЙ.
- Система НЕ ДОЛЖНА ОТРИЦАТЕЛЬНО ВЛИЯТЬ на расположенные рядом объекты и окружающую среду.
- При построении системы необходимо учитывать ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ.
СИСТЕМНЫЕТРЕБОВАНИЯ представляют собой составляющие ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ СИСТЕМНОСТИ.
Рис. 2.5. Структура системности
ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫописывается ГЛАВНОЙ ФУНКЦИЕЙ СИСТЕМЫ, удовлетворяя определенную ПОТРЕБНОСТЬ.
ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬтехнической системы определяется ееРАБОТОСПОСОБНОСТЬЮи КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬЮ.
Система будут ЖИЗНЕСПОСОБНА, если онаРАБОТОСПОСОБНАи КОНКУРЕНТОСПОСОБНА.
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ - это способность выполнять заданную функцию с параметрами, установленными техническими требованиями, в течение расчетного срока службы[248 - РАБОТОСПОСОБНОСТЬ - материл из Википедии (в редакции автора).].
Другими словами, РАБОТОСПОСОБНОСТЬ -это качественное функционирование системы, т. е. качественное выполнение главной функции системы.
К параметрам работоспособности помимо качественного функционирования системы (в том числе надежности и долговечности) можно также отнести эргономические параметры (характеризуют соответствие товара свойствам человеческого организма).
Работоспособность определяется наличием необходимых ЭЛЕМЕНТОВ с требуемым качеством, наличием и качеством необходимых СВЯЗЕЙ между элементами, организацией необходимых ПОТОКОВ с требуемым качеством.
КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ТОВАРА - способность продукции быть привлекательной по сравнению с другими изделиями аналогичного вида и назначения, благодаря лучшему соответствию своих качественных и стоимостных характеристик к требованиям данного рынка и потребительским оценкам[249 - КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ТОВАРА -материал из Википедии.].
КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ конкретной системы определяется по сравнению с конкурирующей системой. Конкуренция зависит:
- от количества и качества выполняемых функций;
- стоимости данной системы;
- своевременности ее появления на рынке.
Помимо технических функций следует учитывать также ЭСТЕТИЧЕСКИЕ и ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ.
Один из основных эстетических параметров - это дизайн продукта и упаковки, включая и цветовую гамму.
К психологическим параметрамследует отнести престижностьпривлекательность, доступность и т. п.
Теперь можно представить более детальную схему структуры системности (рис. 2.6), которая является структурой ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ СИСТЕМНОСТИ.
Рис. 2.6. Структура закона повышения степени системности
Система работоспособна, когда она выполняет главную функцию системы.
Работоспособная система отвечает ее предназначению и имеет определенную СТРУКТУРУ.
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ должна выполнять ГЛАВНУЮ, все ОСНОВНЫЕ и ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ, представляя собой совокупность взаимосвязанных ЭЛЕМЕНТОВ и СВЯЗЕЙ.
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ зависит не только от структурысистемы, но и от свободного прохода необходимых внутренних и внешнихПОТОКОВ.
Потоки могут быть:
- ВЕЩЕСТВЕННЫЕ;
- ПОЛЕВЫЕ;
- ИНФОРМАЦИОННЫЕ.
К ВЕЩЕСТВЕННЫМ ПОТОКАМ относятся потоки транспорта в транспортных системах, потоки сыпучих, жидких и газообразных веществ, в частности использующих, трубопроводы, например, пневматическая почта и т. д.
К ПОЛЕВЫМ ПОТОКАМ можно отнести потоки электричества, например, проходящие по проводам, световые потоки, например, по оптоволоконным кабелям, магнитные потоки, различные излучения и т. д.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОТОКИ могут распространяться различными путями: через печатные материалы, Интернет, радио и телевидение и т. д. Носителями информации является вещество и/или поле (энергия).
Кроме того, потоки могут быть ВНУТРЕННИЕ и ВНЕШНИЕ.
ПОТОКИ осуществляют взаимодействия и выполняют работу.
ВНУТРЕННИЕПОТОКИ осуществляют воздействия одного элемента системы на другой или их взаимодействие по организованным связям между ними.
ВНЕШНИЕ ПОТОКИ осуществляют взаимодействие системы с надсистемой, окружающей средой и обратное влияние надсистемы и окружающей среды на систему.
Отсутствие учета таких влияний может не только отрицательно сказаться на работоспособности системы, но и вредно влиять на внешнюю среду.
ОТСУТСТВИЕ СИСТЕМНОСТИ
ПРИМЕР 2.1. ТЕЛЕФОН.
Электромагнитное излучение, возникающее при разговоре по мобильному телефону вредно воздействует на окружающую аппаратуру, поэтому в самолетах и в больницах не разрешается разговаривать по мобильному телефону.
Антенны ретрансляторов мобильной связи вредно воздействуют на окружающих.
ПРИМЕР 2.2. АВТОМОБИЛЬ
Машины выбрасывают в атмосферу выхлопные газы, загрязняя окружающую среду.
Дорога вредно воздействует на автопокрышки, истирая их.
Атмосфера вредно действует на кузов автомобиля - появляется коррозия.
Системность так же учитывает и закономерности ИСТОРИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА. Это последнее требование системности. Оно учитывается при прогнозировании развития объекта исследования путем учета выявленных тенденций исторического и логического развития данного объекта, и учета общих законов развития систем. В результате получают общую тенденцию развития исследуемого объекта и концептуальное представление его следующих поколений.
2.3. Структура законов развития технических систем
Как мы отмечали выше, общее направление развития технических систем идет в сторону УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ СИСТЕМНОСТИ.Условно назовем это закон увеличения степени системности.
Законы развития технических систем можно разделить на две группы (рис. 2.6):
- ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИСИСТЕМ (определяющие РАБОТОСПОСОБНОСТЬ СИСТЕМЫ);
- ЗАКОНЫ ЭВОЛЮЦИИСИСТЕМ (определяющие РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ).
Рис. 2.7. Схема законов развития технических систем
Таким образом, законы организации систем должны обеспечивать требования системности: предназначение и работоспособность. Законы эволюции систем должны обеспечивать другие требования системности: конкурентоспособность, не влиять отрицательно на окружение и учитывать закономерности развития систем.
ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИ предназначены для построения НОВОЙ РАБОТОСПОСОБНОЙ СИСТЕМЫ.
Группа ЗАКОНОВ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМвключает
(рис. 2.8):
- закон полноты и избыточности частей системы;
- закон проводимости потоков;
- закон минимального согласования.
Рис. 2.8. Структура законов организации систем
ЗАКОНЫ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ предназначены для улучшения, совершенствования СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ. Они показывают ОБЩЕЕ НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ СИСТЕМи ТЕНДЕНЦИИ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ.
Законы ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМимеют определенную структуру (рис. 2.9).
Каждый из законов эволюции технических систем осуществляется определенными тенденциями (трендами), которые имеют противоположные тенденции - анти-тенденции (анти-тренды). Кроме того, имеются механизмы, осуществляющие закономерности.
Рис. 2.9. Структура закона эволюции систем
В связи с этим практически каждый из законов имеет свою противоположную тенденцию. Особенности применения закона и его противоположности будут описаны ниже при рассмотрении конкретного закона.
Большая часть систем развивается по основным законам (по основным трендам).
Основные из ЗАКОНОВ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ следующие (рис. 2.10):
- ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ;
- ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ;
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ;
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА НА МИКРОУРОВЕНЬ;
- ЗАКОН СВЕРТЫВАНИЯ;
- ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ;
- ЗАКОН РАВНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ.
Закон увеличения степени управляемости и динамичности систем имеют подзаконы:
- увеличение степени вепольности;
- увеличение управляемости ВЕЩЕСТВОМ, ЭНЕРГИЕЙ и ИНФОРМАЦИЕЙ.
Рис. 2.10. Структура законов эволюции технических систем
С учетом анти-тенденций группа ЗАКОНОВ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ имеет вид (рис. 2.11):
- ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ;
- ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ;
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА В НАД- И ПОДСИСТЕМУ;
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА НА МИКРО- И МАКРОУРОВЕНЬ;
- ЗАКОН СВЕРТЫВАНИЯ - РАЗВЕРТЫВАНИЯ;
- ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ - РАССОГЛАСОВАНИЯ;
- ЗАКОН РАВНОМЕРНОСТИ-НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ (ЗАКОН СБАЛАНСИРОВАННОГО РАЗВИТИЯ СИСТЕМ).
ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ СИСТЕМ имеет подзаконы:
- изменение степени вепольности;
- изменение управляемости веществом, энергией и информацией.
Рис. 2.11. Структура законов эволюции технических систем
На рис. 2.12 представлена общая схема законов развития технических систем с некоторыми из механизмов исполнения этих законов.
В следующих главах будет детально описан каждый из законов, тенденций развития и механизмов их исполнения.
Рис. 2.12. Общая схема законов развития технических систем
Общая схема законов развития систем представлена на рис. 2.13.
Рис. 2.13. Общая схема законов развития систем
3. Всеобщие законы развития
В данной главе будем рассматривать ВСЕОБЩИЕ ЗАКОНЫ.
Напомним, что к всеобщим законам мы относим ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ и ЗАКОН S-ОБРАЗНОГО РАЗВИТИЯ.
СОДЕРЖАНИЕ
3.1. ЗАКОН S -ОБРАЗНОГО РАЗВИТИЯ СИСТЕМ
3.1.1.ЛИНИИ ЖИЗНИ СИСТЕМ
3.1.2.ОГИБАЮЩИЕ КРИВЫЕ
3.2. ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ
3.2.1.ЗАКОН ПЕРЕХОДА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕ
3.2.2.ЗАКОН ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ
3.2.3.ЗАКОН ОТРИЦАНИЯ ОТРИЦАНИЯ
3.2.4.ВЫВОДЫ
3.3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
3.1. Закон S - образного развития систем
Любая система (в том числе и техническая) проходит несколько этапов своего развития. Эти этапы графически можно представить в виде кривой (рис. 3.1).
Рис. 3.1. S -образная кривая роста
где P - параметр системы, t - время
В качестве параметра «P» могут быть, прежде всего, главные характеристики системы, например, размеры, скорость, мощность, количество проданных товаров, продолжительность жизни, численность населения, количество популяций и т. д.
Вначале система развивается медленно (этап I), при достижении некоторого уровня развитие ускоряется (этап II) и после достижения некоторого более высокого уровня скорость роста уменьшается и в конечном итоге рост параметра системы прекращается (этап III). Это этап сатурации, который может продолжиться очень долго. Иногда параметры начинают уменьшаться (этап IV) - система умирает (на графике это изображено пунктирной линией).
Подобные кривые часто называют S -ОБРАЗНЫМИилиЛОГИСТИЧЕСКИМИ (ЛОГИСТА)[250 - Логистическую кривую (логистическое уравнение) вывел бельгийский математик Пьер Франсу? Ферх?льст (фр. Pierre Francois Verhulst) в 1845 г.,изучавший рост численности населения. Логистическое уравнение также называют уравнение Ферхюльста. В дальнейшем это уравнение стали использовать во многих областях. Verhulst, Pierre-Francois (1845). «Recherches mathematiques sur la loi d’accroissement de la population» [Mathematical Researches into the Law of Population Growth Increase]. Nouveaux Memoires de l’Academie Royale des Sciences et Belles-Lettres de Bruxelles 18: 1 -42. Retrieved 2013-02-18.].
Для технических систем:
- этап I - зарождение системы (появление идеи вплоть до изготовления и испытания опытного образца);
- этап II - промышленное изготовление системы и доработка системы в соответствии с требованиями рынка;
- этап III - незначительное дожимание системы, как правило, основные параметры системы уже не изменяются, происходят косметические изменения, оптимизация параметров и доработка технологии изготовления, не существенные изменения внешнего вида или упаковки. На этом этапе происходит значительное расширение рынка сбыта и переход к массовому изготовлению;
- этап IV - ухудшение определенных параметров системы, которое может вызываться несколькими факторами:
- следование моде, влияние экономической, социальной или политической ситуации, религиозные ограничения и т. п.;
- физическое и/или моральное старение системы.
Как правило, на участке IV система прекращает свое существование или утилизируется.
В ТРИЗ) развитие систем по S -образной кривой называют «ЗАКОН S -ОБРАЗНОГО РАЗВИТИЯ СИСТЕМ».
Примеры развития технических системы по S -образной кривой приведены в приложениях (Приложение 1. Развитие телефона и телефонной связи. Приложение 2. Развитие судов).
3.1.1. ЛИНИИ ЖИЗНИ СИСТЕМ
Для полноты картины рассмотрим и другие линии развития, связанные с S-образной кривой, которые были разработаны Г. С. Альтшуллером и рассмотрены в его работе: «Линии жизни» технических систем»[251 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. «ЛИНИИ ЖИЗНИ» ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. радио, 1979, С. 113 -119. Ниже представим это описание с некоторыми нашими изменениями. Частично изменен вид кривых и дополнен графиком «расходы на маркетинг» (рис. 3.2 г).
На рис. 3.2а представлена аппроксимированная S-образная кривая, для простоты рассмотрения этапов развития.
Рис. 3.2. Линии жизни системы
На рис. 3.2б показана кривая изменения количества изобретений по исследуемой технической системе. На этапе I количество зарегистрированных изобретений постоянно растет. Появляется много изобретений по усовершенствованию технической системы и технологии ее изготовления. Число изобретений увеличивается в период выхода системы на рынок. Первый пик (первый максимальный экстремум) соответствует точке перегиба ? (точка нанесена на рис. 3.2а). На этапе II количество подаваемых изобретений временно снижается. Приблизительно на середине этапа II (между точками ? и ?) скорость подачи изобретений уменьшается. Перегиб в точке ? (точка нанесена на рис. 3.2а) соответствует точке минимального экстремума и тенденции перехода к увеличению количества изобретений. На этапе III (массовый выпуск системы) количество подаваемых изобретений снова увеличивается. Они в основном касаются мелких доработок. Второй пик (второй максимальный экстремум) на рис. 3.2б обусловлен стремлением продлить жизнь системы. На этапе IV (ухода системы с рынка) количество подаваемых изобретений постоянно снижается.
На рис. 3.2в представлена кривая изменения уровня изобретений. Первое изобретение представляет основу новой технической системы. Оно является пионерским, поэтому всегда высокого уровня. На этапе I первоначально уровень подаваемых изобретений снижается. К моменту подготовки технической системы к выходу на рынок уровень изобретений достигает первого минимума (чаще всего это соответствует середине этапа I). С этого момента уровень изобретений повышается. Изобретения относятся к существенным доработкам системы и к технологии изготовления системы (технологические изобретения). Не доходя до точки ?, уровень изобретения достигает максимума. Чаще всего эти изобретения, относящиеся к технологии изготовления системы. На этапе II уровень изобретений резко падает. Немного не доходя до точки ?, скорость изменения уровня изобретений начинает падать. Часто в это время появляются изобретения высшего уровня, приводящие к качественным скачкам - с этого момента начинается развитие системы следующего поколения (рис. 3.3).
На рис. 3.2г представлена кривая изменения затрат на маркетинг на разных этапах жизненного цикла изделия[252 - Данная кривая выведена в результате исследований автора.]. Первые маркетинговые затраты идут на исследование рынка и патентные расходы. Во время разработки изделия маркетинговые затраты, как правило, снижаются и могут вообще не осуществляться. На этапе завершения разработки изделия затраты на маркетинг снова возрастают и достигают максимума во время подготовки к выходу на массовый рынок (точка ?). В дальнейшем затраты на маркетинг начинают снижаться. На этапе IV (ухода системы с рынка) затраты на маркетинг резко снижаются и сводятся к нулю.
На рис. 3.2д показана кривая изменения прибыли от реализации изделия. На этапе I прибыль отрицательная. Затраты осуществляются на маркетинговые исследования, патентование и разработку опытного образца. К началу этапа II основные затраты идут на подготовку продукта к выходу на рынок и происходят первые продажи. Прибыль начинается увеличиваться и достигает максимума к моменту снижения продаж (начало этапа IV). На этапе IV прибыль начинается снижаться и постепенно уменьшается до нуля.
Знание о кривых развития поможет создать более успешный инновационный процесс. Исследование рассмотренных кривых полезно проводить на каждом из этапов развития. Это поможет определить стратегию и тактику развития изделия, компании, выпускающей данную продукцию, и ее рынка сбыта.
3.1.2. ОГИБАЮЩИЕ КРИВЫЕ
Прекращение роста данной системы не означает прекращение прогресса в этой области. Появляются новые более совершенные системы - происходит скачок в развитии. Это типичный пример проявления закона перехода количественных изменений в качественные (см. п. 3.2.1). Такой процесс изображен на рис. 3.3.
Рис. 3.3. Скачкообразное развитие систем
На смену системе 1 приходит 2. Скачкообразное развитие продолжается - появляются системы 3, 4 и т. д. (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Огибающая кривая
Общий прогресс в отрасли можно показать при помощи касательной к данным кривым (пунктирная линия) - так называемой ОГИБАЮЩЕЙ КРИВОЙ[253 - ЭЙРЕС Р. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ДОЛГОСРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ. - М.: Мир, I971. ЯНЧ Э. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА. Пер. с англ. (Общ. ред. и предисл. Д. М. Гвилиани), Изд.2-е, доп. - М.: Прогресс, 1974, 586 с.].
Развитие любого вида техники может быть примером, подтверждающим этот закон. В приложении 2 частично оно было показано на развитии телефонов и телефонной связи.
Приведем пример развития транспортных средств.
График увеличения скорости перемещения транспортных средств показан на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Кривые развития транспортных средств
Первым качественным скачком в скорости передвижения был переход от ходьбы к использованию конной тяги.
Второй - появление поезда и автомобиля. Постепенно увеличивались мощность двигателей и увеличивалась скорость транспортных средств.
Следующий качественный скачок - появление самолетов. Первоначально использовались поршневые двигатели, их мощность постоянно увеличивалась.
Потом перешли к газотурбинным и к реактивным двигателям. Использование реактивных двигателей позволило самолетам преодолеть звуковой барьер (скорость больше числа Маха) и перейти к сверхзвуковым скоростям.
Последним к настоящему времени качественным скачком было появление ракет и полеты с гиперзвуком (преодоление первой и второй космических скоростей).
Пример развития судов приведен в приложении 2.
Опишем качественные скачки в развитии радиоэлектроники.
- Радио (детекторный приемник).
- Лампа:
а) диод;
б) триод;
в) тетрод;
г) пентод и т. д.
- Транзистор.
- Микросхема.
- Вакуумная наноэлектроника.
График развития радиоэлектроники показан на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Развитие электроники
Детально развитие радиоэлектроники описано в приложении 3.
3.2. Законы диалектики в развитии технических систем[Материалы этого параграфа базируются на работе автора: ЖУКОВ Р. Ф., ПЕТРОВ В. М. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА. - Л: ИПК СП, 1980. - 88 с.]
СКАЧКОМ. ПРОТИВОРЕЧИВОСТЬЮ. ПЕРЕРЫВОМ ПОСТЕПЕННОСТИ. ЕДИНСТВОМ (ТОЖДЕСТВОМ) БЫТИЯ И НЕБЫТИЯ.
В. И. ЛЕНИН[255 - ЛЕНИН В. И. ФИЛОСОФСКИЕ ТЕТРАДИ. - Полн. собр. соч. 5 изд., М.: Политиздат, 1979, т. 29, с. 256.]
ДИАЛЕКТИКА - это наука о развитии.
Диалектический метод позволяет более точно представлять окружающий мир, так как учитывает не только все виды и формы взаимодействий между предметами/явлениями, но и то, что сами взаимодействия непрерывно изменяются.
Наиболее общие из законов диалектики следующие:
- ПЕРЕХОД КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕ;
- ЕДИНСТВО И БОРЬБА ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ;
- ОТРИЦАНИЕ ОТРИЦАНИЯ.
Закон ПЕРЕХОДА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕ был открыт Аристотелем, закон ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ - Гераклитом Эфесским, закон ОТРИЦАНИЕ ОТРИЦАНИЯ - Гегелем.
Гегель показал взаимосвязь этих законов.
Структура законов диалектики показана на рис. 3.7.
Рис. 3.7. Структура законов диалектики
Действие этих законов распространяется на все области бытия и мышления, по-разному развивались в каждой из них. Именно поэтому каждая вновь создаваемая наука должна опираться на эти законы.
ЗАКОН ПЕРЕХОДА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕ
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ИЛИ УМЕНЬШЕНИЕ ВЫЗЫВАЕТ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ УЗЛОВЫХ ПУНКТАХ КАЧЕСТВЕННЫЙ СКАЧОК, КАК, НАПРИМЕР, В СЛУЧАЕ НАГРЕВАНИЯ ИЛИ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ, ГДЕ ТОЧКИ КИПЕНИЯ И ЗАМЕРЗАНИЯ ЯВЛЯЮТСЯ ТЕМП УЗЛАМИ, В КОТОРЫХ СОВЕРШАЕТСЯ - ПРИ НОРМАЛЬНОМ ДАВЛЕНИИ - СКАЧОК В НОВОЕ АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ, ГДЕ, СЛЕДОВАТЕЛЬНО, КОЛИЧЕСТВО ПЕРЕХОДИТ В КАЧЕСТВО.
Ф. ЭНГЕЛЬС[256 - ЭНГЕЛЬС Ф. АНТИ-ДЮРИНГ. - Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т, 20, С. 44.]
Законы диалектики
ЗАКОН ПЕРЕХОДА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕвскрывает общий механизм развития.
В процессе развития количественные изменения в системе происходят непрерывно. При достижении определенного предела совершаются качественные изменения. Новое качество ускоряет темпы роста.
Количественные изменения при этом совершаются постепенно (эволюционно), а качественные - скачком (революционно). Характер и продолжительность скачка могут быть разнообразными - длительными и кратковременными, бурными и относительно спокойными, с взрывом и без него и т. д.
Еще в древности греческие философы обратили внимание на то, что незначительные, до поры до времени остающиеся незаметными изменения того или иного предмета, накапливаясь, могут приводить к изменениям весьма заметным. По крупицам накапливаются, а со временем становятся весьма заметными спортивное и профессиональное мастерство, образованность, мудрость. Незаметно подкрадывается к человеку старость. Нагревание или охлаждение тел до определенной температуры меняет их агрегатные состояния.
Закон перехода количественных изменений в качественные говорит о том, как, каким образом происходит процесс развития, каков механизм этого процесса. Чтобы понять существо этого закона, следует, прежде всего, выяснить, что такое КАЧЕСТВО и КОЛИЧЕСТВО.
КАЧЕСТВО[257 - КАЧЕСТВО (философия) - по материалам Википедии.] - это совокупность существенных признаков, особенностей и свойств, которые отличают один предмет или явление от других и придают ему определенность. Качество предмета или явления, как правило, не сводится к отдельным его свойствам. Оно связано с предметом как целым, охватывает его полностью и неотделимо от него. Поэтому понятие качества связывается с бытием предмета.
Когда мы исследуем какой-нибудь предмет, нам, прежде всего, бросается в глаза определенность предмета, отличающая его от других предметов. Эта определенность и составляет его качество. Природа представляет собой единство многообразных предметов, явлений, процессов. Это многообразие природы есть выражение качественного различия между предметами.
ПРИМЕР 3.1. РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ И ОРГАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДОЙ.
Имеется качественное различие между неорганической природой и органической: живое может существовать лишь при условии специфического обмена веществ с окружающей его средой, неживое не нуждается в таком обмене.
Но качество есть не просто определенность. Это определенность, внутренне присущая предмету. Предмет не может, оставаясь самим собой, потерять свое качество. Изменение качества означает изменение данного предмета - переход в новое качество.
ПРИМЕР 3.2. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ.
Если живой организм перестанет осуществлять обмен веществ с окружающей средой, то он погибнет, утратит качество живого организма, так как в обмене веществ состоит сущность его бытия, жизни.
Качество обнаруживается через свойства. Хотя понятия качество и свойство употребляются часто как равнозначные, между ними имеется различие.
СВОЙСТВО[258 - Константинов Ф. В. и др. Диалектический материализм. В кн.: Основы марксистской философии. 2-е изд., С. 69 -294. М.: Политиздат, 1963 konst01/txt04.htmkonst01/txt04.htm(это качество в одном из его внешних выражений, в отношении данного предмета к другим предметам.
Качество (внутренняя определенность предмета) определяется только по тому, как оно проявляется в присущих ему свойствах.
ПРИМЕР 3.3. КАЧЕСТВО ЧЕЛОВЕКА.
Судить о том или ином человеке, о его человеческих качествах мы можем лишь на основании его отношения к другим людям, к обществу.
Вокруг нас очень много самых различных предметов и явлений, причем все они постоянно движутся, изменяются и каждый из них отличается от других своеобразными, только ему присущими особенностями и свойствами.
Качественно определенная вещь проявляется во многих свойствах.
ПРИМЕР 3.4. СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА.
Химическому элементу присущи свойства: принадлежность к группе металлов или металлоидов, определенный атомный вес, валентность и т. п. Металлу - плотность, сжимаемость, температура плавления, теплопроводность, электропроводность и др.
ПРИМЕР 3.5. ЗОЛОТО.
Золото обладает характерным желтым цветом, имеет определенную плотность и теплоемкость, температуру плавления и кипения. Золото не растворяется ни в щелочах, ни в целом ряде кислот, химически малоактивно, на воздухе не окисляется. Все это, вместе взятое, и отличает золото от других металлов.
Качеством обладают все предметы и явления. Это и позволяет нам определять, различать их.
Вещь характеризуется не одним каким-нибудь свойством, а множеством свойств; однако качество неправильно было бы сводить к простой сумме свойств; качество есть то, что связывает все свойства вещи воедино, что выражает целостность вещи. Различая качество и свойство, было бы неправильно вместе с тем разделять их абсолютной гранью. Качеством вещи можно считать ее наиболее существенные свойства, которые определяют все остальные ее свойства и без которых вещь перестает быть самой собой.
Не все свойства предмета проявляются одновременно. Свойства могут изменяться, например, от связей с другими предметами или окружающей средой. Одни свойства проявляются при связи с одним предметом или окружающей средой, другие свойства - с иными.
Отдельные свойства предмета могут возникать и исчезать без того, чтобы изменилась вещь, ее коренное качество. Изменение отдельных свойств вещи, конечно, означает, что она претерпевает какие-то качественные изменения, но изменения эти не касаются ее коренной качественной определенности, в силу которой она есть данная, а не иная вещь. Это следует иметь в виду, чтобы, с одной стороны, не сложилось неправильное представление, будто на всем протяжении своего существования вещь остается тождественной, не испытывает абсолютно никаких качественных изменений, и, с другой стороны, чтобы изменение отдельных сторон, свойств предмета не принимать за коренное изменение его существа, его качественной определенности.
ПРИМЕР 3.6. ИЗМЕНЕНИЯ.
Конкретный человек во время своей жизни претерпевает различные изменения. Меняются его черты лица, вес и т. д. Человек проявляет себя по-разному при общении с различными людьми, в различных обстоятельствах и средах, но он всегда остается конкретной личностью.
В отличие от свойств, которые в рамках данного предмета могут изменяться, не будучи постоянными, качество выражает относительную устойчивость, постоянство предмета. Благодаря качеству предмет есть то, что он есть. Время существования предмета определяется его бытием как определенного качества. Качественное изменение означает прекращение существования данного предмета, превращение его в иной предмет.
Таким образом, понятие качества отражает чрезвычайно важную сторону всех предметов, явлений и процессов объективного мира.
Подытоживая сказанное, КАЧЕСТВО - это НЕРАЗРЫВНО СВЯЗАННАЯ С САМИМ ПРЕДМЕТОМ ОПРЕДЕЛЕННОСТЬ, СОВОКУПНОСТЬ ВСЕХ СУЩЕСТВЕННЫХ ЧЕРТ, ПРИЗНАКОВ, ПРИДАЮЩИХ ПРЕДМЕТУ ОТНОСИТЕЛЬНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ И ОТЛИЧАЮЩИХ ЕГО ОТ ДРУГИХ ПРЕДМЕТОВ[259 - определенного качества каждый предмет обладает и КОЛИЧЕСТВОМ.
Качество предметов не существует вне связи с их количественной стороной.
КОЛИЧЕСТВО[260 - Там же.] отражает одну из важных сторон любого предмета, явления или процесса в виде степени развития их свойств: величины, объема, веса, числа, скорости движения, температуры, давления, частоты и т. д. Как правило, количество выражается числом.
ПРИМЕР 3.7. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
Предмет может быть различных размеров, объема, веса и формы. Звук может иметь разную амплитуду (силу), частоту и длительность (продолжительный или короткий). Свет может иметь разную интенсивность (силу) и частоту (цвет) и т. д.
Количество можно увеличивать или уменьшать, но при этом предмет не утрачивает своего качественного состояния.
ПРИМЕР 3.8. КАЧЕСТВО ПРЕДМЕТА.
Твердая медь не перестанет быть самой собой, если ее температура повысится до 1000 °С.
Количество и качество едины, поскольку они представляют собой стороны одного и того же предмета. Но между ними имеются и серьезные различия. Изменение качества приводит к изменению предмета, к превращению его в другой предмет; изменение же количества в известных пределах не приводит к заметному преобразованию предмета. Он остается самим собой.
Единство количества и качества называется МЕРОЙ.
МЕРА[261 - это своего рода границы, рамки, интервал количественных изменений, в которых предмет остается самим собой - сохраняется качественная определенность предмета.
Нарушение меры, этого определенного сочетания количественной и качественной сторон, приводит к изменению предмета, к превращению его в другой предмет.
Переход количественных изменений в качественные - всеобщий закон развития материального мира.
Более того, само развитие и есть, прежде всего, переход количественных изменений в качественные, поскольку именно в процессе этого перехода происходит движение предметов и явлений от низшего к высшему, от старого к новому.
Чтобы раскрыть всеобщий характер этого закона, покажем его действие в различных областях действительности.
ПРИМЕР 3.9. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
Современной физикой установлено, что одни элементарные частицы способны превращаться в другие, качественно от них отличные. При этом процесс превращения их всегда связан с известными количественными накоплениями: он протекает только в том случае, если частицы обладают определенным, достаточно высоким уровнем энергии.
ПРИМЕР 3.10. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ.
Широко распространенным проявлением закона перехода количественных изменений в качественные являются многочисленные превращения вещества из одного агрегатного состояния в другое: из твердого в жидкое, из жидкого в газообразное и т. д. (рис. 3.8). Так, при нагревании воды она превращается в иное качество - пар. Пар имеет отличные от воды свойства. Он, например, не обладает способностью растворять соли, сахар, тогда как в воде эти вещества растворяются.
Рис. 3.8. Фазовая диаграмма воды
ПРИМЕР 3.11. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.
Закон перехода количественных изменений в качественные особенно ярко проявляется в химических процессах. Периодический закон химических элементов Д. И. Менделеева устанавливает, что качество химических элементов зависит от количества положительного заряда ядра их атома. До известных пределов количественное изменение заряда ядра не вызывает качественных изменений химического элемента, но на определенной ступени эти количественные изменения приводят к образованию нового элемента. Так, при радиоактивном распаде с потерей атомного веса и заряда ядра уран превращается, в конечном счете, в качественно иной элемент - свинец.
ПРИМЕР 3.12. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ХИМИИ.
Химия вообще представляет собой науку о качественных превращениях веществ, являющихся результатом количественных изменений. Молекула кислорода, например, содержит два атома, но стоит только присоединить к этой молекуле еще один атом кислорода, как она превращается в качественно новое химическое вещество - озон.
Итак, качественная и количественная определенности предметов находятся в тесной связи между собой. Изменения одной вызывают закономерные изменения другой. Количественные изменения, достигая определенной для каждой вещи границы, вызывают качественные изменения. Но связь между количеством и качеством не односторонняя. Не только количественные изменения переходят в качественные, но и наоборот. Каждый процесс перехода количественных изменений в качественные означает одновременно и переход качественных изменений в новые количественные изменения. Это и естественно, поскольку новое качество органически сочетается с новым количеством, с новыми количественными пропорциями. Проиллюстрируем это на примерах.
ПРИМЕР 3.13. КООПЕРАЦИЯ ТРУДА.
Кооперация труда, т. е. объединение разрозненных производителей, есть качественно новая форма производства. Количественные изменения здесь переходят в новое качество. В свою очередь это новое качество, т. е. кооперация труда, создает более высокую производительность труда, чем способны развивать разрозненные работники. Благодаря кооперированию труда повышается также производительная сила каждого отдельного работника, труд которого составляет часть целого. Это значит, что качественные изменения вызывают новые количественные изменения.
Количественные и качественные изменения, таким образом, взаимосвязаны и обусловливают друг друга.
Количественные изменения представляют собой эволюционнуюформу развития, качественные изменения, напротив, - революционную форму развития. А так как количественные и качественные изменения взаимосвязаны и обусловливают друг друга, то развитие - это единство эволюционного и революционного изменения.
Эволюционным называется постепенное количественное изменение существующего, революционным - коренное, качественное изменение существующего[262 - По материалам (революционное) изменение осуществляется в виде СКАЧКА.
СКАЧОК[263 - переход количественных изменений в качественные или переход из одного качественного состояния в другое (в результате превышения меры). Революционное изменение - это скачок, перерыв в постепенности количественных изменений, переход от одного качества к другому. Всякое качественное изменение осуществляется в форме скачка.
ПРИМЕР 3.14. СКАЧКИ.
Примеры скачков: образование звезд и планет, в частности Солнечной системы, возникновение жизни на Земле, формирование новых видов растений и животных, человека и его сознания, возникновение и смена общественно-экономических формаций в истории человеческого общества, социальные революции и т. д.
ПРИМЕР 3.15. ВРАЩЕНИЕ ТЕЛА ВОКРУГ ЗЕМЛИ.
Тело, разогнанное до скорости 7910 м/с, упадет на Землю. Если же скорость тела увеличить лишь на одну единицу и довести ее до 7911 м/с, то тело оторвется от Земли и станет ее спутником.
ПРИМЕР 3.16. ВОДА - РЕЗАК.
Обычная вода не вызывает никаких разрушений. Струя воды под давлением нескольких атмосфер разрушает земляной покров, может использоваться для землеройных работ. Для резки угля необходимо увеличить давление струи воды до нескольких десятков или даже сотен атмосфер. Тонкая струя воды под давлением более 6000 атмосфер может резать самые твердые материалы.
Выделяют следующие виды скачков[264 - Закон перехода количественных изменений в качественные - материал из Википедии.]:
- ПО МАСШТАБУ КАЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ: внутрисистемные (частные) и межсистемные (коренные);
- ПО НАПРАВЛЕННОСТИ ПРОИСХОДЯЩИХ ИЗМЕНЕНИЙ: прогрессивные (ведущие к возникновению более высокого качества) и регрессивные (ведущие к снижению уровня структурной организации объекта);
- ПО ХАРАКТЕРУ ОБУСЛОВЛИВАЮЩИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ: спонтанные (разрешение внутренних противоречий) и индуцированные (в результате воздействия внешних факторов).
Все сказанное позволяет сделать общий вывод о сущности и значении закона перехода количественных изменений в качественные и обратно.
ЗАКОН ПЕРЕХОДА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕ - это взаимосвязь и взаимодействие количественных и качественных сторон предмета, в силу которых мелкие, вначале незаметные количественные изменения, постепенно накапливаясь, рано или поздно нарушают меру предмета и вызывают коренные качественные изменения, протекающие в виде скачков, вследствие чего предметы изменяются, старое качество исчезает, возникает новое качество, и осуществляющиеся в зависимости от природы объектов и условий их развития в разнообразных формах.
Примеры перехода количественных изменений в качественные показаны в приложениях 1 и 2.
Учет закона перехода количественных изменений в качественные происходит на этапе ВЫБОРА ЗАДАЧИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.
Прежде чем выбрать систему для разработки необходимо определить уровень ее развития и решить стоит ли заниматься этой системой или лучше начать разработку принципиально новой системы.
ЗАКОН ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ
СОСУЩЕСТВОВАНИЕ ДВУХ ВЗАИМНО-ПРОТИВОРЕЧАЩИХ СТОРОН, ИХ БОРЬБА И ИХ СЛИЯНИЕ В НОВУЮ КАТЕГОРИЮ СОСТАВЛЯЮТ СУЩНОСТЬ ДИАЛЕКТИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ. ТОТ, КТО СТАВИТ СЕБЕ ЗАДАЧУ УСТРАНЕНИЯ ДУРНОЙ СТОРОНЫ, УЖЕ ОДНИМ ЭТИМ СРАЗУ КЛАДЕТ КОНЕЦ ДИАЛЕКТИЧЕСКОМУ ДВИЖЕНИЮ.
К. МАРКС[265 - МАРКС К. НИЩЕТА ФИЛОСОФИИ. - Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т, 4, С. 136.]
НЕ В СОВОКУПНОСТИ ИЩИ ЕДИНСТВА, НО БОЛЕЕ - В ЕДИНСТВЕ РАЗДЕЛЕНИЯ.
КОЗЬМА ПРУТКОВ[266 - КОЗЬМА ПРУТКОВ. МЫСЛИ И АФОРИЗМЫ.].
Законы диалектики
Закон перехода количественных изменений в качественные, как мы видели, отражает одну из важнейших сторон развития, вскрывает механизм процесса качественных превращений предметов. Однако не дает ответа на вопрос, что является источником всякого развития, в том числе и перехода количественных изменений в качественные. На этот вопрос отвечает другой закон диалектики - закон единства и борьбы противоположностей, закон о противоречиях как источнике развития.
ЗАКОН ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ - ядро диалектики. Он служит источником возникновения любых объектов, в том числе материального мира и, в частности, технических систем.
ЗАКОН ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ заключается в том, что все сущее состоит из противоположных начал, которые, будучи едиными по свое природе, находятся в борьбе и противоречат друг другу (пример: день и ночь, горячее и холодное, черное и белое, зима и лето, молодость и старость и т. д.).
Закон характеризует одно из основных понятий ТРИЗ - ПРОТИВОРЕЧИЕ.
Все предметы, явления окружающего нас мира имеют свою положительную и отрицательную сторону, свое прошлое и свое будущее, то, что отживает и отмирает, и то, что растет и развивается. Борьба этих противоположных тенденций, заключающаяся в самих предметах, явлениях объективного мира, составляет источник, движущую силу их развития.
Рост противоречия на основе борьбы противоположностей имеет своим результатом все большее раздвоение единого (предмета), и, наконец, достигается такая ступень в развитии противоречия, когда противоположности уже не могут существовать в единстве. Тогда наступает момент разрешения противоречия.
Противоречия разрешаются лишь в борьбе и путем борьбы. Противоречия не примиряются, а преодолеваются. Процесс развития, развертывания, нарастания противоречий есть процесс борьбы, который закономерно подготовливает необходимую стадию их разрешения.
Разрешение, преодоление коренных, существенных противоречий означает уничтожение старого и возникновение нового.
ПРИМЕР 3.17. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ К СРЕДЕ.
Преодоление противоречий между старой наследственностью животного или растения и новыми признаками, возникающими в процессе приспособления к среде, приводит к смене старой наследственности новой.
Понятие ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ было ведено более 5000 лет древними китайскими философами в описании картины мира, включающей материальную и духовную стороны.
ПРИМЕР 3.18. ИНЬ-ЯН (МОНАДА).
По мнению китайских философов, Вселенная образована из энергии ЧИ (CHI),которая является средством взаимодействия МИРОВЫХ СИЛ ИНЬ (YIN) И ЯН (YANG).
СИЛЫ ИНЬ - символизируют ТЬМУ, ХОЛОД, ЗЛО, ПОКОЙ,все отрицательное, плохое, женское начало.
СИЛЫ ЯН - символизируют СВЕТ, ТЕПЛО, ДОБРО, ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ,все положительное, хорошее, мужское начало.
Силы Инь и ЯнВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ, ВЗАИМОПРЕОДОЛЕВАЮТ и ПРЕВРАЩАЮТСЯ ДРУГ В ДРУГА.
Постепенно нарастая одна в другой, они переходят стадию предела, когда преодоление одного начала сменяется преодолением другого. Затем начинается обратное движение. Этот процесс бесконечен, поскольку движение во Вселенной вечно.
Идею вечного движения и борьбы противоположных начал воплощает известный графический образ ИНЬ-ЯН(монада) - темная и светлая доли круга.
Пифагор считал: «МОНАДА - ЕСТЬ ВСЕ! МОНАДА - ОТРАЖЕНИЕ ЕДИНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА ЭВОЛЮЦИИ МАТЕРИИ».
Символически это показано на рис. 3.9, где БЕЛАЯ часть круга - сила ЯН, а ЧЕРНАЯ - ИНЬ.
ЧЕРНЫЙ кружок на БЕЛОМ фоне означает, что ЯН РОЖДАЕТ ИНЬ, а БЕЛЫЙ кружок на ЧЕРНОМ - ИНЬ РОЖДАЕТ ЯН. УМЕНЬШЕНИЕ ЯН приводит к УВЕЛИЧЕНИЮ ИНЬ (см. внизу круга) и, наоборот (верх круга).
Рис. 3.9. Символ Инь-Ян (монада)
Это изображение показывает взаимодействие и борьбу противоположностей. В виде, изображенном на рис. 3.9, борьба противоположностей и их взаимодействие в системе находятся в балансе - не происходит никаких катаклизмов. Определенный баланс в природе - это отсутствие бурь, смерчей, пожаров, наводнений, экологических нарушений и т. п. Баланс в обществе - это, прежде всего, отсутствие войн и революций, а в технике - отсутствие аварий, неполадок и сбоев и т. д. Во время баланса система не испытывает никаких неблагоприятных внутренних и внешних воздействий и функционирует в наиболее благоприятном режиме. Это возможно только при адаптации отдельных частей друг к другу.
При изменении одной из частей системы и постоянстве другой возникают противоречия (что-то ухудшается). Такие изменения, например, могут быть связаны с попыткой улучшить какие-то параметры системы. Противоположное свойство или действие может зарождаться в глубине другого, которое представляет собой структурное изменение.
Этот же рисунок показывает возможность разделения противоречивых свойств в пространстве (Ян слева и Инь справа), в структуре (маленькая частичка Ян находится в Инь и наоборот). Кроме того, пространственное разделение может осуществляться с помощью самых разнообразных кривых или поверхностей.
Единство и борьба противоположностей проявляются везде, например:
- в МАТЕМАТИКЕ: плюс и минус, возведение в степень и извлечение корня, интегрирование и дифференцирование, конечное и бесконечное и т. д.;
- в ФИЗИКЕ: холодное - горячие, светло - темноте, отталкивание - притягивание,положительное - отрицательное напряжение и т. д.;
- в ХИМИИ: ассоциация - диссоциация, и т. д.;
- в ФИЛОСОФИИ: эволюция - революция, в восточной философии: Инь и Ян аспекты;
- в ЖИЗНИ: рождение - смерть и т. п.
Для того чтобы понять что-то, его сущность, необходимо искать внутренние противоречия.
Сформулируем сущность закона единства и борьбы противоположностей.
ЕДИНСТВО И БОРЬБА ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ ЗАКОН, В СИЛУ КОТОРОГО ВСЕМ ВЕЩАМ, ЯВЛЕНИЯМ, ПРОЦЕССАМ СВОЙСТВЕННЫ ВНУТРЕННЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫЕ СТОРОНЫ, ТЕНДЕНЦИИ, НАХОДЯЩИЕСЯ В СОСТОЯНИИ БОРЬБЫ; БОРЬБА ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ ДАЕТ ВНУТРЕННИЙ ИМПУЛЬС К РАЗВИТИЮ, ВЕДЕТ К НАРАСТАНИЮ ПРОТИВОРЕЧИЙ, РАЗРЕШАЮЩИХСЯ НА ИЗВЕСТНОМ ЭТАПЕ ПУТЕМ ИСЧЕЗНОВЕНИЯ СТАРОГО И ВОЗНИКНОВЕНИЯ НОВОГО.
В заключении подчеркнем, что любая система развивается в противоположных направлениях. Такой подход может быть использован как при решении изобретательских задач, так и при прогнозировании развития систем и собственно при развитии самих инструментов ТРИЗ.
Все инструменты ТРИЗ следует представлять, как единство и борьбу противоположностей, исследующие противоположные направления. Прежде всего, это должно относиться к основе ТРИЗ - к законам. Следовательно, необходимо рассматривать не только закон, тенденцию развития, но и ее противоположность, например, антитенденцию.
ЗАКОН ОТРИЦАНИЯ ОТРИЦАНИЯ
…НЕ СЛЕДУЕТ ЗАБЫВАТЬ, ЧТО ФОРМА ВСЯКОГО БЕССОЗНАТЕЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ЕСТЬ ОТРИЦАНИЕ ОТРИЦАНИЯ, ДВИЖЕНИЕ ПУТЕМ БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ.
Ф. ЭНГЕЛЬС[267 - ЭНГЕЛЬС Ф. ПИСЬМО Л. ЛАФАРГ, 24 НОЯБРЯ 1888 Г. - Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 37, С. 98.]
КОЛИЧЕСТВО ПЕРЕШЛО В КАЧЕСТВО. ПРОИЗОШЛО ОТРИЦАНИЕ ОТРИЦАНИЯ.
В. И. ЛЕНИН[268 - ЛЕНИН В. И. ШАГ ВПЕРЕД, ДВА ШАГА НАЗАД. - Полн. собр. соч., т, 8, С. 395.]
Законы диалектики
Процесс перехода количественных изменений в качественные и борьба противоположностей, включает в себя ОТРИЦАНИЕ. Качественное изменение означает отрицание старого качества. Без отрицания невозможен был бы переход одного в другое. Борьба противоположностей завершается победой одной противоположности над другой, что означает отрицание одного и утверждение другого.
Отрицание и есть преодоление старого на основе внутренних противоречий, результат саморазвития, самодвижения предметов и явлений.
Суть ЗАКОНА ОТРИЦАНИЯ ОТРИЦАНИЯ заключается в том, что процесс поступательного развития происходит в три стадии:
- ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ,
- ОТРИЦАНИЕ ЭТОГО СОСТОЯНИЯ и переход в другое состояние,
- ОТРИЦАНИЕ ДАННОГО СОСТОЯНИЯ (отрицание отрицания) и возврат к исходному состоянию, но, как правило, на более высоком уровне с применением новых элементов, материалов, технологий и т. д.
Процесс развития происходит с относительной повторяемостью, как бы по пройденным ступеням - по спирали.
Наиболее ярко процесс отрицания отрицания проявляется в моде.
Проиллюстрируем этот закон на технических примерах.
ПРИМЕР 3.19. РАДИО.
В первых детекторных приемниках использовался кристаллический детектор (рис. 3.10а). Он представляет собой кристалл какого-либо полупроводника, как правило, сульфида свинца или сульфида кадмия, в который упирается тонкая проволочка из металла.
Следующим шагом в истории развития радиоэлектроники отказались от полупроводника - использовали вакуумные лампы
(рис. 3.10б). Произошло отрицание полупроводника.
На следующем витке развития отказались от ламп и стали снова применять полупроводники (рис. 3.10в). Произошло отрицание отрицания. Полупроводники стали использовать на новом более качественном витке спирали.
Следующий этап - это снова применение вакуумной техники на новом этапе развития - использование вакуумной наноэлектроники. Использование вакуумных полупроводниковых приборов. Был создан вакуумный нанотранзистор. Это новый виток спирали.
Рис. 3.10. Спиральное развитие радио
ПРИМЕР 3.20. ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА.
Запоминающие устройства в первых вычислительных машинах были выполнены на ферритовых кольцах (рис. 3.11а). Это были очень надежные устройства у них не было механически подвижных частей, но они занимали достаточно большие пространства.
На следующем этапе развития использовали магнитные ленты. Они могли в том же самом объеме хранить значительно большее количество информации. Далее были изобретены диски, жесткие диски, дискеты и CD. Все они требовали механического вращения. Их быстродействие увеличивалось с увеличением скорости вращения носителя информации. Таким образом, от неподвижного запоминающего устройства перешли к подвижному. Это шаг отрицания неподвижного принципа записи.
На следующем витке развития снова отказались от механического перемещения носителя информации - была изобретена флеш-память. Произошло отрицание отрицания. Стал использоваться неподвижный способ записи на качественно новом уровне.
Рис. 3.11. Спиральное развитие запоминающих устройств
Отрицание означает не просто уничтожение старого, а устранение отрицательных качеств и сохранение положительных. Новая ступень имеет значительно большие возможности развития, чем предыдущая. Каждое новое отрицание впитывает в себя достигнутое ранее и делает его основой для дальнейшего движения. Поэтому новая ступень, каждый новый цикл развития не повторяет старый, а представляет собой новый круг, возвышающийся над старым, использующий старое, приобретенное предыдущим развитием как трамплин для дальнейшего развития. Происходит развитие по спирали.
Отрицание отрицания отражает спиралевидную форму развития - возврат к исходному пункту развития, но на более высокой основе.
При разработке новых поколений систем желательно выяснить, как необходимая нам функция, разрабатываемой системы, осуществлялась раньше. Не исключено, что используемые ранее идеи можно сегодня осуществить на новом качественном уровне с использованием более совершенных технологий, элементной базы и новых материалов.
Закон отрицания отрицания можно рассматривать как теоретическое обоснование трансфера технологий.
3.2.4. ВЫВОДЫ
Законы диалектики указывают общее направление развития систем. Они дополняют и уточняют друг друга, поэтому лучше их использовать совместно.
3.3. Заключение
Всеобщие законы развития описывают наиболее общие, но неконкретные, направления развития любых систем. Это своего рода развитие систем
«с птичьего полета», представляющее собой философский поход к развитию систем.
И так, к всеобщим законам развития систем относятся:
- ЗАКОН S -ОБРАЗНОГО РАЗВИТИЯ СИСТЕМ;
- ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ:
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КАЧЕСТВЕННЫЕ;
- ЗАКОН ЕДИНСТВА И БОРЬБЫ ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЕЙ;
- ЗАКОН ОТРИЦАНИЯ ОТРИЦАНИЯ.
Конкретное и более детальное развитие систем описывается законами развития искусственных, в частности, технических систем.
4. Законы развития потребностей
ЛЮБАЯ СИСТЕМА СОЗДАЕТСЯ ДЛЯ УДОВЛЕТВОРЕНИЯ КАКОЙ-ТО ПОТРЕБНОСТИ.
ПРЕЖДЕ ЧЕМ СОЗДАВАТЬ СИСТЕМУ НЕОБХОДИМО ВЫЯВИТЬ КАКУЮ ПОТРЕБНОСТЬ ОНА БУДЕТ УДОВЛЕТВОРЯТЬ.
ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ БУДУЩИХ ПОКОЛЕНИЙ ЖЕЛАТЕЛЬНО ПРОГНОЗИРОВАТЬ БУДУЩИЕ ПОТРЕБНОСТИ.
В ЭТОЙ ГЛАВЕ ПРЕДЛАГАЮТСЯ СПОСОБЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
СОДЕРЖАНИЕ
4.1. ВВЕДЕНИЕ
4.2. СТРУКТУРА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.3. ЗАКОН ИДЕАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.4. ЗАКОН ДИНАМИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.5. ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.6. ЗАКОН ОБЪЕДИНЕНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.7. ЗАКОН СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.8. РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.9. ВЫВОДЫ
4.1. Введение
Дистанция от получения идеи технической системы до ее внедрения, а тем более бизнес-успеха достаточна велика. Известно, что бизнес успеха dв бизнесе добивается только одна из 3000 идей[269 - GREG A. STEVENS AND JAMES BURLEY, «3000 RAW IDEAS = 1 COMMERCIAL SUCCESS,» in May-June 1997 Research Technology Managhement review.] (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Стадии развития нового продукта
В связи с этим важно не только выбрать правильную идею, соответствующую законам развития технических систем, но и правильно определить потребность и спрос на эту идею.
Закономерности развития потребностей подчиняются ЗАКОНУ ВОЗРАСТАНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
Всеобщий экономический закон возрастания потребностей отражает внутренне необходимые, существенные и постоянные взаимосвязи между производством и потреблением, потребностями и существующими возможностями их удовлетворения. Согласно этому закону непрерывное развитие потребностей является движущей силой экономического и духовного прогресса человечества, что, в свою очередь, стимулирует возникновение все новых и новых потребностей.
Возрастание и развитие потребностей всегда опережает возможности производства и не совпадает с уровнем фактического потребления. В этом проявляется авангардная роль потребностей, отраженная в экономическом законе возрастания потребностей.
Структура потребностей изменяется в следующей последовательности перехода:
- от удовлетворения примитивных материальных потребностей к удовлетворению духовных, эстетических, интеллектуальных, творческих потребностей;
- от удовлетворения массовых потребностей к индивидуализации нужд и средств их удовлетворения;
- от вещественной структуры потребления к преобладанию в ней услуг.
Постоянно возрастает потребность освобождения человека от участия в процессе создания товаров и услуг. Как следствие, идет процесс постоянного увеличения свободного времени у людей и потребность занять свободное время.
К примитивным потребностям относятся потребности в пище, сне, защите от окружающей среды и других обитателей, сексе. Развитие этих потребностей приводит к увеличению разнообразных способов их удовлетворения и улучшению их качества.
Каждый из видов потребностей также имеет иерархическую структуру. Один вид потребностей вызывает появление нового вида, который в свою очередь вызывает появление следующего вида. Этот процесс бесконечен.
ПРИМЕР 4.1.ПОТРЕБНОСТЬ В ПИЩЕ.
Удовлетворение потребности в пище, привело к появлению новой потребности - добыче пиши. Эта потребность вызвала появление потребности в способах добычи и приготовлении пищи. Она в свою очередь вызвала потребность в способах добычи пищи у природы (охота, поиск и сбор растений) и создание пищи (сельское хозяйство). Каждый из этих видов потребностей приводит к появлению следующих потребностей. Охота требует разработки способов охоты и появления средств охоты. Они приводят к появлению отдельных индустрий, выпускающих средства охоты, что вызывает появление большого куста новых потребностей. Развитие сельского хозяйства вызвало появление специальных научных центров и индустрий.
Закономерности развития потребностей идут в двух направлениях:
- ПОЯВЛЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- РАЗВИТИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
Приведем примеры появления принципиально новых потребностей.
ПРИМЕР 4.2.ЗАПАХ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ.
Имеется потребность в передаче информации.
Раньше использовали почту. Сегодня информация передается по электронной почте. Первоначально передавалась только текстовая информация, затем картинки, голос, видео.
Теперь можно передавать запах.
Японская компания Chaku Perfume Co. Ltd. создала приставку Chat Perf для iPhone, которая позволяет сообщениям и уведомлениям по электронной почте сопровождаться запахом. Внутри него имеются емкости с определенными запахами. При получении или отправлении сообщений можно будет почувствовать определенный тонкий аромат из резервуара, присоединенного к телефону (рис. 4.2а).
Выпустили и другую подобную приставку Scentee (рис. 4.2б).
Видимо, в дальнейшем появится возможность передачи тактильной, температурной, вкусовой и других видов информации.
Рис. 4.2. Запах по электронной почте
Пример на развитие существующей потребности.
ПРИМЕР 4.3.БРИТЬЕ БОРОДЫ.
Известна потребность в стрижке волос. Она удовлетворяется с помощью электрической машинки (рис. 4.3а). Этим инструментом неудобно стричь брови, волосы в носу и ушах. Появилась специализированная потребность, развивающая существующую.
Для удовлетворения этой потребности разработали специальную машинку (рис. 4.3б), которая стрижет брови, волосы в носу и ушах.
Рис. 4.3. Машинка для стрижки
4.2. Структура законов развития потребностей
Удовлетворение потребностей может осуществляться ИЗВЕСТНЫМИи ВНОВЬ ПОЯВЛЯЮЩИМИСЯ ФУНКЦИЯМИ(рис. 4.4), изменение которых подчиняется определенным закономерностям.
ИЗВЕСТНЫЕ И НОВЫЕ ФУНКЦИИмогут выполняться известными и новыми принципами действия.
Осуществление указанных принципов действия может выполняться:
- ПРИМЕНЕНИЕМ ИМЕЮЩИХСЯ СИСТЕМ;
- ПРИМЕНЕНИЕМ ИМЕЮЩИХСЯ СИСТЕМ ПО НОВОМУ НАЗНАЧЕНИЮ;
- СОЗДАНИЕМ НОВЫХ СИСТЕМ.
Рис. 4.4. Удовлетворение потребностей
Развитие каждого из видов потребностей происходит по определенным законам.
Автор сформулировал следующие ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ[270 - ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Труды Международной конференции МА ТРИЗ Фест - 2005. Развитие ТРИЗ: достижения, проблемы, перспективы. 3 -4 июля 2005 г. Санкт-Петербург. Ст. Петербург, 2005. С. 46 -48. ПОТРЕБНОСТЕЙ.
- ДИНАМИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
- СОГЛАСОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
- ОБЪЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
- СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
ИДЕАЛИЗАЦИЯпотребностей проводится путем ихДИНАМИЗАЦИИ, ОБЪЕДИНЕНИЯили СПЕЦИАЛИЗАЦИИи последующегоСОГЛАСОВАНИЯ
(рис. 4.5).
Рис. 4.5. Структура законов развития потребностей
Эти законы могут использоваться для прогнозирования новых потребностей.
Рассмотрим эти законы детальнее.
4.3. Закон идеализации потребностей
4.3.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ЗАКОНИДЕАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ предусматривает увеличение количества, улучшение качества потребностей, уменьшение затрат времени и средств на их удовлетворение, а также уменьшение вредных действий (факторов расплаты).
СВОЙСТВА ИДЕАЛЬНОЙ ПОТРЕБНОСТИ.
- Идеальная потребность - потребность, которая удовлетворяется В НУЖНЫЙ МОМЕНТВ НУЖНОМ МЕСТЕ ПРИ НЕОБХОДИМЫХ УСЛОВИЯХ.
- Потребность тем идеальнее, чем КАЧЕСТВЕННЕЕ она удовлетворяется.
- Потребность тем идеальнее, чем БОЛЬШЕЕ КОЛИЧЕСТВО потребностей удовлетворяется.
- Потребность тем идеальнее, чем МЕНЬШЕ ЗАТРАЧИВАЕТСЯ ВРЕМЕНИ, СИЛ И СРЕДСТВ НА ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЭТОЙ ПОТРЕБНОСТИ. Идеальная потребность удовлетворяется как по мановению волшебной палочки - САМА.
- Потребность тем идеальнее, чем удовлетворение МЕНЬШЕ СОЗДАЕТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ(вредных факторов, вредных воздействий) как непосредственно объекту, удовлетворения потребностей, так и окружению.
- Идеальная потребность - это ПОТРЕБНОСТЬ, КОТОРУЮ НЕТ НЕОБХОДИМОСТИ УДОВЛЕТВОРЯТЬ. Потребность стала ненужной или она удовлетворяется сама.
СТЕПЕНЬ ИДЕАЛИЗАЦИИПОТРЕБНОСТЕЙ можно представить в виде формулы (4.1):
Степерь идеализации потребностей
где
IN - степень идеализации потребностей (безразмерная величина);
NQN - количество потребностей (безразмерная величина);
NQL - качество потребностей (безразмерная величина);
A, ?, ? - коэффициенты согласования;
C - затраты времени и средств на удовлетворение потребностей;
H - вредные действия;
I - порядковый номер потребности;
N - максимальное значение потребностей.
Знаменатель в формуле 4.1 - это факторы расплаты.
ПРИМЕР 4.4.В НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НУЖНОМ МЕСТЕ.
Удовлетворение потребности в нужный момент в нужном месте осуществляется, например, различными складными, приставными, надувными и заменяемыми объектами.
Кровать создана для удовлетворения потребности в отдыхе. Это известная потребность удовлетворяется известной функцией лежания на кровати.
Чтобы кровать удовлетворяла эту потребность в нужный момент в нужном месте ее можно сделать разборной, приставной или надувной. Для этого использовали известный принцип действия, например, раскладывание и складывание. Использовали известные части и соединили их шарнирами.
ПРИМЕР 4.5.УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА И КОЛИЧЕСТВА, СОКРАЩЕНИЕ ВРЕМЕНИ.
Рассмотрим потребность удовлетворения в пище.
Первоначально человек ел все, что он мог достать (как правило, однообразная пища) и тратил на это много времени. Таким образом, КАЧЕСТВО было НЕ ВЫСОКОЕ, разнообразие (КОЛИЧЕСТВО) НЕ БОЛЬШОЕ. Потребность удовлетворялась имеющимися «системами».
Сегодня громадное разнообразие видов пищи (УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА). Пища имеет великолепное КАЧЕСТВО.
На приготовление пищи или совсем не нужно тратить время (готовая к употреблению пища) или все готовится очень быстро (полуфабрикаты). СОКРАЩЕНИЕ ВРЕМЕНИ на удовлетворение этой потребности.
ИСЧЕЗЛА ПОТРЕБНОСТЬ в «добывании» пищи.
ПРИМЕР 4.6.УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ САМО.
Имеется потребность в разогревании или охлаждении пищи или напитков. Эту потребность удовлетворяют с помощью подогрева на газовой (электрической) плите или микроволновой печи, а охлаждают в морозильной камере.
Идеализация этой потребности - не нужно нагревать или охлаждать. Создали САМОнагревающиеся (рис. 4.6а) и САМОохлаждающиеся (рис. 4.6б) контейнеры.
Рис. 4.6. Удовлетворение потребности осуществляется само
В соответствии с формулой 4.1 степень идеализации потребностей будет увеличиваться с увеличением числителя и уменьшением знаменателя.
Опишем механизм увеличения степени идеализации потребностей.
УВЕЛИЧЕНИЕ ЧИСЛИТЕЛЯ может осуществляться за счет:
- увеличения КОЛИЧЕСТВА потребностей;
- улучшения КАЧЕСТВА потребностей.
УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОТРЕБНОСТЕЙ может осуществляться за счет:
- появленияНОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- разнообразияИМЕЮЩИХСЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВАИМЕЮЩИХСЯ и ВНОВЬ ПОЯВЛЯЮЩИХСЯПОТРЕБНОСТЕЙ может осуществляться за счет:
- РАЗРАБОТКИи/илиИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОЛЕЕ ПРОГРЕССИВНЫХ СРЕДСТВ;
- ИЗОБРЕТЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХилиПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ СРЕДСТВ,удовлетворяющих вновь появившиеся потребности.
УМЕНЬШЕНИЕ ЗНАМЕНАТЕЛЯ может осуществляться за счет:
- уменьшения ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ и СРЕДСТВ на удовлетворение потребностей;
- уменьшения ВРЕДНЫХ ДЕЙСТВИЙ.
СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ НА УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙосуществляется путями:
- ОДНОВРЕМЕННОГО УДОВЛЕТВОРЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- УДОВЛЕТВОРЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОДНОГО СРЕДСТВА;
- УДОВЛЕТВОРЕНИЯ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ЗА СЧЕТ ИМЕЮЩИХСЯ РЕСУРСОВ.
УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ может осуществляться предварительным анализом потребностей с использованием, например, элементов ТРИЗ и «диверсионного анализа»[271 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВРЕДНЫХ И НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ. МНТЦ «Прогресс». Кишинев. - 1991 - 22 с. KAPLAN, STAN, VISNEPOLSCHI SVETLANA, ZLOTIN, BORIS AND ZUSMAN, ALLA. NEW TOOLS FOR FAILURE AND RISK ANALYSIS. Ideation International Inc. 1999. - 86 p. VISNEPOLSCHI, SVETLANA. HOW TO DEAL WITH FAILURES (THE SMART WAY). Anticipatory Failure Determination. Ideation International Inc. 204 p. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. Как выявлять причины вреда и предупреждать риски. Инверсионный метод риск-анализа. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 098845470X; ISBN-13: 978-0-9884547-0-5. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. Как прогнозировать и предотвращать потенциальные риски. Инверсионный метод. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 0988454726; ISBN-13: 978-0-9884547-2-9.].
Некоторые пути уменьшения вредных факторов:
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЗОТХОДНЫХ И СБАЛАНСИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ(грамотное использование эффектов, особенно биологических, не создает вредных факторов).
Структура механизма увеличения степени идеализации потребностей представлена на рис. 4.7.
Рис. 4.7. Структура механизма увеличения степени идеализации потребностей
Рассмотрим детальнее эти возможности.
4.3.2. УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА И УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.3.2.1. УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИМЕЮЩИХСЯ И ВНОВЬ ПОЯВЛЯЮЩИХСЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ
УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОТРЕБНОСТЕЙ может осуществляться за счетПОЯВЛЕНИЯ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙи РАЗНООБРАЗИЯ ИМЕЮЩИХСЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
- ПОЯВЛЕНИЕ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
ПРИМЕР 4.7.ВЖИВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧИПОВ.
Появилась потребность идентифицировать животных, особенно дорогих.
Разработали чип (рис. 4.8), который вживляют в тело. В чипе записаны все данные о животном и его хозяине. Информация считывается с помощью специального прибора.
Рис. 4.8. Вживление электронных чипов
- РАЗНООБРАЗИЕ ИМЕЮЩИХСЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
Например, за счет специализации потребностей или изобретения дополнительных средств.
ПРИМЕР 4.8.МОЮЩИЕ СРЕДСТВА.
При появлении мыла его использовали для всех процедур очистки. Теперь имеется специальное мыло для лица, отдельные моющие средства для мытья посуды, отдельные средства для мытья особо жирной посуды и т. д.
4.3.2.2. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ИМЕЮЩИХСЯ И ВНОВЬ ПОЯВЛЯЮЩИХСЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ
Улучшить качество потребностей можно РАЗРАБОТКОЙи/илиИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БОЛЕЕ ПРОГРЕССИВНЫХ СРЕДСТВ или ИЗОБРЕТЕНИЕМ ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ СРЕДСТВ,удовлетворяющих вновь появившиеся потребности.
УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ИМЕЮЩИХСЯи ВНОВЬ ПОЯВЛЯЮЩИХСЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ может осуществляться за счет:
- РАЗРАБОТКИи/илиИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОЛЕЕ ПРОГРЕССИВНЫХ СРЕДСТВ;
ПРИМЕР 4.9.ТЕЛЕВИЗОР.
Потребность в улучшении качества телевизионного изображения была удовлетворена переходом к цифровой передаче изображения.
- ИЗОБРЕТЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХилиПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ СРЕДСТВ,удовлетворяющих вновь появившиеся потребности.
ПРИМЕР 4.10.НАСАДКИ.
У машинок для стрижки волос появились насадки, регулирующие длину оставляемых волос (рис. 4.9). Это ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА.
Рис. 4.9. Машинка для стрижки волос с насадками
ПРИМЕР 4.11.ЗУБНАЯ ЩЕТКА - ИОНЫ.
Стержень зубной щетки выполнен из диоксида титана (TiO^2^). На свету этот стержень высвобождает электроны, которые благодаря слюне-проводнику, при взаимодействии с кислотой в зубном налете, вырабатывают положительные ионы водорода, разрушающие налет и бактерии. Очистка зубов идет за счет фотокаталитических свойств титанового стержня. Потребность в зубной пасте и даже воде исчезла.
Это пример создания ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВОГО СРЕДСТВА.
4.3.3. УМЕНЬШЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ НА УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ И УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕДНЫХ ДЕЙСТВИЙ
4.3.3.1. УМЕНЬШЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ НА УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ
СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ НА УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙосуществляется путем:
- ОДНОВРЕМЕННОГО УДОВЛЕТВОРЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
- УДОВЛЕТВОРЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОДНОГО СРЕДСТВА;
- УДОВЛЕТВОРЕНИЯ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ЗА СЧЕТ ИМЕЮЩИХСЯ РЕСУРСОВ.
- ОДНОВРЕМЕННОЕ УДОВЛЕТВОРЕНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
ПРИМЕР 4.12.ПЕРЕМЕЩЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ.
Потребность перемещения в пространстве, например, вождение автомобиля и одновременное получение информации, была удовлетворена, когда в автомобиль вмонтировали радио. Аналогичный пример с использованием в автомобиле сотовых телефонов.
- УДОВЛЕТВОРЕНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОДНОГО СРЕДСТВА.
ПРИМЕР 4.13.КОМПЬЮТЕР.
Компьютер может одновременно выполнять сразу несколько работ.
- УДОВЛЕТВОРЕНИЕ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ЗА СЧЕТ ИМЕЮЩИХСЯ РЕСУРСОВ (существующих систем, процессов, услуг и т. д.).
При появлении новых потребностей первоначально используют имеющиеся технические средства, для изготовления новых изделий используют имеющиеся технологические процессы. Новые виды услуг первоначально выполняют имеющиеся фирмы. На следующем этапе появляются специализированные изделия, процессы и услуги.
ПРИМЕР 4.14.ТУШЕНИЕ ПОЖАРА НА ВОДЕ.
Появилась потребность тушения пожаров на воде. Первоначально эту функцию выполняли обычные суда, потом появились специальные пожарные суда.
4.3.3.2. УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕДНЫХ ДЕЙСТВИЙ
УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ может осуществляться предварительным анализом потребностей с использованием, например, элементов ТРИЗ и «диверсионного анализа».
Некоторые пути уменьшения вредных факторов:
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЗОТХОДНЫХ И СБАЛАНСИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ И ПРЕЖДЕ ВСЕГО БИОЛОГИЧЕСКИХ.
ПРИМЕР 4.15.СТРУЙНАЯ РАСПЕЧАТКА ПЛАТ.
Компания Seiko Epson разработала технологию струйной печати электронных плат размером 27х24 мм, состоящих из 20 слоев и имеющих толщину без основы всего 200 микрон (рис. 4.10). На плате можно разместить 30 000 транзисторов.
В настоящее время при производстве печатных плат применяется методика фотолитографии. Это достаточно дорогостоящий и трудоемкий процесс, состоящий из нескольких основных стадий: разработки фотомасок для отдельных слоев, формирования электрических соединений и пр. При этом НЕОБХОДИМО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ХИМИКАТОВ, УТИЛИЗАЦИЯ которых создает ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРУДНОСТИ.
Технология струйной печати плат призвана значительно СНИЗИТЬ ЗАТРАТЫ на производство микросхем и СОКРАТИТЬ ВРЕДНЫЕ ВЫБРОСЫ в окружающую среду.
Рис. 4.10. Печатная плата
4.4. Закон динамизации потребностей
ЗАКОН ДИНАМИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ предусматривает изменение потребностей:
- ВО ВРЕМЕНИ;
- В ПРОСТРАНСТВЕ;
- В СТРУКТУРЕ;
- ПО ОПРЕДЕЛЕННОМУ УСЛОВИЮ.
Потребности приспосабливаются:
- под определенную местность;
- группу людей или конкретного человека.
Потребности удовлетворяются в то время, в том месте и в том виде, в котором это необходимо.
Потребности учитывают специфику:
- национальных особенностей;
- рода деятельности;
- возраста;
- пола;
- степени образования;
- религиозности;
- времени года и суток и т. д.
К динамизации потребностей можно отнести и потребности высвобождения человека из трудового процесса (механизация, автоматизация, кибернетизация).
ПРИМЕР 4.16.ОДЕЖДА.
Наиболее ярко динамизм проявляется в одежде. Она меняется в зависимости от сезона, времени суток, ее назначения. Имеется много видов рабочей одежды. Например, одежда для пожарников, летчиков, медицинских работников и т. д. Очень разнообразна выходная одежда - бальные платья и смокинги, одежда для свадеб. Постоянно меняется мода, и каждый человек выбирает себе свой стиль.
ПРИМЕР 4.17.КОНДИЦИОНЕР.
Другим примером может быть потребность в создании условий обитания, например, температуры. Созданы различные обогревательные устройства, которые обогревают не только всю комнату, но могут создать поток теплого воздуха, который направляется в необходимое место.
Современные кондиционеры создают не только различную температуру в разных комнатах. Они могут ее изменять по выбранной или специально составленной программе, могут создавать конкретную температуру в выбранной точке. Кондиционеры могут регулировать влажность и создавать определенные запахи.
4.5. Закон согласования потребностей
СОГЛАСОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙможет проводиться:
- по САМИМ ПОТРЕБНОСТЯМ(согласование потребностей между собой);
- по ПАРАМЕТРАМ;
- в СТРУКТУРЕ;
- по УСЛОВИЯМ;
- в ПРОСТРАНСТВЕ;
- во ВРЕМЕНИ.
В частности, может быть ДИНАМИЧЕСКОЕ СОГЛАСОВАНИЕ.
Не согласованные потребности часто приводят к разочарованиям, конфликтам, разорениям, различным катаклизмам, войнам, экологическим катастрофам и т. п.
Под согласованием потребностей понимается и их специальное РАССОГЛАСОВАНИЕ (увеличение максимальной разницы между потребностями).
ПРИМЕР 4.18.ПИЩА.
Многие люди имеют потребность много и вкусно есть. Это часто приводит к ожирению, что не только ухудшает фигуру, но и отрицательно сказывается на здоровье.
Другая потребность иметь хорошую фигуру и быть здоровым, противоположна предыдущей. Для сохранения фигуры необходимо есть мало и не всегда вкусную пищу.
Необходимо осуществить СОГЛАСОВАНИЕэтихПОТРЕБНОСТЕЙ между собой. Была разработана специальная малокалорийная еда, например, различные виды пищи из сои. Предложены разнообразные добавки, снижающие вес. Разработаны специальные виды физической нагрузки.
Согласование потребностей по параметрам приведено в примере с кондиционером (пример 4.17). В качестве согласующих параметров в этом примере: температура, влажность и запах. Это пример ДИНАМИЧЕСКОГО СОГЛАСОВАНИЯ.
ПРИМЕР 4.19.ПОП-МУЗЫКА.
Часто встречающаяся ситуация. Люди, находящиеся в одном помещении могут иметь диаметрально противоположные потребности. Например, один человек хочет быть в тишине, а другой при этом слушать поп-музыку на полную мощность музыкального центра.
Согласование таких видов потребностей, может осуществляться:
- ВО ВРЕМЕНИ - один человек отдыхает, а другой ему в это время не мешает;
- В ПРОСТРАНСТВЕ - в одном помещении можно слушать музыку, а в другом отдыхать;
- В СТРУКТУРЕ - место, где слушают музыку или место где отдыхают, имеет звукоизолирующие перегородки, или используются наушники.
Фактически это пример РАССОГЛАСОВАНИЯ разных потребностей.
ПРИМЕР 4.20.ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
На определенной территории построили завод, загрязняющий окружающую среду. Жители этого района желают жить в экологически чистых условиях.
Потребности не согласованы. Один из видов разрешения такого противоречия - согласовать потребности хозяев завода и жителей данного района.
Создается такой закон, что хозяин завода должен платить очень большой штраф за загрязнение окружающей среды и ему выгоднее поставить систему очистки.
Оригинальное решение было осуществлено во Франции. Был выпущен закон, что сточные воды можно сбрасывать в реку только выше по течению реки. Это значит, что вы будете употреблять воду из реки с вашими же отбросами. Кто же захочет это делать?
Это вид согласования потребностей В СТРУКТУРЕ.
Согласование потребностей, в частности, может осуществляться ОБЪЕДИНЕНИЕМ этих потребностей или выделением СПЕЦИАЛЬНОЙпотребности.
4.6. Закон объединения потребностей
Объединение производится таким образом, что ПОЛЕЗНЫЕ(необходимые) качества складываются, УСИЛИВАЮТСЯ, а ВРЕДНЫЕ взаимно КОМПЕНСИРУЮТСЯ.
Объединение происходит нескольким путями:
1. объединением ОДНОРОДНЫХ(одинаковых) потребностей;
2. образованием ОДНОРОДНЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ СО СДВИНУТЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ. Потребностями со сдвинутыми характеристиками называются однородные потребности с неодинаковыми параметрами, свойствами, характеристиками;
3. образованием конкурирующих (АЛЬТЕРНАТИВНЫХ) потребностей;
4. объединением ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХпотребностей;
5. объединением антагонистических (ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ) потребностей.
Структура механизма объединения потребностей представлена на рис. 4.11.
Рис. 4.11. Структура механизма объединения потребностей
ПРИМЕР 4.21.МАГАЗИНЫ.
Часто одинаковые магазины, например, мебельные или по продаже осветительных приборов располагают рядом друг с другом. Это удобно для покупателей.
Это пример объединения ОДНОРОДНЫХ ОДИНАКОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
ПРИМЕР 4.22.ТОРГОВЫЕ ЦЕНТРЫ.
В крупных торговых центрах имеется несколько магазинов по продаже одежды, но эти магазины разных торговых фирм.
Это пример объединения ОДНОРОДНЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ СО СДВИНУТЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.
ПРИМЕР 4.23.АВТОМОБИЛЬ - КАТЕР.
Спортивный автомобиль превращается в скоростной катер нажатием кнопки
(рис. 4.12). Машина развивает на суше скорость до 180 км/час, в плавучем варианте разгоняется до 50 км/час. Амфибия оснащена двигателем мощностью в 175 л.с. и имеет запас хода без дозаправки в 80 км.
Это пример объединения НЕОДНОРОДНЫХАЛЬТЕРНАТИВНЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ(машины и катера).
Рис. 4.12. Автомобиль - катер
ПРИМЕР 4.24.КОНДИЦИОНЕР.
Кондиционер объединяет сразу несколько потребностей: охлаждать, нагревать воздух (объединение НЕОДНОРОДНЫХПРОТИВОПОЛОЖНЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ), создавать определенную влажность и определенный запах (ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОТРЕБНОСТИ).
ПРИМЕР 4.25.ТРУБА.
На одном из заводов по трубам подавали щелочную жидкость и трубы зарастали.
Возникла потребность чистить эти трубы время от времени.
По другим трубам текла кислая жидкость. Кислота разъедала стенки труб.
Возникла потребность в починке этих труб.
Это ВЗАИМНО ПРОТИВОПОЛОЖНЫЕ ПОТРЕБНОСТИ.
Предложено подавать по каждой трубе поочередно то кислоту, то щелочь. Кислота разъедает осадок, образуемый щелочью. Труба не засоряется и не изнашивается[272 - А. с. 239 752.].
Объединение этих потребностей устраняет вредный эффект (ВРЕДНЫЕ КАЧЕСТВА ВЗАИМНО КОМПЕНСИРОВАНЫ).
Объединение потребностей часто приводит к созданию УНИВЕРСАЛЬНЫХобъектов.
ПРИМЕР 4.26.УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ЗАЛЫ.
Строятся универсальные залы, в которых могут проходить различные концерты и спортивные выступления. Эти залы можно разделить на отдельные помещения или, наоборот, объединять в большой комплекс. Они быстро трансформируются.
Таким образом, объединение может происходить:
- В ПРОСТРАНСТВЕ;
- ВО ВРЕМЕНИ;
- В СТРУКТУРЕ.
4.7. Закон специализации потребностей
ЗАКОН СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ направлен на выделение одной более узкой потребности, которая точнее и качественнее удовлетворяет имеющуюся потребность.
Улучшение специализации потребностей осуществляется в следующей последовательности:
- выделить наиболее важную часть потребности;
- развить эту часть потребности;
- обеспечить наилучшие условия удовлетворения этой части потребности.
ПРИМЕР 4.27.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ПИЩИ.
Появилась потребность в выделении специальных видов пищи, например, детское питание, кошерная пища, пища для здорового питания. Или еще более узко - пища для похудения и т. д.
ПРИМЕР 4.28.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЗАЛЫ.
Для любителей симфонической музыки имеются специальные помещения - филармонии. Разные виды спорта имеют специальные помещения: бассейны, баскетбольные, волейбольные площадки, футбольные поля и т. д.
4.8. РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ
4.8.1. ЭТАП ВЫЯВЛЕНИЯ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ
По закономерностям развития ПОТРЕБНОСТЕЙ можно определить потребности будущего, выявить, какими функциями, принципами действия и системами их можно удовлетворить. В том числе определить принципиально новые направления развития технических систем (пионерские решения).
Этап выявления новых потребностей проводится по разработанным автором методам в две стадии.
- Выявление скрытых потребностей.
- Выявление новых потребностей (прогнозирование будущих потребностей и выявление тенденций развития будущих потребностей).
4.8.2. МЕТОДИКА ВЫЯВЛЕНИЯ СКРЫТЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ
Первоначально выявляются все не выявленные недостатки исследуемой системы и недостатки, которые могут появиться в будущем. Затем определяются неудовлетворенные желания, имеющиеся у клиентов сегодня, и скрытые желания, о которых клиент еще не подозревает.
Выявление скрытых недостатков определяется в следующей последовательности.
- Определение недостатков системы. Для этого используются различные инструменты ТРИЗ, например, функциональный анализ[273 - ГЕРАСИМОВ В. М., ДУБРОВ В. Е.; КАРПУНИН М. Г., КУЗЬМИН А. М., ЛИТВИН С. С. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА: Методические рекомендации. М.: «Информэлектро», 1990, 60 с. ГЕРАСИМОВ В. М., КАЛИШ В. С., КАРПУНИН М. Г., КУЗЬМИН А. М., ЛИТВИН С. С. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА: Методические рекомендации. М.: Информ-ФСА, 1991, 40 с. ПИНЯЕВ А. М. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОЙ СИТУАЦИИ. Журнал ТРИЗ, т.1, №1’90 выявление причинно-следственных связей, сравнение с законами развития систем и т. д.
- Определение скрытых и будущих недостатков. Для этого используется диверсионный анализ.
- Опрос клиентов.
- Составление общего списка недостатков.
- Определение имеющихся способы устранения этих недостатков.
- Определение того, чем не удовлетворяют клиента данные способы. Выявленные недостатки практически представляют собой СКРЫТЫЕ ПОТРЕБНОСТИ.
- Оценка и ранжирование потребностей.
Потребности оцениваются по:
- по важности;
- по степени удовлетворенности.
Оценка производится с помощью экспертных оценок и представляет собой случайную величину.
Общая оценка определяется по формуле:
Оценка потребностей
где
V - оценка (значимость для клиента) данной потребности;
I - важность данной потребности для клиента;
S - удовлетворенность клиента данной потребностью.
Можно, например, оценивать по шкале 0 -1.
Максимальная важность - 1 балл, а минимальная - 0 баллов. Максимальная удовлетворенность (полная удовлетворенность) - 1 балл, а минимальная - 0 баллов.
Таким образом, проводится ранжирование потребностей.
Прежде всего, следует направить усилия на удовлетворение самых важных и минимально удовлетворенных потребностей, т. е. потребности с максимальной оценкой.
В соответствии с исследованиями, проведенными Клейтоном Кристенсеном (Clayton Christensen), описанными в его книге «Дилемма Инноватора»[274 - Clayton M. Christensen. The Innovator’s Dilemma, Harper Business, 1997.], спрос на новый товар изменяется в следующей последовательности.
- Сначала потребители готовы платить за лучшее функционирование(курсив мой - В.П.).
- Затем они уже не платят за лучшее функционирование, но зато готовы платить за увеличение надежности(курсив мой - В.П.).
- На следующем этапе они не хотят платить за надежность, но зато готовы платить за удобства пользования(курсив мой - В.П.).
- Далее и удобства им больше не нужны, зато они с готовностью покупают то, что дешевле (курсив мой - В.П.).
Кристенсен пишет, что для производителя колоссально важно точно понять, что от него хочет потребитель в данный момент, и не пытаться подсовывать ему, например, более надежные товары, когда покупатель готов платить за удобство пользования.
Итак, для бизнес-успеха производитель продукции должен точно определить, когда потребитель готов платить за повышение функциональности, когда за повышение надежности, когда за улучшение удобств пользования, а когда хочет получить дешевый товар. Это весьма важные моменты для прогнозирования спроса. Закономерности развития спроса в данной статье не рассмотрены.
Потребители всегда будут приветствовать следующие инновации.
- Снижение степени удовлетворительности маловажных операций - за счет этого снижение себестоимости.
- Снижение степень удовлетворительности «слишком удовлетворительных» операций - с тем же эффектом.
- Повысить степени удовлетворительности важных, но неудовлетворенных операций - это потребители будут покупать особенно охотно.
- Прекращение работы по совершенствованию неважных операций - результаты этих работ никому не нужны.
- Устранение проблемы, с которыми сталкивается потребитель при выполнении работы, - это потребители тоже будут покупать.
Продемонстрируем методику выявления скрытых потребностей.
ПРИМЕР 4.29.ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - КОЛГОТКИ.
Первоначально определяют НЕДОСТАТКИ КОЛГОТОК. Опишем некоторые из них:
- колготки рвутся;
- видны изъяны кожи (пятна, неровности, прыщи);
- у некоторых женщин бывает раздражение от синтетических колготок;
- колготки плохо пропускают воздух («не дышат»);
- колготки пропускают воду (водопроницаемые);
- колготки нужно стирать.
ИЗВЕСТНЫЕ СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ НЕДОСТАТКОВ.
- Женщины имеют в сумочке дополнительную пару колготок. Но бывают случаи, когда рвется и резервная пара.
- Изъяны кожи скрывают цветными и фигурными колготками. Часто женщины хотят иметь колготки телесного цвета и прозрачные.
- Шелковые колготки не вызывают раздражение, но они значительно толще и менее красивы.
- Чтобы колготки пропускали воздух, их делают сетчатыми. Такие колготки не защищают от внешней среды.
- Все известные виды колготок водопроницаемы.
- Колготки можно не стирать, а выбрасывать, но это дорого.
СКРЫТЫЕ ПОТРЕБНОСТИ:
- Колготки не должны рваться или должна быть возможность неоднократной замены колготок, не занимая много места.
- Колготки должны скрывать изъяны кожи, но быть прозрачными.
- Колготки не должны вызывать раздражение кожи.
- Колготки должны пропускать воздух (должны «дышать») и не пропускать воду (должны быть водонепроницаемы).
- Колготки должны быть одноразовыми и дешево стоить.
РЕШЕНИЕ. Японская фирма Nagoya выпустила чулки в виде аэрозоля - Air Stocking (рис. 4.13). На ноги напыляют тонкий шелковый слой. Аэрозоль имеется нескольких оттенков. Покрытие пропускает воздух и не пропускает воду. Изъяны кожи покрывают несколько раз, и их невидно (рис. 4.13 в). Покров смывается в мыльной воде. Баллон содержит 20 пар чулок.
Рис. 4.13. Колготки - аэрозоль
ПРИМЕР 4.30.ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ХУЛИГАНОВ И БАНДИТОВ.
Существуют средства защиты: боевые пистолеты, газовые пистолеты и баллончики со слезоточивым газом, шокеры.
НЕДОСТАТКИ этих средств:
- Боевое оружие может убить нападающего - это не гуманно.
- Все средства защиты нужно успеть достать раньше, чем хулиган сможет причинить вам вред.
СКРЫТЫЕ ПОТРЕБНОСТИ:
- Желательно, чтобы хулиган не смог к вам прикоснуться или вы смогли поразить его на расстоянии.
- Средство защиты должно быть всегда готово - не нужно тратить время, чтобы его вынимать.
РЕШЕНИЯ.
- Шокеры маскируют под другие предметы, например, мобильный телефон
- (рис. 4.14а).
- Перстень, в котором имеется слезоточивый газ (рис. 4.14б).
- Придумали шокирующую одежду «бесконтактный жакет» - это просто элегантный жакет. Если владелец жакета решит, что ему угрожает опасность, то жакет мгновенно превратится в грозное оружие самообороны. Любой прикоснувшийся к жакету получит удар в 80 000 вольт.
Питание жакета осуществляется от 9-вольтовой батарейки. Он полностью изолирован, так что владельцу электрический удар не грозит.
Рис. 4.14. Средства защиты
4.8.3. МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ
Опишем возможную последовательность разработки новых потребностей.
- ФОРМУЛИРОВКА ПОТРЕБНОСТИ
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПОСОБОВ УДОВЛЕТВОРЕНИЯ ДАННОЙ ПОТРЕБНОСТИ. Должны быть описаны существующие и предполагаемые способы удовлетворения данной потребности.
Примечание.Неприменяемый ранее способ удовлетворения потребностей, может представлять НОВУЮ ПОТРЕБНОСТЬ.
- ВЫЯВЛЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ В СПОСОБАХ И СРЕДСТВАХ УДОВЛЕТВОРЕНИЯ ДАННОЙ ПОТРЕБНОСТИ.
Примечание.Выявленные недостатки - это потребности, которые необходимо удовлетворить.
- ПРОГНОЗИРОВАНИЕ БУДУЩИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ. Использование законов развития потребностей.
- СОСТАВЛЕНИЕ ОБЩЕГО СПИСКА ПОТРЕБНОСТЕЙ И ИХ РАНЖИРОВАНИЕ.Ранжирование осуществляется по методике, описанной выше.
Приведем пример использования, описанной выше последовательности, используя только отдельные этапы. Полное описание занимает очень большой объем.
ПРИМЕР 4.31.ВЫБЕРЕМ ПОТРЕБНОСТЬ - ПЕРЕМЕЩЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ.
Перемещаться можно:
- ПО ЗЕМЛЕ;
- ПО ВОДЕ;
- ПОД ВОДОЙ;
- В ВОЗДУХЕ;
- ПОД ЗЕМЛЕЙ;
- В КОСМОСЕ.
Рассмотрим способы перемещения людей по земле, конкретно по дорогам.
Общие недостатки:
- Дороги и их обслуживание (автозаправочные станции, карманы и т. д.) занимают много полезной площади.
- Пробки.
- Аварии.
- Низкая спорость перемещения по сравнению со скоростными поездами и самолетом.
Известные способы устранения этих недостатков:
- Пробки уменьшаются развязками, но все равно остаются, например, при аварии на дороге.
- Количество лобовых столкновений уменьшается, если противоположные направления разделены непреодолимыми барьерами или имеются отдельные дороги. Тем не менее, аварии остаются.
Средства осуществления этой потребности.
- Автомобили.
- Автобусы.
НЕДОСТАТКИ этих средств. Опишем некоторые из них.
- Автомобили.
- Дороги при покупке и обслуживании.
- Необходимо тратить время на обслуживание, покупку и продажу.
- Необходимо место для стоянок и хранения.
- Автобусы
- Меньше комфорт.
- Не доставляет от дома до места назначения.
- Необходимо подстраиваться под расписание.
ПРОГНОЗ ПОТРЕБНОСТИ.
- Идеализация потребностей.
- Дороги не занимают полезную площадь.
- На дорогах нет пробок.
- На дорогах нет аварий.
- Транспортное средство перемещается с большой скоростью.
- Транспортное средство появляется в нужный момент в нужном месте с необходимыми условиями (количество посадочных мест, комфорт и т. д.). Во все остальное время оно выполняет другую полезную работу, например, перевозит других пассажиров.
- Потребность (перемещение в пространстве) удовлетворяется с необходимым для клиента качеством в необходимом количестве.
- На удовлетворение потребности не затрачиваются время, силы и средства (или они минимальны). Потребность удовлетворяется сама по желанию клиента.
- Не нужно задумываться о стоянках, гаражах, техобслуживании, пополнении энергоносителя.
- Во время транспортировки удовлетворяются и другие потребности.
- Средство доставки не создает вредных эффектов.
- Нет необходимости в транспортировке клиента, например, все делается по Интернету.
- Динамизация потребностей.
- Для каждого клиента выполняются все его требования к транспортировке (время, место, условия).
- Транспортное средство должно адаптироваться под изменяемые потребности клиента и удовлетворять их во время транспортировки.
- Согласование потребностей
- Необходимо согласовать управление автомобилем и выполнение при этом другой работы, например, чтения.
РЕШЕНИЯ.
- Дорога не занимает полезную площадь. Значит, дорога не должна быть на поверхности Земли. Дорога должна быть в воздухе или под землей.
- Дорога в воздухе.
Уже созданы автомобили-самолеты со складными крыльями, автомобили-вертолеты и транспортное средство, где в качестве движителя используется реактивная струя. Если таких транспортных средств становится много, то необходимо организовывать службу управления транспортными средствами в воздухе, наподобие службы, имеющейся у самолетов. Иначе транспортные средства будут сталкиваться. Воздушные транспортные средства могут упасть на Землю. Автомобилю-самолету нужна взлетно-посадочная полоса, хотя бы в виде свободного шоссе.
- Дорога под землей.
Прежде всего, следует определить недостаток перемещения под землей. Представим себе, что существуют средства для свободного перемещения под землей. Тогда основной недостаток, что они могут «прорыть» большие объемы земли и поверхность земли провалится. Следовательно, такие средства перемещения должны или заделывать эти проходы или укреплять их. Хотя под землей можно двигаться в объеме (подобно движению самолетов в воздухе), но мы не можем воспользоваться этой аналогией из-за выявленных недостатков. Поэтому воспользуемся аналогией с наземным транспортом. Под землей могут быть проложены подземные трассы.
- На дорогах нет пробок и аварий.
Трассы необходимо сделать только с односторонним движением. Трассы должны быть расположены на разных уровнях, тогда они не будут пересекаться. Что бы исключить столкновение транспортных средств на трассе, устанавливается одна скорость, например, так как у эскалатора. Тогда нет необходимости организовывать новый вид «дорожной» полиции.
- Транспортное средство перемещается с большой скоростью.
Будут построены скоростные (межконтинентальные) трассы. Транспорт в них будет двигаться со скоростями, близкими к скоростям самолета. Система движения транспорта должна быть полностью автоматизирована.
- Транспортное средство появляется в нужный момент в нужном месте с необходимыми условиями (количество посадочных мест, комфорт и т. д.). Во все остальное время оно выполняет другую полезную работу, например, перевозит других пассажиров.
Выбор вида транспорта будет осуществляться компьютером, в зависимости от тех требований, которые предъявляет пассажир.
Транспортное средство не принадлежит клиенту, поэтому ему не нужно беспокоиться о покупке, продаже, обслуживании, стоянках, управлении им и т. д.
В процессе транспортировки в транспортном средстве будут все условия удовлетворить и другие потребности клиента.
4.9. Выводы
К законам развития потребностей относятся законы: ИДЕАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ, ДИНАМИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ, СОГЛАСОВАНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ, ОБЪЕДИНЕНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙи СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
Описаны методики выявления скрытых и новых потребностей.
Изложенные законы позволяют прогнозировать будущие потребности и тенденции их изменения. Удовлетворение выявленных потребностей приведет к появлению новых товаров и услуг.
5. Закономерности изменения функций
В данном разделе рассмотрим закономерности изменения функций.
СОДЕРЖАНИЕ
5.1.ВВЕДЕНИЕ
5.2.ЗАКОН ИДЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ
5.3.ЗАКОН ДИНАМИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ
5.4.ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ ФУНКЦИЙ
5.5.ЗАКОН ПЕРЕХОДА К МОНО- ИЛИ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ
5.6.ВЫВОДЫ
5.1. Введение
Техническая система предназначена для выполнения определенной функции, удовлетворяющей определенную потребность.
Известно выражение, что мы покупаем функцию, а не товар и это действительно так. Покупателю безразлично, как устроена система, главное, чтобы она выполняла требуемую функцию с желаемым качеством.
В связи с этим наиболее остро встает вопрос выбора правильной функции и возможность увидеть тенденции развития функций. Это особенно важно для стратегического развития исследуемой системы.
Такие рассуждения привели к необходимости выявить закономерности изменения функций.
Ниже будут описаны основные закономерности изменения функций технических систем.
Рассмотрим некоторые закономерности изменения функций, например, ПОЛИ-и МОНОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ.
Как известно, развитие любой системы происходит по S-ОБРАЗНОЙили ЛОГИСТИЧЕСКОЙ КРИВОЙ(см. п. 3.1), представленной на рис. 5.1
Рис. 5.1. S-образная кривая
На начальном этапе развития (участок 0 -1) системы строятся ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ - или УНИВЕРСАЛЬНЫМИ. Они выполняют много функций, а не приспособлены для выполнения какой-то одной специальной функции. На завершающем этапе (участки 2 -3 и 3 -4) системы СПЕЦИАЛИЗИРУЮТСЯ путем выделения и развития отдельных функций, т. е. становятся МОНОФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ. На определенном этапе развития монофункциональные (специализированные) системы намного проще и эффективнее полифункциональных, особенно в массовом производстве.
ПРИМЕР 5.1.СУДНО.
Первые суда были универсальными (полифункциональными). Впоследствии стали выделяться специальные суда, например, пассажирские, транспортные, ледоколы, спасательные и пожарные суда, паромы, военные корабли и т. д. Далее каждое из этих судов еще более специализируется. Например, появились специальные суда, подбирающие лед. Среди транспортных судов выделились сухогрузы и танкеры. Достаточна большая специализация в военных кораблях.
Аналогично можно рассмотреть развитие станков и инструментов. Первые станки и инструменты появляются универсальными, например, токарный станок. В дальнейшем используются более специализированные - автоматы для нарезки винтов и т. д.
В то же время идет развитие и в другом направлении. Разработаны и широко применяются МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ системы.
ПРИМЕР 5.2.ТЕЛЕФОН.
Первоначально телефон выполнял только одну функцию - передавать звук (речь).
Смартфон - это многофункциональная система. Помимо указанной функции он показывает время (в том числе имеет, будильник, таймер и секундомер), имеет встроенную фото- и видеокамеру, Интернет и многие другие функции компьютера.
Закономерности ПОЛИ- и МОНОФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ систем выполняются механизмами РАЗВЕРТЫВАНИЯ и СВЕРТЫВАНИЯ ФУНКЦИЙ.
Под СВЕРТЫВАНИЕМ понимается переход системы от поли- к моно-функциональности.
РАЗВЕРТЫВАНИЕ - это расширение функциональных возможностей системы переходом от моно- к поли-функциональности.
Поли- или монофункциональность в системе может быть и ДИНАМИЧНОЙ(см. закон динамизации функций).
При любых изменениях необходимо СОГЛАСОВАНИЕ функций, систем и параметров.
Схема законов изменения функций показана на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Структура законов изменения функций
ЗАКОНЫ ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИЙаналогичны законам развития потребностей, но рассматриваются на функциональном уровне:
- ИДЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ;
- ДИНАМИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ;
- СОГЛАСОВАНИЕ ФУНКЦИЙ;
- ПЕРЕХОД К МОНО- ИЛИ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ.
ИДЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙосуществляется их ДИНАМИЗАЦИЕЙ И ПЕРЕХОДОМ К МОНО- ИЛИ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТИи последующим СОГЛАСОВАНИЕМ.
5.2. Закон идеализации функций
ЗАКОНИДЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙпредусматривает увеличение количества и качества функций и уменьшения затрат времени и средств на их удовлетворение.
Закон идеализации функций аналогичен закону идеализации потребностей (см. п. 4.3).
РАССМОТРИМ СВОЙСТВА ИДЕАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ.
- Идеальная функция - функция, которая выполняется в нужный момент в нужном месте при необходимых условиях.
- Функция тем идеальнее, чем качественнее она выполняется.
- Функция тем идеальнее, чем большее количество функций выполняется.
- Функция тем идеальнее, чем меньше затрачивает времени, сил и средств на осуществление этой функции. Идеальная функция появляется как по мановению волшебной палочки - сама.
- Функция тем идеальнее, чем ее обеспечение создает меньше отрицательных эффектов (вредных факторов, вредных воздействий) как непосредственно объекту, исполняющему функцию, так и окружению.
- Идеальная функция - это функция, которую нет необходимости выполнять. Функция стала ненужной или она выполняется сама.
СТЕПЕНЬ ИДЕАЛИЗАЦИИФУНКЦИЙ можно представить в виде формулы (5.1):
Степень идеализации функций
где
IF - степень идеализации функций (безразмерная величина);
FQN - количество полезных функций (безразмерная величина);
FQL - качество полезных функций (безразмерная величина);
A, ?, ? - коэффициенты согласования;
C - затраты времени и средств на выполнение функции;
H - вредное действие;
I - порядковый номер функции;
N - максимальное число функций.
ПРИМЕР 5.3.КОМПЬЮТЕР.
Количество функций, выполняемое компьютером, постоянно увеличивается, а стоимость компьютера уменьшается. В связи с этим стоимость выполнения одной функции уменьшается.
В соответствии с формулой 5.1 степень идеализации функций будет увеличиваться с увеличением числителя и уменьшением знаменателя.
Опишем МЕХАНИЗМ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ.
УВЕЛИЧЕНИЕ ЧИСЛИТЕЛЯ может осуществляться за счет:
- увеличения КОЛИЧЕСТВА функций;
- улучшения КАЧЕСТВА функций.
УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ФУНКЦИЙ может осуществляться путем:
- появленияНОВЫХ ФУНКЦИЙ;
- разнообразияИМЕЮЩИХСЯ ФУНКЦИЙ.
УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВАИМЕЮЩИХСЯ и ВНОВЬ ПОЯВЛЯЮЩИХСЯФУНКЦИЙ может осуществляться за счет:
- РАЗРАБОТКИи/илиИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОЛЕЕ ПРОГРЕССИВНЫХ СРЕДСТВ;
- ИЗОБРЕТЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХилиПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ СРЕДСТВ,выполняющих вновь появившиеся функции.
УМЕНЬШЕНИЕ ЗНАМЕНАТЕЛЯ может осуществляться за счет:
- уменьшение ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ и СРЕДСТВ на выполнение функции;
- уменьшение ВРЕДНЫХ ДЕЙСТВИЙ.
СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ФУНКЦИИосуществляется путями:
- ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫПОЛНЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ФУНКЦИЙ;
- ВЫПОЛНЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ФУНКЦИЙ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОДНОГО СРЕДСТВА;
- ВЫПОЛНЕНИЯ НОВЫХ ФУНКЦИЙ ЗА СЧЕТ ИМЕЮЩИХСЯ РЕСУРСОВ.
УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ может осуществляться предварительным анализом функций с использованием, например, элементов ТРИЗ и «диверсионного анализа»[275 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВРЕДНЫХ И НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ. МНТЦ «Прогресс». Кишинев. - 1991. - 22 с. KAPLAN, STAN, VISNEPOLSCHI SVETLANA, ZLOTIN, BORIS AND ZUSMAN, ALLA. NEW TOOLS FOR FAILURE AND RISK ANALYSIS. Ideation International Inc. 1999. - 86 p. VISNEPOLSCHI, SVETLANA. HOW TO DEAL WITH FAILURES (THE SMART WAY). Anticipatory Failure Determination. Ideation International Inc. 204 p. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ВЫЯВЛЯТЬ ПРИЧИНЫ ВРЕДА И ПРЕДУПРЕЖДАТЬ РИСКИ. Инверсионный метод риск-анализа. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 098845470X; ISBN-13: 978-0-9884547-0-5. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ПРОГНОЗИРОВАТЬ И ПРЕДОТВРАЩАТЬ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ. Инверсионный метод. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 0988454726; ISBN-13: 978-0-9884547-2-9.].
Некоторые пути уменьшения вредных факторов:
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЗОТХОДНЫХ И СБАЛАНСИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ И ПРЕЖДЕ ВСЕГО БИОЛОГИЧЕСКИХ.
Структура механизма увеличения степени идеализации функций представл ена на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Структура механизма увеличения степени идеализации функций
Примеры на закон идеализации функций аналогичны закону идеализации потребностей (см. примеры 4.7 -4.15).
5.3. Закон динамизации функций
ЗАКОН ДИНАМИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ предусматривает изменение функций во времени и пространстве в зависимости от определенных условий.
Функции приспосабливаются под определенные потребности, конкретные условия, группу людей, конкретного человека, направления деятельности и т. п. Функции изменяются в то время, в том месте и в том виде, в котором это необходимо в конкретном случае.
ПРИМЕР 5.4.ИСКУССТВЕННОЕ НЕБО.
В торговом центре Лас-Вегаса создано искусственное небо. Оно постоянно меняет свое состояние. Появляются и уходят облака, небо темнеет и светлеет, имеется рассвет и закат.
Кроме того, подДИНАМИЗАЦИЕЙ ФУНКЦИЙ понимается и переход от поли- к монофункциональности и наоборот, что может осуществляться следующим образом.
- В целом система может быть монофункциональной, но в определенный момент времени, в определенном месте или при определенных условиях она может превращаться в полифункциональную.
- Или, наоборот, полифункциональная система может превращаться в монофункциональную.
ПРИМЕР 5.5.УБОРОЧНАЯ МАШИНА.
Разработали и выпускают отдельные машины для мойки улиц. В зимнее время они простаивают. В дальнейшем к машине зимой стали прицеплять скребок и щетку и использовать для очистки от снега. Снег убирается с проезжей части. Другая специальная машина соскребала этот снег и направляла его в кузов третьей машины, которая отвозила его в другое место. Следующим этапом машина должна быть полностью универсальной. Существует только основная часть автомобиля, к которой присоединяются, необходимые в данный момент дополнительные части. Этих частей может быть несколько. Машина сможет одновременно выполнять сразу несколько функций.
Современные средства управления обладают динамизацией функций. Приведем примеры на динамизацию функций и динамическое согласование.
ПРИМЕР 5.6.ДИНАМИЗАЦИЯ В КОМПЬЮТЕРЕ.
Компьютер - многофункциональное устройство. Сегодня трудно описать все функции, которые он может выполнять. Но при конкретной работе он часто выполняет только одну функцию. Все остальные функции в это время не используются. При выполнении нескольких функций они обязательно согласуются по времени и структуре одна с другой (динамическое согласование).
ПРИМЕР 5.7.АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ НА ДОРОГАХ.
При некоторых обстоятельствах водитель создает аварийные ситуации на дорогах.
Опишем три из них.
- Водитель одновременно говорит по телефону и ведет автомобиль.
- Водитель отвлекся.
- Водитель засыпает за рулем.
Мы будем рассматривать случаи, когда человек, сидящей в машине, водитель, а не пассажир и, когда в машине не установлен автопилот.
Первая проблема уже частично решена - используется аппарат для громкой связи (спикер). Обе руки водителя свободны и он может точно так же вести автомобиль. Можно управлять автомобилем и свободно говорить. Это не опаснее, чем разговор с попутчиком. Даже с попутчиком еще более опасно, так как водитель может повернуть голову к нему, положить на него свободную руку и т. д. Все зависит от мастерства водителя. Но, тем не менее, проблема все равно остается.
Разработана система интеллектуального предотвращения аварии «Мобилай» (Mobileye). Это система безопасности для предотвращения столкновений и сведения к минимуму их отрицательных последствий. Система определяет транспортные средства, полосы и разметки, пешеходов, постоянно измеряя и рассчитывая расстояния между автомобилем и другими пользователями дороги, и подавая предупредительные сигналы (рис. 5.4). Система работает и в ночное время.
Рис. 5.4. Система предотвращения столкновения Mobileye
Посмотрим на эту проблему как на появление новой потребности. Опишем один из возможных способов ее удовлетворения.
Автомобиль оборудован приборами, определяющими состояние водителя. У водителя постоянно снимают сигналы работы мозга, следят за положением его зрачков и снимают другие показатели. Когда интегральная картина, показывает, что человек отвлекается от вождения автомобиля, телефон отключается. И подается сигнал, заставляющий водителя усилить внимание. Такие датчики можно будет поместить, например, в специальных очках или на лобовом стекле, ремне безопасности, сидении, руле и т. д. Подбор подаваемых водителю сигналов будет строго индивидуален. Для каждого человека будут подбираться свои, наиболее эффективно на него воздействующие сигналы.
Перейдем к проблеме засыпания за рулем. На автострадах существуют специальные съезды с дороги. Дорога построена таким образом, что машину сносит на обочину. Поэтому, когда водитель не спит, то он управляет автомобилем и остается в том ряду, в котором он ехал. Если водитель заснул, то его сносит на обочину. На обочине покрытие сделано такое, что создается повышенное трение (ребристая дорога). Это трение приводит к «визгу» шин. Звук тем сильнее и тем противнее, чем больше скорость движения автомобиля. Чаще всего этого звука достаточно, чтобы водитель проснулся. Предусмотрена и следующая полоса ближе к обочине. Она сделана волнистой. Машина подскакивает на возвышенностях и появляется вибрация у водителя ослабляется давление на педаль газа и, кроме того, от вибрации водитель просыпается. Эта система хороша, когда на полосе, ближней к обочине нет машин. Кроме того, это реакция на уже заснувшего водителя, а желательно поймать момент, когда он только начинает терять внимание. Для этого нужно следить за состоянием водителя. В этом случае можно использовать систему, описанную выше.
5.4. Закон согласования функций
СОГЛАСОВАНИЕ ФУНКЦИЙможет осуществляться:
- ВО ВРЕМЕНИ;
- В ПРОСТРАНСТВЕ;
- ПО УСЛОВИЯМ.
В частности, может быть ДИНАМИЧЕСКОЕ СОГЛАСОВАНИЕ.
ПРИМЕР 5.8.ПОСУДОМОЕЧНАЯ МАШИНА.
В современных посудомоечных машинах необходимо согласовывать во времени операции замачивания, мойки и сушки. Аналогичны и в стиральных машинах операции замачивания, стирки, отжима и сушки (согласование во ВРЕМЕНИ).
ПРИМЕР 5.9.ЖИЛОЕ ПОМЕЩЕНИЕ.
Как правило, функция потребления пищи осуществляется в столовой комнате, функция сна - в спальне, а функция работы - в кабинете (согласование в ПРОСТРАНСТВЕ).
СОГЛАСОВАНИЕ ПО УСЛОВИЮ должно обязательно проводиться для операций, которые могут быть выполнены только тогда, когда выполнена предыдущая операция.
ПРИМЕР 5.10. АППАРАТ ПО ЗАПОЛНЕНИЮ ТАРЫ.
Аппарат по заполнению тары каким-то содержимым, например, жидкостью, должен до момента заполнения проверить имеется ли на этом месте эта тара, и только при ее наличии заполнять ее содержимым.
Согласование функций путем их объединения будет рассмотрено ниже.
5.5. Закон перехода к моно- или полифункциональности
ЗАКОН ПЕРЕХОДА К МОНО- ИЛИ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТИосуществляется механизмами СВЕРТЫВАНИЯ или РАЗВЕРТЫВАНИЯ ФУНКЦИЙ.
Схематически это изображено на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Схема закона перехода к моно- или полифункциональности
Ниже опишем закономерности свертывания и развертывания функций.
5.5.1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СВЕРТЫВАНИЯ ФУНКЦИЙ
Развитие систем идет путем ОБЪЕДИНЕНИЯ (СВЕРТЫВАНИЯ) функций.
СВЕРТЫВАНИЕ функций осуществляется:
- устранением лишних и вредных функций;
- передачей функции другому элементу системы или надсистеме;
- выполнением только нужной функции;
- когда функция становится ненужной.
Приведем примеры на свертывание функций.
ПРИМЕР 5.11.ПЕРЕВОЗКА ШЛАКА.
Расплавленный шлак (температура около 1000 ^о^С), 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 пробивают два отверстия. При таком способе вылива 1/3 шлака остается в ковше. Затвердевший шлак выбивают из ковша с помощью отбойных молотков и отправляют в отвалы.
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.
Необходимо свернуть крышку и ее функцию (теплоизоляция) передать другому элементу, имеющемуся в системы, т. е. ковшу и/или 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 делатьКОРКУв виде ПЕНЫ. Пена - хороший теплоизолятор и легко разрушается потоком шлака при его выливании. Такую шлаковую пену делают, подавая в струю воды в место падения струи расплава во время наполнения ковша[276 - А. с. 400 621.].
Таким образом, в данной задаче продемонстрировано свертывание путем:
- ПЕРЕДАЧИ ФУНКЦИИ ДРУГОМУ ЭЛЕМЕНТУ;
- ЛИКВИДАЦИИ ВРЕДНОЙ ФУНКЦИИ.
Рис. 5.6. Перевозка шлака
ПРИМЕР 5.12.ДУГОВАЯ СВАРКА.
При дуговой сварке электрод необходимо передвигать. Эта процедура проводится или вручную, или с помощью специального механизма.
Свернем функцию передвижения электрода.
Приведем некоторые решения.
- Предложено в разделку шва укладывать зигзагообразный электрод. По мере плавления электрода дуга перемещается сама[277 - А. с. 66 582] (рис. 5.7а).
- Вдоль шва ставят электроды на расстоянии не более пятна действия дуги[278 - А. с. 285 740]. Ток к электродам подключают постепенно. Дуга перемещается от электрода к электроду (рис. 5.7б).
- Самое идеальное решение перемещать только дугу. Перемещение дуги осуществляется магнитным полем[279 - А. с. 172 932, 221 867.].
ФУНКЦИЯ перемещения электрода СТАЛА НЕНУЖНОЙ.
Рис. 5.7. Дуговая сварка
ПРИМЕР 5.13.СВЕЧА ЯБЛОЧКОВА.
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 (рис. 5.8а). 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 (рис. 5.8б, в).
ФУНКЦИЯ перемещения электрода СТАЛА НЕНУЖНОЙ.
Рис. 5.8. Свеча Яблочкова
Таким образом, СВЕРТЫВАНИЕФУНКЦИЙможет проводиться следующими путями:
- ЛИКВИДАЦИЕЙ ненужных или вредных функций (пример 5.1 - перевозка шлака);
- ПЕРЕДАЧЕЙ ФУНКЦИИдругой части системыилинадсистеме (пример 5.1 - перевозка шлака);
- выполнением необходимого действия ЗАРАНЕЕ, или заменой процесса на более ПРОГРЕССИВНЫЙ (пример 5.12 -дуговая сварка - а. с. 66 582, 28 5740 и пример 5.13 - свеча Яблочкова);
- когдаФУНКЦИЯ становится НЕ НУЖНОЙ или выявлением более ОБЩЕЙФУНКЦИИ и определением других путей ее осуществления, не требующих выполнения первоначальной функции (пример 5.12 - дуговая сварка - перемещение дуги вместо электрода - а. с. 172 932, 221 867);
- выделением необходимой (СПЕЦИАЛЬНОЙ) функции из системы или подсистемы и созданием специализированной системы (специальные суда, станки), выполняющей эту функцию.
Для функции ИЗМЕРЕНИЯ или ОБНАРУЖЕНИЯ более общая функция - ИЗМЕНЕНИЕ, т. е. свертывание функций измерения или обнаружения - это осуществление необходимого изменения. В соответствии со стандартом 4.1.1, из системы 76 стандартов на решение изобретательских задач, функция измерения или обнаружения заменяется функцией изменения.
ПРИМЕР 5.14.ЗАДЕЛКА ТРЕЩИН.
При появлении трещины в трубе необходимо определить, где эта трещина находится. Свертываем функцию обнаружения - 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, которое позволяет заделать трещину[280 - Пат. США 3 709 712.].
Рис. 5.9. Заделка трещин
Возможно и некоторое отступление - частичное свертывание функции обнаружения: одновременное обнаружение и изменение.
ПРИМЕР 5.15.ТЕЧЬ В ХОЛОДИЛЬНИКЕ.
Необходимо обнаружить и заделать течь в холодильнике, использующим в качестве хладагента фреон. Горелку проводят вдоль трубы, в месте течи пламя изменяет цвет. Запаивают до тех пор, пока не восстановится цвет пламени.
В наиболее свернутом (общем) виде функции можно представить, как:
- ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (ПЕРЕРАБОТКА);
- ПЕРЕДАЧА (ОБМЕН);
- ХРАНЕНИЕ (ЗАДЕРЖКА);
- УПРАВЛЕНИЕ ЭТИМИ ФУНКЦИЯМИ.
Определение более общей (ГЛАВНОЙ ФУНКЦИИ) можно проводить в следующей последовательности[281 - Эта последовательность была разработана В. Петровым в 1975 году и излагалась в курсе Системного анализа, который он читал в Институте повышения квалификации судостроительной промышленности и Народном университете научно технического творчества при Выборгском доме культуры в 1975 -1985 годах. Опубликована в работах: ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. - Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск, 1984, С. 52 -54. ПЕТРОВ В. М. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР. - Л.: ВНИИЭСО, 1985. - 69 с. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР В СУДОСТРОЕНИИ.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. - Л.: ЛКИ, 1985. - 20 с.]:
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИИ В РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧЕ.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ, СВЯЗАННЫХ С ВЫПОЛНЕНИЕМ ЭТОЙ ФУНКЦИИ В РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧЕ.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ, В КОТОРУЮ ВХОДИТ РАССМАТРИВАЕМАЯ ЗАДАЧА.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОЙ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ, СВЯЗАННЫХ С ВЫПОЛНЕНИЕМ ГЛАВНОЙ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ ИЗВЕСТНЫМ СПОСОБОМ.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДСИСТЕМЫ, В КОТОРУЮ ВХОДИТ РАССМАТРИВАЕМАЯ СИСТЕМА.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОЙ ФУНКЦИИ НАДСИСТЕМЫ.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ, СВЯЗАННЫХ С ВЫПОЛНЕНИЕМ ГЛАВНОЙ ФУНКЦИИ НАДСИСТЕМЫ ИЗВЕСТНЫМ СПОСОБОМ.
В случае необходимости определяют наднадсистему и далее аналогично пунктам 6 -8 и т. д. Наиболее общую функцию называют ГЛАВНОЙ функцией.
Под недостатками понимаются не только вредные функции, но и ненужные, лишние, недостаточные и избыточные. Кроме того, под вредными функциями мы будем понимать бездействие (холостой ход, простой и т. д.).
Определение недостатков при формулировке главной функции проводится для того, чтобы устранить их свертыванием вредных функций.
5.5.2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВЕРТЫВАНИЯ ФУНКЦИЙ
Развертывание функций, т. е. переход к поли-функциональности, осуществляется приданием системе необходимых или желательных функций, а, кроме того, выявлением и использованием новых функций в имеющихся системах.
Увеличение (расширение) функций может осуществлять на качественном и количественном уровнях. Под качественным уровнем понимается появление новых функций, а под количественным - дублирование имеющихся.
РАСШИРЕНИЕ может проводиться СОЕДИНЕНИЕМ-РАЗЪЕДИНЕНИЕМ,например, использованием следующих операций:
- ДИНАМИЗАЦИЯ-СТАБИЛИЗАЦИЯ;
- УСКОРЕНИЕ-ЗАМЕДЛЕНИЕ;
- УВЕЛИЧЕНИЕ-УМЕНЬШЕНИЕ.
Эти операции можно осуществлять для ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ, ИНФОРМАЦИИ, которые могут рассматриваться в ПРОСТРАНСТВЕ,ВО ВРЕМЕНИ,ПО УСЛОВИЮ, по любым ПАРАМЕТРАМсистемы, подсистемы, надсистемы, окружающей среды и связей между ними.
Частично эта система представлена в табл. 5.1. Полная картина представляет собой морфологическую матрицу с двумя дополнительными осями: параметров (физических, экономических, эстетических и т. п.) и структуры (подсистемы, системы, надсистемы, окружающей среды).
Развертывание функций начинают с построения дерева функций.
Вершиной этого дерева служит ГЕНЕРАЛЬНАЯ ЦЕЛЬ или ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ (функция нулевого ранга). Кроме главной функции система может иметь и ВТОРОСТЕПЕННЫЕ. Для обеспечения главной (или второстепенной) функции необходимы одна или несколько ОСНОВНЫХ ФУНКЦИЙ (функций 1-го ранга), а они осуществляются ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМИ ФУНКЦИЯМИ (функциями 2-го ранга).
Таблица 5.1. Развертывание функций
Вид дерева функций показан на рис. 5.10. Аналогичное дерево может быть построено и для второстепенной функции, если ее принять за главную.
Рис. 5.10. Дерево функций
Развертывание функций осуществляется путем выявления и использования новых функций в имеющихся системах[282 - ПЕТРОВ В. М. ПРЕДПОСЫЛКИ К ТЕОРИИ ПРИМЕНИМОСТИ. Материалы к краткосрочному семинару «Практика патентно-лицензионной работы». - Л.: ЛДНТП, 1978 ПЕТРОВ В. М. РЕЗЕРВЫ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА. Материалы к краткосрочному семинару «Практика патентно-лицензионной работы». - Л.: ЛДНТП, 1984. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ТЕОРИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ. - Л.: 1985. - 12 с. (рукопись) - Петрозаводск -85 ПЕТРОВ В. М. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ. - Доклад на Петрозаводской конференции в 1985 г. - Л. 1985. - 27 с. ПЕТРОВ В. М. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА. - Прогнозирование прогресса и его влияние на сокращение цикла «исследование - производство». - Л.: ЛДНТП, 1987, С.35 -38. ПЕТРОВ В. М. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ. - Теория и практика обучения техническому творчеству. - Челябинск, 1988, С.29.].
Первоначально выявляются свойства этих систем.
ВЫЯВЛЕНИЕ СВОЙСТВ СИСТЕМ может быть выполнено в следующей последовательности.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ В ЦЕЛОМ.
1.1. Описание известных свойств системы, взятых из справочников и документации, в том числе главной, основных и вспомогательных функций.
1.2. Описание явных свойств системы, не описанных в справочной литературе, например, особенностей формы, чистоты поверхности, цвета, объема и т. п.
1.3. Описание нежелательных, вредных, бесполезных и вспомогательных свойств, выявленных, например, в процессе эксплуатации.
2.РАСЧЛЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ НА ПОДСИСТЕМЫ И ВЫЯВЛЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ АНАЛОГИЧНЫМ ОБРАЗОМ. ТОЛЬКО НА ЭТОМ ЭТАПЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНО ВЫЯВЛЯЮТСЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ.
3.ВЫЯВЛЕНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ, ИЗ КОТОРЫХ СОСТОЯТ ПОДСИСТЕМЫ, АНАЛОГИЧНО П. 1. ВЫЯВЛЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЛЕЙ, КОТОРЫМИ ОБЛАДАЕТ ДАННАЯ СИСТЕМА И ПОДСИСТЕМА.
4.ВЫЯВЛЕНИЕ СИСТЕМНЫХ СВОЙСТВ, НЕ ОПИСАННЫХ РАНЕЕ, ПОЛУЧЕННЫХ В РЕЗУЛЬТАТЕ СОЕДИНЕНИЯ ПОДСИСТЕМ ИЗВЕСТНЫМИ И НОВЫМИ СПОСОБАМИ.
Кроме того, свойства системы меняются в зависимости от надсистемы, в которую ее поместили, и от среды, в которой находятся (работают, функционируют) система и надсистема. На этом этапе составляются морфологические матрицы взаимодействия подсистем в системе, системы с различными надсистемами, системы с различными средами и надсистемы с различными средами. По этим матрицам получаются новые системные свойства (см. табл. 5.2).
Таблица 5.2. Выявление системных свойств.
Используя выявленные таким образом свойства, можно расширить функциональные возможности имеющихся систем, т. е. применять их по новому назначению.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫЯВЛЕННЫХ СВОЙСТВ ПО НОВОМУ НАЗНАЧЕНИЮ СИСТЕМЫ может быть следующая:
1. ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ В ЦЕЛОМ.
1.1.ПРИМЕНЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ, ФУНКЦИЙ, ДЕЙСТВИЙ В ЦЕЛОМ.
1.2. ПРИМЕНЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ В КАЧЕСТВЕ ОСНОВНЫХ.
1.3. ПРИМЕНЕНИЕ НЕНУЖНЫХ ИЛИ ВРЕДНЫХ ФУНКЦИЙ В КАЧЕСТВЕ ПОЛЕЗНЫХ.
1.4. ПРИМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ, ФУНКЦИЙ И ДЕЙСТВИЙ, ОБРАТНЫХ ВЫЯВЛЕННЫМ.
2. ПРИМЕНЕНИЕ ПОДСИСТЕМ АНАЛОГИЧНО П. 1.
3. ПРИМЕНЕНИЕ ВЕЩЕСТВ И ПОЛЕЙ ПОДСИСТЕМ.
3.1.ПРИМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ДЛЯ СИСТЕМЫ И ПОДСИСТЕМЫ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПОЛЕЙ.
3.2.ПРИМЕНЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ДЛЯ ДАННОЙ СИСТЕМЫ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПОЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ОСНОВНЫХ.
3.3.ПРИМЕНЕНИЕ НЕНУЖНЫХ ДЛЯ ДАННОЙ СИСТЕМЫ ВЕЩЕСТВ И ПОЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ПОЛЕЗНЫХ.
3.4.ПРИМЕНЕНИЕ ВРЕДНЫХ ДЛЯ ДАННОЙ СИСТЕМЫ ВЕЩЕСТВ И ПОЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ПОЛЕЗНЫХ.
4. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ВЕЩЕСТВ ПОДСИСТЕМЫ.
4.1.ПРИМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ МИКРОСТРУКТУРЫ - МОЛЕКУЛ, АТОМОВ, ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И Т. П.
4.2.ПРИМЕНЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ДЛЯ ДАННОЙ СИСТЕМЫ СВОЙСТВ МИКРОСТРУКТУРЫ.
4.3.ПРИМЕНЕНИЕ НЕНУЖНЫХ ДЛЯ ДАННОЙ СИСТЕМЫ СВОЙСТВ МИКРОСТРУКТУРЫ В КАЧЕСТВЕ НУЖНЫХ.
4.4.ПРИМЕНЕНИЕ ВРЕДНЫХ ДЛЯ ДАННОЙ СИСТЕМЫ СВОЙСТВ МИКРОСТРУКТУРЫ В КАЧЕСТВЕ ПОЛЕЗНЫХ.
Развертывание функций может осуществляться и приданием системе более общей функции, включая, в частности, и первоначальную функцию.
Например, функция сверление может быть заменена более общей - делание отверстий или еще более общей - обрабатывание материала или вообще - обработкой, которая подразумевает обработку или преобразование не только вещества, но и энергии и информации.
Приведем примеры развертывания функций.
ПРИМЕР 5.16.ДУГОВАЯ СВАРКА.
Фрагментарно опишем процесс развертывания функций. Определим свойства системы.
Определим главную функцию дуговой сварки. Дуговая сварка необходима для неразъемного соединения преимущественно стальных металлов (сталей). Следовательно, более общий термин - «сварка». Функция - создание неразъемных соединений, более общая -создание соединений.
Основной характеристикой дуговой сварки является ток. В различных аппаратах дуговой сварки величины тока могут достигать сотен и даже нескольких тысяч ампер.
Вредными свойствами дуговой сварки являются образование брызг, сильный разогрев и, вследствие этого, деформация деталей, выделение вредных газов, озона и ультрафиолетового излучения.
Рассмотрим основные подсистемы аппаратуры для дуговой сварки.
В качестве таких подсистем можно назвать горелку с механизмом подачи электродной проволоки и системой подачи защитного газа, источник тока, систему перемещения электрода и систему управления.
Основными функциями горелки являются подвод тока к проволоке, подача проволоки и защитного газа. Ее недостатки - деформация или проскальзывание проволоки и излишний расход газа.
Источник тока вырабатывает ток. Нежелательный эффект - большие габариты и масса.
Перемещение электрода (горелки) осуществляется с помощью специальной тележки - трактора или робота. Основная функция - перемещение электрода по заданной траектории. Недостатки: малая точность и скорость перемещения.
Основная функция системы управления - управление током и перемещением электрода. Недостатки: низкие быстродействие, точность и динамизм (диапазон и скорость изменения параметров).
Опишем некоторые ПРИМЕНЕНИЯ ВЫЯВЛЕННЫХ СВОЙСТВ.
Функция, обратная сварке, - резание. Эта функция выполняется с помощью электрической дуги. Можно использовать сварочный аппарат для выработки электрического тока различной величины. Такой ток имеет множество применений. Аппарат для дуговой сварки можно использовать как источник создания металлических капель, шариков, неровностей на поверхности металла и т. п. Можно разогревать металлические предметы для разнообразных назначений, расплавлять металл, наплавлять новый металл, использовать озон для окислительных процессов, выделять полезные продукты из отработанных газов, использовать ультрафиолетовые лучи, например, для загара, лечения, дезинфекции, освещения и т. п.
Механизм подачи электродной проволоки можно использовать для перемещения любой проволоки, стержней, прутков, проделывания отверстий, создания напряжения и давления, перемещения любых предметов, расплющивания проволоки и придания ей определенной формы и т. п.
ПРИМЕР 5.17.ДВИГАТЕЛЬ РЕАКТИВНОГО САМОЛЕТА.
Основная его функция - создание тяги. Она осуществляется с помощью струи газа. Нежелательный эффект - прогорание сопла из-за большой температуры струи газа. Покажем некоторые применения этих свойств: очистка взлетных полос от ледяной корки; транспортировка в мощной газовой струе полезных ископаемых в открытых карьерах; реактивный канавокопатель, удешевивший стоимость мелиорации в 15 раз по сравнению с использованием экскаватора; очистка бытовых стоков и воды в замкнутых технологических системах. Грязная вода с большой скоростью проходит под струей раскаленного двигателя. 900-градусный жар мгновенно убивает все микробы. Один реактивный двигатель способен обезвредить и переработать бытовые стоки города со стотысячным населением.
Рассмотрим механизм развертывания функций на примере автопокрышек.
ПРИМЕР 5.18.АВТОПОКРЫШКА.
Основная функция автопокрышки - предохранять камеру от повреждений. Покрышка имеет форму тора, упруга в радиальном и поперечном направлениях, состоит из резины и металлического корда. Покрышки используются как кранцы (амортизаторы) на бортах судов, ограждения автомобильных дорог[283 - А. с. 1 011 700.], берегозащитные сооружения[284 - А. с. 1 222 745.], покрытие откосов гидротехнических сооружений[285 - А. с. 1 312 130.], в дренажных колодцах[286 - А. с. 1 137 150.], как строительные блоки для гаражей, складов, мастерских[287 - А. с. 1 399 418.], для закрывания водоемов, в качестве добавки при изготовлении асфальта и т. д.
5.6. Выводы
К законам изменения функций относятся законы: ИДЕАЛИЗАЦИИ, ДИНАМИЗАЦИИ и СОГЛАСОВАНИЯ ФУНКЦИЙ, а также их СВЕРТЫВАНИЯ И РАЗВЕРТЫВАНИЯ.
Изложенные законы позволяют прогнозировать будущие функции и тенденции их изменения. Использование выявленных, таким образом, функций позволяет разработать новые товары и услуги, которых еще не был на рынке.
6. Законы организации систем
НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЕТСЯ НАЛИЧИЕ ОСНОВНЫХ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ И МИНИМАЛЬНАЯ ИХ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[288 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. - М.: Сов. Радио, 1979. - Кибернетика. - С. 123.]
ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ подразделяются на:
- ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ.
- ЗАКОНЫ ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ.
Законы развития систем
6.1. Введение
ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИ используются при разработке новых систем и должны служить ориентирами при их РАБОТОСПОСОБНОСТИ.
В главе 2 мы уже приводили определение работоспособности.
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ -это качественное выполнение главной функции системы.
ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
- ЗАКОН ПОЛНОТЫИ ИЗБЫТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ;
- ЗАКОН ПРОВОДИМОСТИПОТОКОВ;
- ЗАКОН МИНИМАЛЬНОГО СОГЛАСОВАНИЯ всех элементов системы между собой, с надсистемой и внешней средой.
Структура этих законов представлена на рис. 6.1.
Рис. 6.1. Структура законов организации технических систем
Рассмотрим каждый из законов.
6.2. Закон полноты и избыточности системы
6.2.1. ЗАКОН ПОЛНОТЫ СИСТЕМЫ
НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЕТСЯ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНИЯ И НАЛИЧИЕ ОСНОВНЫХ РАБОТОСПОСОБНЫХ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ.
ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕсистемы определяется ееГЛАВНОЙ ФУНКЦИЕЙ.
К ОСНОВНЫМ ЧАСТЯМ СИСТЕМЫотносятся
- РАБОЧИЙ ОРГАН;
- ИСТОЧНИК И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ;
- СВЯЗИ;
- СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ.
Рис. 6.2. Основные элементы системы
Это МИНИМАЛЬНО НЕОБХОДИМЫЙ НАБОР ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ, который обеспечивает ееРАБОТОСПОСОБНОСТЬ.
РАБОЧИЙ ОРГАН
РАБОЧИЙ ОРГАН (иногда его называют «исполнительный элемент» или «инструмент») выполняет главную функцию системы. Именно рабочий орган непосредственно взаимодействует с изделием, для которого предназначена данная система.
Остальные части системы предназначены для обеспечения РАБОТОСПОСОБНОСТИРАБОЧЕГО ОРГАНА.
РАБОЧИЙ ОРГАН
ПРИМЕР 6.1. ТЕЛЕФОН.
Телефон имеет два рабочих органа:
- МИКРОФОН;
- НАУШНИК.
Функция микрофона - преобразование звука в электрические колебания.
Функция наушника - преобразование электрических колебаний в звук.
ПРИМЕР 6.2. АВТОМОБИЛЬ.
В транспортных системах рабочим органом является ДВИЖИТЕЛЬ.
Он существенно зависит от среды, в которой будет перемещаться транспорт.
Для перемещения по поверхности ЗЕМЛИ, могут использоваться, например, КОЛЕСА, ГУСЕНИЦЫ, ЛЫЖИ (ПОЛОЗЬЯ), НОГИ и т. д.
Перемещение в ВОЗДУХЕ или в ВОДЕ может осуществляться, например, с помощью ВИНТАРЕАКТИВНОЙ СТРУИ воздуха или воды, соответственно.
В автомобиле рабочий орган - это КОЛЕСО.
Колесо имеет две функции: перемещать автомобиль и поддерживать его на определенном расстоянии от поверхности дороги. Перемещение - главная функция автомобиля.
ИСТОЧНИК И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Существуют разнообразные ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИи ИНФОРМАЦИИ.
Имеются природные и искусственные ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА. К природным источникам вещества можно отнести, например, полезные ископаемые, древесину и т. д., а к искусственным - полученные в результате направленной деятельности человечества.
Среди источников энергии можно назвать, например, солнце, ветер, электричество, топливо и т. д.
Источники энергии могут быть внешние, внутренние и смешанные.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ могут быть:
- ПО ВИДУ ПОЛЯ: звуковые (акустические); электромагнитные, включающее электрическое и магнитное поля и весть спектр электромагнитных излучений (радиоволны, терагерцовые, инфракрасные - включая тепловые, видимый свет, ультразвуковые, рентгеновские и жесткие); вкусовые; запаховые; тактильные и т. д.;
- ПО ВИДУ ХРАНЕНИЯ: наскальные, письменные (книги, журналы, газеты и т. д.), электронные (все виды запоминающих устройств, Интернет и т. д.), произведения искусств и т. п.
Известны различные ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ и ИНФОРМАЦИИ.
К ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМ ВЕЩЕСТВА можно отнести химические реакции, электричество (например, электролиз, гальванопластика и т. д.), нанотехнологии и т. д.
СредиПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ можно назвать двигатели, генераторы, трансформаторы, выпрямители, преобразователи частоты, химические реакции и т. д.
ИСТОЧНИК И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ПРИМЕР 6.3. ТЕЛЕФОН.
ИСТОЧНИК ВЕЩЕСТВА - ЗАВОД-ИЗГОТОВИТЕЛЬ.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЩЕСТВА - ОТСУТСТВУЕТ.
ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ - ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Стационарный телефон имеет только внешний источник энергии - телефонная сеть. Радиотелефон и мобильный телефоны имеют внешний и внутренний источники энергии, т. е. смешанные источники. В трубке радиотелефона имеются аккумуляторы, а база присоединена к электрической сети. Мобильный телефон тоже имеет аккумулятор, который заряжается от электрической сети.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ - МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ПЬЕЗО-илиМАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ - ЗВУК (ГОЛОС).
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ - ТЕЛЕФОН В ЦЕЛОМ.
ПРИМЕР 6.4. АВТОМОБИЛЬ.
ИСТОЧНИК ВЕЩЕСТВА - ЗАВОД ИЗГОТОВИТЕЛЬ И ТОПЛИВО.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЩЕСТВА - ДВИГАТЕЛЬ.
ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ - ТОПЛИВО.
Топливо имеется внутри автомобиля в бензобаке - внутренний источник энергии, который пополняется извне - заправочная станция (внешний источник).
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ - ДВИГАТЕЛЬ. Он же является ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ВЕЩЕСТВА.
Кроме того, в автомобиле имеются источники электрической энергии: АККУМУЛЯТОР и преобразователь механической энергии в электрическую - ГЕНЕРАТОР. Пополнение электрической энергии осуществляется за счет вращения коленчатого вала.
СВЯЗИ
СВЯЗИ должны обеспечивать:
- ПОДВОД НЕОБХОДИМЫХ И ДОСТАТОЧНЫХ:
- веществ;
- энергии;
- информации;
- ОРГАНИЗАЦИЮ ПОТОКОВ (вещества, энергии и информации);
- ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМНЫХ СВОЙСТВ.
- ОТСУТСТВИЕ ВРЕДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ(ВРЕДНЫХ ПОТОКОВ):
- внутренние не должны осуществлять вредных воздействийМЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ СИСТЕМЫ (вредные потоки);
- внешние связи не должны осуществлять вредных воздействий системы НА НАДСИСТЕМУ И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ и ПРОТИВОСТОЯТЬ ВРЕДНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ окружающей среды и надсистемы на систему (вредные потоки).
Связи можно разделить по признакам.
- УРОВЕНЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ:
- внутренние связи;
- внешние связи
- ВИД СВЯЗИ:
- вещественные;
- энергетические;
- информационные.
- ПОЛЕЗНОСТЬ:
- полезные связи;
- бесполезные связи;
- вредные связи.
- НАЛИЧИЕ:
- присутствующая связь;
- отсутствующая связь.
- ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:
- постоянная связь;
- временная связь;
- динамическая связь.
- ВИД КОНТАКТА:
- контактные;
- бесконтактные.
ВНУТРЕННИЕ СВЯЗИ - это связи внутри системы. Один из видов внутренних связей - это сборка элементов системы в корпусе.
Внутренние связи в системе необходимы для:
- построения структуры системы;
- определения внутренней функциональности системы;
- выявления нежелательных и вредных воздействий в системе.
ВНЕШНИЕ СВЯЗИ - это связи с надсистемой, включая изделие, для которого предназначена система, и связи с внешней средой. Связь с объектом должна обеспечивать выполнения главной функции системы. Связь с объектом обеспечивает выполнение главной функции системы.
Внешние связи системы определяют работоспособность системы при взаимодействии с надсистемой и внешней средой и отсутствие отрицательных внешних воздействий. Система должна оставаться работоспособной при воздействии расчетных (заранее заданных) внешний воздействий.
ВЕЩЕСТВЕННЫЕ СВЯЗИ - это контактные связи, чаще всего механические, например, соединение деталей в корпусе, соединение проводов, труб, трансмиссии и т. д.
К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ СВЯЗЯМ могут быть отнесены, например, электрические провода и кабели, топливные трубопроводы и т. д.
К ИНФОРМАЦИОННЫМ СВЯЗЯМ могут быть отнесены, например, провода, по которым осуществляется передача информации, контроль и управление, все виды беспроводной связи и т. д., и т. п.
ПОЛЕЗНЫЕ СВЯЗИ обеспечивают выполнение полезных функций.
БЕСПОЛЕЗНЫЕ СВЯЗИ - это, как правило, лишние связи, не создающие полезной работы и не выполняющие полезных функций.Это избыточные связи, которые желательно устранить.
ВРЕДНЫЕ СВЯЗИ - это связи, создающие вредные действия (вредные функции). Этот вид связей необходимо устранять в первую очередь.
ОТСУТСТВУЮЩАЯ СВЯЗЬ возникает в случаях, когда при проектировании не учли какую-то полезную связь или после проектирования возникла необходимость в новой связи, а она не предусмотрена. Такую связь мы называет отсутствующей.
ПОСТОЯННАЯ СВЯЗЬ - это связь, которая не меняется в процессе работы системы, например, связь элементов в корпусе.
ВРЕМЕННАЯ СВЯЗЬ - это связь, которая со временем исчезает, например, стрела имеет связь с луком только во время прицеливания.
ДИНАМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ - это связь, изменяющаяся во времени, например, в телефоне имеется связь с абонентом только во время разговора, потом она отключается. При необходимости эта связь может быть восстановлена. Практически в любом электронном приборе, транзистор подключает и отключает сигнал.
КОНТАКТНЫЕ СВЯЗИ осуществляются с помощью ВЕЩЕСТВ - вещественные связи (механические соединения, трубопроводы, провода и т. п.).
БЕСКОНТАКТНЫЕ СВЯЗИ осуществляются с помощью ПОЛЕЙ (весь диапазон электромагнитных излучений: радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновские и гамма-излучения; электрическое и магнитное поля; звуковые поля и т. д.).
Примеры на различные виды связей для телефона и автомобиля приведены выше (см. примеры 1.28 -1.31).
СВЯЗИ
ПРИМЕР 6.5. ТЕЛЕФОН.
К ВЕЩЕСТВЕННЫМ СВЯЗЯМ относятся, например, различные механические соединения частей телефона, АТС и на линиях передачи.
К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ СВЯЗЯМ относятся, например, провода и кабели.
К ИНФОРМАЦИОННЫМ СВЯЗЯМ могут быть отнесены, например, провода, по которым осуществляется передача голоса и управление, все виды беспроводной связи и т. д.
ВНУТРЕННИЕ СВЯЗИ -все виды связей внутри телефона: механические крепления, провода и т. д.
ВНЕШНИЕ СВЯЗИ -провода, соединяющие телефон и розетку, розетку и распределительный щит, кабели, связывающие распределительный щит и АТС, беспроводная связь и т. д.
ПРИМЕР 6.6. АВТОМОБИЛЬ.
К ВЕЩЕСТВЕННЫМ СВЯЗЯМ относятся, например, различные виды механических соединений, креплений, трансмиссии и т. д.
К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ СВЯЗЯМ могут быть отнесены, например, электрические провода и кабели, топливные трубопроводы и т. д.
К ИНФОРМАЦИОННЫМ СВЯЗЯМ могут быть отнесены, например, провода, по которым осуществляется передача информации, контроль и управление, все виды беспроводной связи и т. д.
ВНУТРЕННИЕ СВЯЗИ -все механические крепления и передачи, электрические провода и т. д.
ВНЕШНИЕ СВЯЗИ -связь колеса с дорогой, воздействие окружающей среды на автомобиль, воздействие автомобиля на окружающие системы и внешнюю среду и т. д.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Система управления обеспечивает функции контроля и управления объектом.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ПРИМЕР 6.7. ТЕЛЕФОН.
Современный телефон имеет достаточно сложную систему управления, состоящую из клавишей ввода информации, процессора, памяти и т. п. Имеется отдельная система управления встроенными камерами.
ПРИМЕР 6.8. АВТОМОБИЛЬ.
В систему управления автомобилем входят помимо рулевого управления и педалей бортовой компьютер, осуществляющий управление всеми элементами автомобиля.
К ОСНОВНЫМ ЧАСТЯМ СИСТЕМЫможно отнести и КОРПУС.Он не являетсяминимально необходимым. Отдельные системы могут обходиться и без него, но большинство систем имеют корпус.
Приведем пример системы без корпуса.
ПРИМЕР 6.9. ЛАМПОЧКА.
При разработке необитаемой космической станции возникла проблема размещения лампы - недостаточно места для ее размещения.
Затем вспомнили, что лампа будет работать в космосе. Следовательно, колба лампы не нужна, и лампа без корпуса свободно размещалась.
Существуют виды систем, где корпус является минимально необходимым, например, судно. В водоизмещающих суднах корпус выполнят функцию удержания на плаву.
Набор всех основных частей системы представлен на рис. 6.3.
Рис. 6.3. Основные элементы системы
Разработка новой системы должна начинаться с определения всех системных свойств. Прежде всего, начинают с функциональности системы (см. главу 5).
Полнота и избыточность могут быть ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ и СТРУКТУРНЫМИ.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПОЛНОТА должна обеспечивать генеральнуюцель и главную функцию системы, и выполнять все основные и вспомогательные функции, т. е. выполнять одно из требований системности - ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ.
ФУНКЦИИ
ПРИМЕР 6.10. ТЕЛЕФОН.
ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ телефона - ПЕРЕДАВАТЬ ЗВУК.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ и УПРАВЛЕНИЕМ.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ - например, иметь в памяти постоянные номера телефонов (адресная книга), определение номера звонившего и т. п.
ПРИМЕР 6.11. АВТОМОБИЛЬ.
ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ транспортных систем - ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТА на определенное расстояние.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ и УПРАВЛЕНИЕМ.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ - например, обеспечение безопасности движения, обеспечение комфорта, возможность слушать радио и т. п.
СТРУКТУРНАЯ ПОЛНОТА должна обеспечить наличие необходимых ЭЛЕМЕНТОВ и СВЯЗЕЙсистемы, т. е. выполнять другое требование системности - обеспечение СОСТАВА и СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ.
ЭЛЕМЕНТЫ и СВЯЗИ могут быть:
- ВЕЩЕСТВЕННЫЕ;
- ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ;
- ИНФОРМАЦИОННЫЕ.
Они должны содержаться в необходимом количестве и обеспечивать определенное качество.
Опишем в общем случае элементы.
ЭЛЕМЕНТЫ
К ВЕЩЕСТВЕННЫМ ЭЛЕМЕНТАМ относятся, например, все механические части, в частности корпус.
К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ относятся топливо, источники и преобразователи различных видов энергии.
К ИНФОРМАЦИОННЫМ ЭЛЕМЕНТАМ могут, например, относиться элементы системы управления, обработки, хранения и передачи информации.
ЭЛЕМЕНТЫ
ПРИМЕР 6.12. ТЕЛЕФОН.
К ВЕЩЕСТВЕННЫМ ЭЛЕМЕНТАМ относятся, например, микрофон, наушник, корпус и т. д.
К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ относятся источники электрического тока.
К ИНФОРМАЦИОННЫМ ЭЛЕМЕНТАМ могут, например, относиться элементы системы управления, преобразования и передачи звука, АТС, линии передачи сигналов и т. п.
ПРИМЕР 6.13. АВТОМОБИЛЬ.
К ВЕЩЕСТВЕННЫМ ЭЛЕМЕНТАМ относятся, например, все механические части, в частности, корпус, подвеска и т. п.
К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ относятся топливо, топливный бак, двигатель, аккумулятор и т. д.
К ИНФОРМАЦИОННЫМ ЭЛЕМЕНТАМ, например, относятся элементы системы управления, обработки, хранения и передачи информации.
6.2.2. ЗАКОН ИЗБЫТОЧНОСТИ
НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЕТСЯ НАЛИЧИЕ ИЗБЫТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ.
ИЗБЫТОЧНОСТЬ -этозакономерность, по которой приблизительно 20% ФУНКЦИЙ, ЭЛЕМЕНТОВ и СВЯЗЕЙ системы выполняют около 80% РАБОТЫ.
При создании работоспособной системы нужно учитывать, что для выполнения какой-либо работы, кроме основных элементов и связей (выполняющих главную функцию), необходимо еще приблизительно 80% ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ, причем они, как правило, выполняют только 20% ОСНОВНОЙ РАБОТЫ. Учитывая это, следует предусмотреть ЛИШНИЙ РАСХОД ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ(приблизительно 20% на обеспечение главной функции и 80% основных и вспомогательных).
В общем виде закон избыточности формулируется как «20% УСИЛИЙ ДАЮТ 80% РЕЗУЛЬТАТА, А ОСТАЛЬНЫЕ 80% УСИЛИЙ - ЛИШЬ 20% РЕЗУЛЬТАТА»[289 - ЗАКОН ПАРЕТО - материал из Википедии.].
Этот закон был открыт итальянским экономистом и социологом Вильфредо Парето (Vilfredo Federico Damaso Pareto) в 1897 году. Он получил название «ЗАКОН ПАРЕТО» или «ПРИНЦИП ПАРЕТО».
ИЗБЫТОЧНОСТЬможет быть:
- ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ;
- СТРУКТУРНОЙ.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ИЗБЫТОЧНОСТЬ определяется тем, что для обеспечения работоспособности системы, помимо главной функции, необходимо выполнять еще основные и вспомогательные функции.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ИЗБЫТОЧНОСТЬ
ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ
ПРИМЕР 6.14. ТЕЛЕФОН.
Главная функция телефона - ПЕРЕДАВАТЬ ЗВУК, в частности голос. Необходимо подобрать вспомогательные функции, обеспечивающие передачу звука, - это ПРИНЯТИЕи ПЕРЕДАЧА ЗВУКА.Эти функции выполняютсяМИКРОФОНОМ И НАУШНИКОМ.
ПРИМЕР 6.15. АВТОМОБИЛЬ.
Главная функция транспортных систем - ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТА на определенное расстояние. Эту функцию выполняет рабочий орган. В зависимости от среды перемещения меняется его структура. У автомобиля - это колесо.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ
ПРИМЕР 6.16. ТЕЛЕФОН.
Помимо главной функции (передача звука) телефон для обеспечения работоспособности выполняет основные функции, обеспечивающие передачу звука: например, набор номера (наборное поле), обеспечение энергией (источник энергии) и т. д.
ПРИМЕР 6.17. АВТОМОБИЛЬ.
Помимо главной функции (перемещение объекта) автомобиль для обеспечения работоспособности выполняет основные функции, обеспечивающие энергию и информацию, например, преобразование энергии (двигатель), хранение энергии (топливный бак), передача энергии (трансмиссия), изменение скорости (коробка передач), управление (рулевое управление, педали) и т. д.
СТРУКТУРНАЯ ИЗБЫТОЧНОСТЬ определяется необходимостью введения дополнительных элементов и связей, кроме РАБОЧЕГО ОРГАНА, для обеспечения работоспособности системы; наличием, как минимум, ИСТОЧНИКА(бензин)И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ (двигателя), СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯи СВЯЗИ(в частности,трансмиссии).
СТРУКТУРНАЯ ИЗБЫТОЧНОСТЬ
ПРИМЕР 6.18. ТЕЛЕФОН.
Помимо рабочего органа (микрофона и наушника) телефон для обеспечения работоспособности имеет другие элементы, например, наборное поле, источник энергии и т. д.
ПРИМЕР 6.19. АВТОМОБИЛЬ.
Помимо рабочего органа (колеса) автомобиль для обеспечения работоспособности имеет другие элементы, например, двигатель, топливный бак, трансмиссию, коробку передач, рулевое управление и т. д.
ПРИМЕР 6.20.КОМПЬЮТЕР IBM.
Одной из самых первых корпораций, взявших на вооружение принцип 80/20 и наиболее успешно использовавших его, была IBM. Вот почему большинство специалистов по компьютерным системам, получивших профессиональную подготовку в 1960-х и 1970-х гг, хорошо знают эту теорию. В 1963 году в IBM обнаружили, что примерно 80% компьютерного времени тратится на обработку 20% команд программы. Компания немедленно переделала системное программное обеспечение так, чтобы наиболее используемые 20% были наиболее доступны и удобны для пользователя, что сделало компьютеры IBM в большинстве приложений более эффективными и быстрыми в большинстве приложений, чем машины конкурирующих компаний.
Разработчики персональных компьютеров и программного обеспечения нового поколения, например, Apple, Lotus, Microsoft, применяли принцип 80/20 с еще большей изощренностью и сделали свои машины более дешевыми и простыми в работе. Этим они завоевали новые массы покупателей, которые раньше бежали бы от компьютера как от огня.
Такое же соотношение характерно для выполнения любого вида работы. Основная часть работы (80 -90% готовности) выполняется за 20% времени, а доведение ее до конца требует еще 80% времени.
В связи с этим часто работу не доводят до конца.
ПРИМЕР 6.21.РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ.
Многие программные компании выпускают на рынок не полностью отработанные программы, и пользователи сообщают компании об имеющихся ошибках.
Компания Microsoft пошла еще дальше: в программе Windows XP и более продвинутых программах при появлении ошибки, специальная программа «Error Reporting» (рис. 6.4) сама сообщает компании о виде ошибки.
Возникла новая задача. Нужно отработать все ошибки. Это очень большая работа.
Специалисты компании поступили в соответствии с законом Парето. Они отбирали 20% ошибок, которые встречаются в 80% случаях, и обрабатывали только 20% ошибок, которые устраняли 80% проблем.
Рис. 6.4. Программа Error Reporting
Избыточность особо велика, когда к системе предъявляются повышенные требования.
Это наиболее характерно для систем безопасности и спасательных средств, медицинского оборудования, военной техники, сложных научных исследований, спортивного оборудования, предметов роскоши, массовых праздников и т. п. Все они, как правило, имеют средства дублирования, значительные запасы (мощности, энергии, провиантов, медицинских препаратов, боеприпасов и т. п.) или «излишества», роскошь.
ДУБЛИРОВАНИЕ может быть в виде второго, точно такого же, комплекта оборудования или подобного оборудования - СТРУКТУРНОЕ ДУБЛИРОВАНИЕ. Часто в качестве дублирования используется альтернативное оборудование, выполняющее точно такую же или более общую функцию. Это вид ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДУБЛИРОВАНИЯ.
ПРИМЕР 6.22.АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ.
В электрических сетях имеется автоматические выключатели
(рис. 6.5) на отдельные сети, например, на отдельные розетки или осветительные приборы. Отдельные автоматические переключатели имеются на сильные и слабые токи. Имеется отдельный автоматический переключатель на отдельные комнаты, на всю квартиру, на весь дом и т. д. Отдельные выключатели имеются на пробой по фазе или на короткое замыкание.
Рис. 6.5. Автоматический выключатель
ПРИМЕР 6.23.ПОДВОДНАЯ ЛОДКА.
В качестве примера избыточности рассмотрим подводную лодку, которая предназначена для уничтожения объекта противника, например, используя ракеты. Часть ракеты, которая осуществляет разрушение - боеголовка, а еще более точно не вся боеголовка, а взрывчатое вещество (ВВ) - это рабочий орган. Таким образом, для уничтожения объекта противника нужно только ВВ - все остальное избыточно. В табл. 6.1 показаны значения стоимостей и веса подводной лодки, ракеты, боеголовки и их соотношения, на примере атомной подводной лодки класса «Вирджиниа» SSN-774[290 - Virginia class submarine (рис. 6.6), вооруженной крылатыми ракетами BGM-109[291 - BGM-109 Tomahawk 6.7). Стоимость боевой головки ракеты составляет 0,0004%, а вес боеголовки составляет 0,006%. Соотношение с ВВ будет еще меньшим!!
Таблица 6.1. Атомная подводная лодка класса Вирджиниа (SSN-774 class)
6.3. Закон проводимости потоков
НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЕТСЯ ПРОХОД ПОТОКОВ ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ К ТРЕБУЕМОМУ ЭЛЕМЕНТУ СИСТЕМЫ.
Вещество, энергия и информация должны проходить от исходного элемента до требуемого элемента, совершая необходимые преобразования и выполняя соответствующие полезные функции.
Создание правильных потоков обеспечивает необходимую ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ и РАБОТОСПОСОБНОСТЬ системы. ОТСУТСТВИЕ хотя бы ОДНОГО ЖИЗНЕННО-ВАЖНОГО ПОТОКА делает систему НЕ РАБОТОСПОСОБНОЙ.
ПОТОКИ могут быть:
- ВЕЩЕСТВЕННЫЕ;
- ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ;
- ИНФОРМАЦИОННЫЕ.
ПОТОКИ
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ ПОТОКобеспечиваеттранспортировку вещества в различных агрегатных состояниях (например, в твердом, гелеобразном, жидком и газообразном) или объектов. ТранспортировкаВЕЩЕСТВможет осуществляться,например, по трубопроводам, с помощью транспортеров и т. п., а ОБЪЕКТОВс помощью транспортных средств, например, по железной дороге, с помощью автотранспорта, судов, самолетов, эскалаторов, транспортеров и т. д.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТОКдоставляет энергию от источника к требуемому элементу. Поток может, например, доставлять механическую, электрическую, химическую и другие виды энергии.
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОТОК обеспечивает проход информации от системы управления к требуемым элементам и от них к системе управления. Информационный поток может осуществляться с помощью, например, проводов, по которым осуществляется передача информации, контроль и управление и всех видов беспроводной связи и т. д.
ПОТОКИ
ПРИМЕР 6.24. ТЕЛЕФОН.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТОК - это доставка электрической энергии от источника к рабочим органам (наушнику и микрофону) и системе управления.
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОТОК - это доставка сигналов к рабочим органам, системе управления и обратно.
ПРИМЕР 6.25. АВТОМОБИЛЬ.
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ ПОТОК, например, передача топлива от бензобака к двигателю.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТОК - это доставка механической энергии от двигателя к рабочему органу - колесам; доставка топлива от бензобака к двигателю; доставка электрической энергии от аккумулятора или генератора к электрической системе автомобиля.
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОТОК - это доставка сигналов от необходимых элементов к системе управления и обратно и т. д., и т. п.
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ ПОТОК
ПРИМЕР 6.26.ВЕЩЕСТВО В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ.
Пневматическая подача сыпучих веществ, например, песка на расстояние по трубопроводам, пескоструйка, доставка шариков и т. п.
В производстве бетона в бетономешалку подаются потоки веществ в твердом состоянии (цемента, песка, гравия) и в жидком состоянии (воды).
ПРИМЕР 6.27.ВЕЩЕСТВО В ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ.
Водопроводы, сточные потоки, нефтепроводы, системы подачи жидкого топлива, молокопроводы и т. п.
ПРИМЕР 6.28.ВЕЩЕСТВО В ГЕЛЕОБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ.
Системы подачи масел и смазок, транспортировка крема на парфюмерных фабриках и т. п.
ПРИМЕР 6.29.ВЕЩЕСТВО В ГАЗООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ.
Разнообразные пневматические системы и трубопроводы со сжатым воздухом, газопроводы, системы подачи кислорода, например, в больницах, системы создания вакуума и т. д.
ПРИМЕР 6.30.ТРАНСПОРТИРОВКА ОБЪЕКТОВ.
Объекты могут транспортироваться:
- по земле;
- под землей;
- по воде;
- под водой;
- воздушным путем;
- в космосе;
- внутри помещений;
- внутри объекта и т. д.
Для этого используются все виды транспортных средств.
Внутри помещений, например, используют эскалаторы, лифты, пневматическую почту и т. д.
6.4. Закон минимального согласования частей и параметров системы
НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЕТСЯ МИНИМАЛЬНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ ЧАСТЕЙ И ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ И СИСТЕМЫ С НАДСИСТЕМОЙ.
МИНИМАЛЬНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ проводится по функциям, структуре,соответствию структуры функциям и параметррам. Это третье требование системности - учет взаимосвязей и взаимовлияний. Таким образом, согласование бывает:
- ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ;
- СТРУКТУРНОЕ;
- ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНОЕ;
- ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ.
Функциональное согласование - это согласование функций между собой. Оно осуществляется при формировании функциональной модели для синтеза новых систем.
Структурное согласование - это согласование элементов системы между собой. При этом выявляют их взаимосвязь и взаимовлияние друг на друга и на систему в целом, т. е. определяют соответствие этих элементов друг другу. Кроме того, согласовывают систему с надсистемой и внешней средой.
Функционально-структурное согласование - это соответствие структуры системы ее функциям, т. е. согласование структуры и функций. Функциональное и функционально-структурное согласования были частично рассмотрены в п. 5.4.
В минимальное согласование входит и параметрическое согласование.
ПРИМЕР 6.31.ТЕЛЕФОН.
В первом телефонном аппарате Антонио Меуччи (Antonio Meucci) микрофон и наушник были механически не связаны друг с другом и их подносили к уху и рту (рис. 6.8), поэтому он подходил для любого человека. Затем микрофон закрепили в корпусе, а наушник снимали и подносили к уху (рис. 6.9), поэтому такой аппарат подходил не каждому, так как одним нужно было дотягиваться до микрофона, а другим наклоняться к нему.
Рис. 6.8. Первый телефон Антонио Меуччи (Antonio Meucci)
Рис. 6.9. Старинный телефон
В дальнейшем, создали трубку и расстояние между микрофоном и наушником стали рассчитывать на среднестатистического человека (расстояние между ухом и ртом). Поэтому для кого-то эта трубка была слишком большой, а для кого-то - слишком маленькой. Это типичный пример не согласованности параметров (размера трубки и расстояния ото рта до уха у каждого человека).
В современных телефонах эту проблему решили с помощью чувствительности микрофона и громкой связи.
ПРИМЕР 6.32.ТЕЛЕФОН.
Источник питания в телефоне согласуется со всеми элементами. На каждый из элементов подается необходимое для него напряжение. Согласование ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ(параметрическое согласование).
ПРИМЕР 6.33.ТЕЛЕФОН.
В сотовых телефонах частота принимаемого и передаваемого сигнала согласована с частотой приемных и передающих устройств - ретрансляторов. Согласование с НАДСИСТЕМОЙ(параметрическое согласование).
6.5. Построение новой системы
Последовательность выбора элементов и связей системы
- Выбор ВИДА РАБОЧЕГО ОРГАНА. Он должен наилучшим образом выполнять главную полезную функцию.
- Выбор ИСТОЧНИКА И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ. Они должны наилучшим образом обеспечивать работоспособность системы.
- Выбор СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.
- Выбор СВЯЗЕЙ. Существенным образом зависит от выбранных элементов.
Перед выбором рабочего органа определяют цель разработки, потребность, которую необходимо удовлетворить и функции, способные выполнить эту потребность. Таким образом, выбирается концепция будущей разработки.
Допустим, что наша цель - создание средства передвижения по воде, потребность в морском путешествии. Главная функция - перемещение по воде. Эту функцию удовлетворяют суда.
Рассмотрим возможные способы построения судна. Ниже мы представим некоторые альтернативы исполнения рабочего органа, источника и преобразователя энергии, систем управления и корпусов.
Первоначально рассмотрим возможные виды рабочего органа. Рабочим органом любого средства передвижения, в том числе и судна, является ДВИЖИТЕЛЬ.
6.5.1. ДВИЖИТЕЛЬ
На поверхности воды движитель для реакции опоры может использовать воздух, воду, их сочетание или одновременно две среды.
Первоначально рассмотрим альтернативы ДВИЖИТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ВОЗДУХ.
ПРИМЕР 6.34.ДВИЖИТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ВОЗДУХ.
К движителям, использующим энергию ветра, относятся: парус, крыло, вращающийся ротор и т. д. В судостроении их принято называть ветродвижителями (рис. 6.10).
Рис. 6.10. Ветродвижители[292 - КРЮЧКОВ Ю. С., ПЕРЕСТЮК И. Е. КРЫЛЬЯ ОКЕАНА. - Л.: Судостроение, 1983. С. 38.]
а - мягкие паруса; б - полужесткие паруса; в - жесткие паруса-крылья; г - авторотирующий пропеллер; д - вращающийся ротор, работа этого ротора основана на эффекте Магнуса.
Теперь рассмотрим альтернативы ДВИЖИТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ВОДУ.
ПРИМЕР 6.35.ДВИЖИТЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ВОДУ.
Воду для «опоры» используют следующие движители: весло, гребное колесо и гребной винт, водомет, реактивная струя (рис. 6.11).
Рис. 6.11. Движители, использующие воду
6.5.2. ИСТОЧНИК И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ
6.5.2.1. ДВИГАТЕЛЬ
В качестве двигателей в судах используют: дизель, турбину, атомный реактор и значительно реже электродвигатель. Раньше использовали весла, паровой двигатель.
ПРИМЕР 6.36.ДВИГАТЕЛИ.
Наиболее часто встречающиеся в судостроении двигатели показаны на рис. 6.12[293 - СУДА И СУДОХОДСТВО БУДУЩЕГО: Пер. с нем./Шенкнехт Р., Люш Ю., Шельцель М. И. др. - Л.: Судостроение, 1981. - 208 с. - С. 69.].
Рис. 6.12. Судовые энергетические установки:[294 - Рисунок из книги «Суда и судоходство будущего: Пер. с нем. /Шункнухи Р., Люш Ю., Шельцель М. и др. - Л: - Судостроение. 1981. - 208 с., ил.» С. 68.]
1 - низкооборотный дизель, непосредственно работающий на гребной винт; 2 - дизель-редукторная установка;
3 - паротурбинная установка; 4 - газовая турбина; 5 - атомная установка; 6 - газотурбинная установка с электрической передачей на винт
6.5.2.2. ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Существует много различных источников энергии. В судостроении в основном используются нефтепродукты. В меньшей степени используется атомная энергия. Снова начинают использовать энергию ветра (некоторые примеры были приведены выше). Незначительно используется энергия солнца. Совсем не используется вода и движение волн.
В автомобилестроении имеются тенденции уменьшить загрязнение окружающей среды. Уже выпускаются гибридные автомобили, использующие комбинированные источники топлива.
Многие компании сейчас разрабатывают автомобили, использующие экологически чистые виды энергии:
- электричество;
- водород;
- воду;
- воздух;
- биологическое топливо.
ПРИМЕР 6.37. ВОДЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ.
В. Д. Дудышев предложил проект водяного двигателя[295 - Двигатель работает за счет создания электрогидравлического давления воды, образованного электрогидравлическим ударом. Эта энергия преобразуется в механическую, например, за счет движения поршня аналогично ДВС или иным путем, например, роторными, по аналогии с роторным двигателем Ванкеля.
На рис. 6.13 представлен электроводяной поршневой двигатель. При электроразряде через воду происходит электрогидравлический удар. В рабочей камере двигателя образуется перепад давления воды, который перемещает поршень.
Для сглаживания динамической нагрузки в момент такого удара предложен специальный электромагнитный демпфер-накопитель. Этот управляемый по силе удар образуется в момент мощного электрического (искрового, дугового) разряда через жидкость (электрогидравлический эффект Юткина).
Рис. 6.13. Двухпоршневой электрогидравлический двигатель
ПРИМЕР 6.38. ВОЗДУШНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.
Индийская компания Tata создала автомобиль под названием Air Car (рис. 6.14). Двигатель к этому автомобилю разработал французский конструктор Гай Негре. В качестве топлива используется сжатый воздух, который вырабатывается уникальным компрессором. «Топливо» находится в карбоновых баллонах объемом 340 л. Заправить автомобиль можно за две минуты на любой АЗС или с помощью прилагаемого компрессора за 4 ч. По расчетам производителей, заправка автомобиля на АЗС обойдется не дороже полутора долларов. Между двумя полными заправками Air Car способен пройти до 200 км при максимальной скорости 109 км/ч.
Принцип работы двигателя Негре - смешение горячего и холодного воздуха, сжатого до давления в 300 атмосфер. Два этих потока, попадая в одну емкость, резко расширяясь, перемещают поршень ДВС.
Преимущества нового типа топлива очевидны: никаких вредных выхлопов, экономия расходных материалов - масло можно будет менять только после 50 000 км.
Рис. 6.14. Air Car
ПРИМЕР 6.39. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО.
Компании Tokyo Metropolitan Government, Nippon Oil Corporation (NOC), Toyota Motor Corporation (TMC) и Hino Motors, Ltd. (Hino) разработали второе поколение биологического топлива[296 - Joint Project to Commercialize Second-Generation Biodiesel Fuel, February 6, 2007 выше двигатели могут быть приспособлены и для судов.
Выше приведены примеры использования энергии ветра в ветродвижителях. Рассмотрим некоторые другие возможности.
ПРИМЕР 6.40.ВЕТРЯК.
Канадский изобретатель Фред Фергюсон (Fred Ferguson) и его компания Magenn Power разработали новый тип ветрогенератора (рис.6.15), названный Magenn Power Air Rotor System (MARS), представляющий собой привязной вращающийся ротор, заполненный гелием. Ветряк поднимается на высоту 120 -300 м.
Ротор снабжен лопастями-чашками и вращается в горизонтальной плоскости. Привязь и кабель, по которому энергия доставляется вниз, подведены к оси аэростата, на которой находятся электрогенератор и стабилизаторы.
Возникающий эффект Магнуса (см. выше) повышает стабильность аппарата, так как при росте скорости ветра MARS стремится подняться выше, вместо того, чтобы прижиматься к земле, как делал бы простой воздушный шарик на привязи. Благодаря чему ветряку не требуется какого-то специального управления.
По расчетам компании, MARS сможет нормально работать при скоростях ветра 1 -28 м/с. Этот диапазон шире, чем у распространенных типов ветрогенераторов.
Можно предположить, что такие ветрогенераторы будут использоваться на судах.
Рис. 6.15. Ветрогенератор MARS
Покажем некоторые примеры использования энергии солнца.
ПРИМЕР 6.41.ПАРУС - СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ.
Построены яхты, у которых паруса-крылья покрыты солнечными батареями (рис. 6.16). Паруса могут не только вращаться вокруг вертикальной оси, но и наклоняться, отслеживая солнечные лучи.
Рис. 6.16. Парус - солнечная батарея
Имеются проекты использования морских течений, приливов, отливов и движения волн.
ПРИМЕР 6.42.ВОЛНОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.
Австралийская компания BioPower спроектировала оригинальные вариации приливных и волновых электростанций (рис. 6.17).
В волновой станции BioWAVE используются поплавки, погруженные в воду. Аппарат крепится ко дну на сравнительно небольшой глубине. Подводные потоки, раскачивающие поплавки, приводя в движение генератор. Во время шторма поплавки наклоняются вниз и укладываются параллельно дну.
Станция BioSTREAM утилизирует энергию приливных течений, используя лопасть в виде хвостового плавника акулы. Плавник прикреплен к 20-метрововму рычагу, сидящему на валу электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию за счет движения. Такой плавник как флюгер улавливает движение воды в любом направлении.
Рис. 6.17. Приливные и волновые электростанции
Возможно, в будущем двигатели на судах будут использовать комбинации различных видов экологически чистых источников энергии.
6.5.3. КОРПУС
Корпуса могут различаться по их количеству, виду и материалу, из которого они сделаны.
6.5.3.1. КОЛИЧЕСТВО КОРПУСОВ
ПРИМЕР 6.43.КОЛИЧЕСТВО КОРПУСОВ СУДНА.
Один корпус - рис. 6.18а, два корпуса - катамаран (рис. 6.18б), три корпуса - тримаран (рис. 6.18в), четыре и более корпусов - полимаран (рис. 6.18г). Судно с пятью корпусами называется пентамораном (рис. 6.18г).
Рис. 6.18. Количество корпусов судна
6.5.3.2. МАТЕРИАЛ КОРПУСА
ПРИМЕР 6.44.МАТЕРИАЛ КОРПУСОВ СУДНА.
Первые суда строили из папируса, тростника и дерева. В дальнейшем слали использовать различные металлы (стали, алюминий, титан), пластмассы, стекловолокно и т. д.
6.5.3.3. ВИД КОРПУСА
Рассмотрим некоторые виды судов:
- плот;
- водоизмещающий корпус;
- полупогруженный корпус;
- с подводными крыльями;
- на воздушной подушке;
- экраноплан;
- подводное судно.
6.5.4. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Системы управления могут быть: непосредственные, дистанционные; ручные, механические, полуавтоматические, автоматические.
Современные суда имеют компьютерную систему управления со спутниковой системой навигации (GPS).
6.5.5. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ
Мы показали только некоторые из видов минимально необходимых частей системы.
С выявления и выбора частей системы начинается проектирование новой системы. В дальнейшем мы используем другие законы организации систем. Осуществляется минимальное согласование между частями системы, устанавливаем связи между ними, и подбирает дополнительные элементы. Как правило, эти операции проделываются несколько раз на разных уровнях.
Предложим проект будущего судна.
Суда будущего должны использовать только экологически чистые источники энергии и, прежде всего, все ресурсы моря (солнце, ветер, воду, волны, течения, статическое давление, соленость воды и т. д.).
Опишем проект, предложенный шведско-норвежской транспортной компанией Wallenius Wilhelmsen.
ПРИМЕР 6.45.КОНЦЕПЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО СУДНА -E/S Orcelle.
Шведско-норвежская транспортная компания Wallenius Wilhelmsen представила на всемирной выставке EXPO-2005 в Японии концепцию экологически чистого судна - E/S Orcelle (рис. 6.19).
Этот большой транспортный корабль типа ро-ро (с погрузкой через откидную аппарель) предназначен для перевозки 10 000 автомобилей через океан, используя только возобновляемые, экологически чистые источники энергии - солнечный свет, ветер и волны.
Рис. 6.19. Проект экологически чистого судна E/S Orcelle
Судно содержит три паруса-крыла, на которых установлены солнечные батареи. Шарнирное крепление парусов позволяет им наклоняться и вращаться. Таким образом, в штиль, когда эти крылья не работают в качестве парусов, их можно сориентировать точно на Солнце, добиваясь максимальной отдачи фотоэлектрических пленок.
Это полупогруженное судно, выполненное из алюминия и пластмасс.
Между главным корпусом и боковыми (спонсонами) проходят 12 горизонтальных подвижных плавников-крыльев, утилизирующих энергию волн, когда судно идет под парусами или стоит на якоре.
Эти же плавники могут работать и движителями - в этом случае их силовой привод питается от корабельной энергетической сети. Судно движется подобно рыбе - за счет колебаний плавников.
Кроме того, имеются и традиционные движители - винты, вынесенные вниз на обтекаемых колонках. Электродвигатели находятся непосредственно у винтов - в обтекаемых герметичных капсулах.
В энергосистеме этого транспорта в качестве мощнейших накопителей энергии используются топливные элементы. Они питаются водородом, который вырабатывается из морской воды в то время, когда мощности солнечных батарей и волновой установки максимальны.
Ночью судно может использовать запасенную энергию для движения и питания систем вентиляции, освещения и т. д.
Площадь восьми грузовых палуб судна эквивалентна площади 14 футбольных полей (85 тыс. м^2^).
Его длина составляет 250 метров, ширина - 50 метров, осадка - 9 метров.
Площадь парусов Orcelle - 4,2 (3 x 1,400) тыс. м^2^, из которых 2,4 (3 x 800) тыс. м^2^покрыты солнечными панелями. Их мощность достигает 2,5 мегаватта. Мощность топливных элементов составляет 10 мегаватт. Максимальная скорость судна составляет 20 узлов, а экономическая - 15 узлов.
Данный проект может быть распространен и на другие типы судов, в том числе и пассажирские. Для большей остойчивости и меньшей подверженности качке необходимо использовать корпус с двумя подводными цистернами. Судно следует оснастить парусной системой, ветрогенераторами типа MARS (рис. 6.15) и т. п. Кроме того, солнечные батареи могут быть вынесены на надувных плоскостях выше туч и постоянно получать электрическую энергию в дневное время суток.
6.6. Выводы
Законы организации систем используются при построении новых систем и предназначены для создания жизнеспособной системы, отвечающей системным требованиям.
К ЗАКОНАМ ОРГАНИЗАЦИИ относятся:
- ЗАКОН ПОЛНОТЫ И ИЗБЫТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ;
- ЗАКОН ПРОВОДИМОСТИ ПОТОКОВ;
- ЗАКОН МИНИМАЛЬНОГО СОГЛАСОВАНИЯ ЧАСТЕЙ И ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ.
7. Законы эволюции систем
…РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НЕЗАВИСИМО ОТ КОНКРЕТНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ОБУСЛАВЛИВАЮЩИХ ЭТО РАЗВИТИЕ.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[297 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. - М.: Сов. Радио, 1979. - Кибернетика. - С. 125.]
ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ подразделяются на:
- ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ
- ЗАКОНЫ ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ
Законы развития технических систем
СОДЕРЖАНИЕ
7.1.СТРУКТУРА ЗАКОНОВ ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ
7.2.ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ
7.3.ЗАКОН НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ
7.4.ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ
7.5.ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ
7.6.ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ
7.7.ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ
7.8.ЗАКОН ПЕРЕХОДА НА МИКРОУРОВЕНЬ И НА МАКРОУРОВЕНЬ.
7.9.ЗАКОН ПЕРЕХОДА В СИСТЕМЫ В НАДСИСТЕМУ ИЛИ ПОДСИСТЕМУ
7.10.ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ - РАССОГЛАСОВАНИЯ
7.11.ЗАКОН СВЕРТЫВАНИЯ - РАЗВЕРТЫВАНИЯ ТС
7.12.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТРЕНД - АНТИ-ТРЕНД
7.13.ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВА
7.14.ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ
7.1. Структура законов эволюции систем
Законы эволюции систем предназначены для усовершенствования существующих систем.
Схема законов эволюции технических систем представлена на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Общая схема законов эволюции технических систем
Развитие технических систем осуществляется в направлении УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ. Это главный закон эволюции систем. Вследствие НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМвозникают противоречия, которые могут быть разрешены использованием законов ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ, СОГЛАСОВАНИЕМ-РАССОГЛАСОВАНИЕМ, ПЕРЕХОДОМ В НАД- И/ИЛИ ПОДСИСТЕМУ, ПЕРЕХОДОМ НА МИКРО- И МАКРОУРОВЕНЬ, СВЕРТЫВАНИЕМ-РАЗВЕРТЫВАНИЕМ.
Кроме того, имеется ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВА.
7.2. Закон изменения степени идеальности
ПОНЯТИЕ ОБ ИДЕАЛЬНОЙ МАШИНЕ - ОДНО ИЗ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ДЛЯ ВСЕЙ МЕТОДИКИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[298 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. 2-е изд. - М: Московский рабочий, 1973, 296 с., С. 83]
САМАЯ ЛУЧШАЯ ДЕТАЛЬ В ТАНКЕ ТА, КОТОРОЙ В НЕМ НЕТ! ДЕЙСТВИТЕЛЬНО - ОНА УЖ ТОЧНО НЕ СЛОМАЕТСЯ И НЕ СГОРИТ…
М. И. КОШКИН,
главный конструктор танка Т-34
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 7.2
7.2.1. Общие понятия
7.2.2. Виды степеней идеализации системы
7.2.3. Показатель степени идеальности
7.2.4. Способы и виды идеализации
7.2.5. Идеальное вещество
7.2.6. Идеальная форма
7.2.7. Процесс идеализации
7.2.8. Идеализация технологического процесса
7.2.9. Анти-идеальность
7.2.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ является основным из законов эволюции технических систем (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Структура законов эволюции технических систем
Закон изменения степени идеальности включает два закона
(рис. 7.3):
Рис. 7.3. Структура закона изменения степени идеальности
- ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ;
- ЗАКОН УМЕНЬШЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ (АНТИИДЕАЛЬНОСТЬ).
7.2.2. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ
Общее направление развития систем определяется ЗАКОНОМ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИИДЕАЛЬНОСТИ. Это САМЫЙ ГЛАВНЫЙ ЗАКОН ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ.
Г. Альтшуллер сформулировал это закон следующим образом:
«Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности»[299 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 125.].
Автор незначительно изменил эту формулировку[300 - ПЕТРОВ В. М. МЕХАНИЗМЫ ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ. - Доклад на Петрозаводской конференции 1982 г. - Л.: 1982. ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62.].
ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ заключается в том, что ЛЮБАЯ СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СТРЕМИТСЯ СТАТЬ ИДЕАЛЬНЕЕ.
Как отмечалось выше, общее направление идеализации определяется законами ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЗАЦИИ, СОГЛАСОВАНИЯ-РАССОГЛАСОВАНИЯ, ПЕРЕХОДОМ В НАД- И ПОДСИСТЕМУ, ПЕРЕХОДОМ НА МИКРО- И МАКРОУРОВЕНЬ и СВЕРТЫВАНИЯ-РАЗВЕРТЫВАНИЯ(рис. 7.2).
7.2.3. ВИДЫ СТЕПЕНЕЙ ИДЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
Условно можно выделить четыре степени идеализации системы.
- Появляться в нужный момент в нужном месте.
- Самоиполнение.
- Идеальная система - это функция.
- Функция становится не нужной.
7.2.3.1. СИСТЕМА ПОЯВЛЯЕТСЯ В НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НУЖНОМ МЕСТЕ
ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМАдолжнаПОЯВЛЯТЬСЯ В НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НЕОБХОДИМОМ МЕСТЕи НЕСТИ ПОЛНУЮ (100%) РАСЧЕТНУЮ НАГРУЗКУ.
В остальное (не рабочее) время этой СИСТЕМЫ БЫТЬ НЕ ДОЛЖНО(она должна исчезнуть) или ВЫПОЛНЯТЬ ДРУГУЮ ПОЛЕЗНУЮ РАБОТУ (ФУНКЦИЮ).
Нужное ДЕЙСТВИЕ должно появляться В НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НЕОБХОДИМОМ МЕСТЕилиПРИ НЕОБХОДИМОМ УСЛОВИИ.
Приведем пример идеального воздействия (процесса), совершаемого в нужном месте в нужный момент, не причиняя вреда окружению.
ПРИМЕР 7.1.ОСТАНОВКА КРОВИ.
Внутренние кровотечения в полевых условиях практически невозможно остановить. Это часто приводит к смертельным исходам. Особенно это важно во время ведения боевых действий.
Американские ученые разработали технологию DBAC (Deep Bleeder Acoustic Coagulation), позволяющую быстро свертывать кровь путем нагрева до температуры свертывания (от 70° C до 95° C) под воздействием ультразвука.
Обнаружение кровотечения осуществляется с помощью эффекта Допплера.
Для обнаружения кровотечения прибор подает ультразвуковые импульсы и в месте кровотечения наблюдает максимальное смещение частоты сигнала. Так локализуется место кровотечения.
Ультразвуковые волны воздействуют только на пораженный участок и совершенно не влияют на работу расположенных рядом органов.
ПРИМЕР 7.2. ПЕЧАТЬ ПО ТРЕБОВАНИЮ (PRINT-ON-DEMAND).
Традиционно книги печатают офсетным способом. Это очень производительная и качественная печать. После этого продукцию необходимо доставить в необходимую страну на конкретный склад, где она храниться до тех пор, пока не будет вся распродана.
Идеально, что бы печаталось только необходимое в данный момент количество экземпляров и в нужном месте.
С появлением цифровой печати стало возможным печатать продукцию по требованию. Такая технология получила название Print-on-Demand. Это высококачественная печать, позволяющая выпустить даже одну книгу. Продукция не хранится на складах, а сразу поступает к заказчику.
ПРЕДМЕТ должен появиться только В НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НЕОБХОДИМОМ МЕСТЕ.
Можно использовать убирающиеся, складные, надувные, заменяемые и съемные предметы или их части. Они не занимают лишнее место и «появляются» в тот момент, когда они нужны.
7.2.3.2. САМОИСПОЛНЕНИЕ
ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМАдолжнаВЫПОЛНЯТЬ ВСЕ ПРОЦЕССЫ (ДЕЙСТВИЯ) САМОСТОЯТЕЛЬНО (САМА) БЕЗ УЧАСТИЯ ЧЕЛОВЕКА.
ПРИМЕР 7.3.КАМЕНЩИКИ В ПЕТЕРБУРГЕ.
Для строительства Петербурга не хватало каменщиков. Они не хотели ехать в далекую новую столицу.
Царь Петр I издал указ об освобождении петербургских каменщиков от податей, но эта мера не помогла.
Каменщики сами по собственному желанию должны прибыть на строительство Петербурга.
Петр I издал другой указ, запрещающий возводить во всей России «всякое каменное строение какого бы имени ни было, под страхом разорения всего имения и ссылки». Каменные здания стали возводиться только в Петербурге, что и вызвало приток каменщиков[301 - ФЕРСМАН А. Е. РАССКАЗЫ О САМОЦВЕТАХ. М.: Детгиз, 1957, С. 24.].
Достаточно много технических систем, в названии которых есть слово «сам» - без непосредственного участия человека. Уменьшение участия человека в работе технической системы осуществляется с помощью механизации, автоматизации и кибернетизации, в частности, компьютеризации и интеллектуализации.
7.2.3.2.1. МЕХАНИЗАЦИЯ
Механизация труда позволяет облегчить выполнение отдельных операций, повысить их производительность и точность изготовления. Создаются специализированные инструменты, приспособления и механизмы.
ПРИМЕР 7.4.НАДЕВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН НА КОНВЕЙЕРЕ.
Одна из операций при сборке автомобилей - надевание колес. Конвейер находится на определенной высоте, для удобства сборки. При надевании колеса на вал, его нужно или поднимать вручную, или иметь специальное устройство для его поддержания.
Колесо должно подниматься само.
Колесо размещают на тележке сверху (рис. 7.4а). Когда необходимо надевать колесо, рабочий нажимает кнопку, тележка наклоняется, колесо падает вниз (рис. 7.4б), ударяется о пол, подскакивает (само поднимается). Когда колесо оказывается на уровне оси, рабочий направляет колесо на ось.
Рис. 7.4. Надевание автомобильных шин
7.2.3.2.2. АВТОМАТИЗАЦИЯ
Автоматизация труда избавляет человека от выполнения физического труда. Все операции выполняются самостоятельно. Человек выполняет только функции управления или вообще не касается этого процесса.
ПРИМЕР 7.5. СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА.
Стиральная машина сама (по программе) выполняет необходимую работу.
Более высокий уровень автоматизации - ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ.
ПРИМЕР 7.6. САМОМОЮЩЕЕСЯ СТЕКЛО.
В английской компании PILKINGTON создали первое в мире оконное стекло, которое само себя очищает от грязи, разрушая органическую грязь, используя солнечный свет и дождевую воду. Его назвали PILKINGTON ACTIV.
Уничтожение грязи ведется непрерывно, а ее смыв происходит тогда, когда идет дождь, или при омовении стекла водой из шланга.
В наружной поверхности стекла вмонтирована тонкая прозрачная пленка из окиси титана (диоксида титана - TiO^2^). Под действием света происходит ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, который разрушает грязь. TiO^2 ^ - белый порошок, поэтому чтобы пленка была прозрачной ее сделали толщиной 15 микрон. Чтобы грязь не приставала к стеклу его поверхность сделали ГИДРОФОБНОЙ. Использовали ФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
Стекло имеет эффект зеркала и синеватый отлив.
Наиболее дешевый способ идеализации - ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
ПРИМЕР 7.7. КАПСУЛЬНАЯ ЭНДОСКОПИЯ.
Эндоскопия - способ осмотра некоторых внутренних органов при помощи эндоскопа. Эндоскоп представляет собой прибор, имеющий камеру, которая с помощью волоконной оптики передает изображение на экран телевизора. Продвижение камеры осуществляет врач.
Выпускается капсула, позволяющая исследовать тонкий кишечник. Такую капсулу проглатывают и она сама посредством перистальтики передвигается по желудочно-кишечному тракту и передает фотографии тонкого кишечника на датчики. Информация записывается на специальном приборе, который вешается на пояс пациента с помощью специальной сумки. Пациент не ощущает никаких неудобств и неприятных ощущений, которые происходят при традиционной эндоскопии.
7.2.3.2.3. КИБЕРНЕТИЗАЦИЯ
Кибернетизация труда избавляет человека от управления процессом. Более высокие степени кибернетизации (компьютеризация, интеллектуализация) - это автоматизация мыслительной деятельности.
В качестве примеров можно привести шахматные компьютерные программы, программы - переводчики текстов на различные языки, экспертные системы и системы искусственного интеллекта и т. д.
7.2.3.3. ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМА - ФУНКЦИЯ
ИДЕАЛЬНОЙ СИСТЕМЫбытьНЕ ДОЛЖНО, а ее РАБОТАВЫПОЛНЯЕТСЯ как бы САМА СОБОЙ, по мановению волшебной палочки.
ФУНКЦИЯ ДОЛЖНА ВЫПОЛНЯТЬСЯ БЕЗ СРЕДСТВ.
ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМА -это система, которой НЕ СУЩЕСТВУЕТ - ее нет, а ее ФУНКЦИИ ВЫПОЛНЯЮТСЯ в нужный момент времени, в необходимом месте(причем в это время система несет 100% расчетную нагрузку), не затрачивая на это вещества, энергии, времени и финансов.
Таким образом, ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМА должна выполнять полезные функции в нужный момент времени, в необходимом месте, иметь нулевые затраты и не иметь нежелательных эффектов.
Использование информации, если она не требует финансовых затрат, не относится к затратам. Система тем идеальнее, чем больше она использует бесплатной информации.
ТЕНДЕНЦИЯ: МАТЕРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА заменяется ВИРТУАЛЬНОЙ или ПРОГРАММНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ.
ПРИМЕР 7.8. DVD-ROM.
Сегодня в квартирах часто имеется несколько компьютеров, которые объединяют в единую местную сеть. Тогда встает вопрос, как сэкономить на отдельных частях компьютеров, например, не покупать для каждого компьютера DVD-ROM.
Идеальный DVD-ROM - это отсутствующий DVD-ROM, который выполняет его функцию.
Можно использовать виртуальный DVD-ROM за счет программного обеспечения, которое имеется в операционной системе; например, в Windows эта операция называется «подключение сетевого диска». Таким же образом можно подключать дополнительный жесткий диск с другого компьютера, находящегося в местной сети.
ПРИМЕР 7.9. ИДЕАЛЬНАЯ КЛАВИАТУРА КОМПЬЮТЕРА.
Клавиатуры быть не должно, а ее функция должна остаться. Клавиатуру проектируют на ровную поверхность, например, письменный стол (рис. 7.5). Нажатие клавиши определяется по пересечению пальцем определенного луча, проецирующего изображение.
Рис. 7.5. Идеальная клавиатура
Виртуальная клавиатура имеется и в планшетах, и смартфонах.
Другое решение подавать все команды голосом, которые с помощью компьютерной программы распознают голос (voice recognition).
Еще один проект (Project Soli) представляет собой чип, помогающий управлять любыми устройствами, не касаясь их. Трехмерное движение кисти и пальцев воспринимаются с помощью радара. Размеры чипа небольшие (5х5мм), что позволит встраивать его даже в небольшие гаджеты, браслеты или смарт-часы.
7.2.3.4. ПРЕДЕЛЬНАЯ СТЕПЕНЬ ИДЕАЛИЗАЦИИ - ОТКАЗ ОТ ФУНКЦИИ
ПРЕДЕЛЬНАЯ СТЕПЕНЬ ИДЕАЛИЗАЦИИ - ФУНКЦИЯ СТАНОВИТСЯ НЕ НУЖНОЙ.
ПРИМЕР 7.10. ПРОЦЕСС МЫТЬЯ ПОСУДЫ.
Раньше посуду мыли ВРУЧНУЮ(рис. 7.6а). Особо грязные места приходилось долго оттирать щеткой. При этом полированная посуда царапалась.
Развитие этого процесса осуществлялось в нескольких направлениях. Например, появились различные моющие средства (рис. 7.6б), убыстряющие и улучшающие процесс мытья. После нанесения таких средств нужно только смыть грязь.
Создали посудомоечную машину (рис. 7.6в). Она сама моет посуду.
Появилась одноразовая посуда (рис. 7.6г). Стал не нужен ни процесс мытья, ни сама функция - очистка посуды. Таким образом, ПРОЦЕСС МЫТЬЯСТАЛ ИДЕАЛЬНЫМ - он ПЕРЕСТАЛ СУЩЕСТВОВАТЬ.
Но необходимо собрать грязную одноразовую посуду и выбросить ее. Идеальнее не делать и этот процесс - избавиться и от этой функции. Можно ПОСУДУ СДЕЛАТЬ СЪЕДОБНОЙ, например, положить ее в питу (рис. 7.6д), багет, капустный лист и т. п.
Рис. 7.6. Процесс идеализации мытья посуды
Система тем идеальней, чем в ней больше ПОЛЕЗНЫХ ЭФФЕКТОВи чем меньше ВРЕДНЫХ ЭФФЕКТОВ (факторов расплаты).
Под ПОЛЕЗНЫМИ ЭФФЕКТАМИ понимается следующее:
- система выполняет больше полезных функций (полезной работы);
- работа осуществляется максимально эффективно и качественно.
Под ВРЕДНЫМИ ЭФФЕКТАМИ понимаются все расплаты:
- затраты времени и средств;
- вредные воздействия и т. д.
7.2.4. ПОКАЗАТЕЛЬ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ
СТЕПЕНЬ ИДЕАЛИЗАЦИИСИСТЕМЫ можно представить в виде формулы (7.1)[302 - В этом виде формула предложена автором:VLADIMIR PETROV, AVRAAM SEREDINSKI. PROGRESS AND IDEALITY. - TRIZ Futures 2005. 5^th^ ETRIA Conference. November 16 to 18, 2005. Graz, Austria. P. 195 -204 conference. - The TRIZ Journal. ПЕТРОВ В. М. ФОРМУЛЫ ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. - C. 149 -152 www.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.docwww.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.doc(www.patentovedam.narod.ru/download7/ideality.docwww.patentovedam.narod.ru/download7/ideality.doc(идеализации системы
где I - степень идеализации (безразмерная величина);
F - полезная функция или полезный эффект;
Q - качество полезной функции (эффекта);
C - затраты времени и средств на осуществление полезной функции;
H - вредное действие;
I - порядковый номер функции;
N - количество функций;
A, ?, ? - коэффициенты согласования.
В соответствии с формулой для увеличения степени идеальности число полезных функций следует увеличивать и улучшить их качество, а затраты и вредные функции уменьшать. В пределе, когда числитель стремится к бесконечности, а знаменатель стремится к нулю, идеальность стремится к бесконечности.
Для простоты представим формулу в упрощенном виде (7.2):
Степень идеальности
где
I - степень идеальности;
F - выполняемая функция или полезный эффект;
P - вредный эффект, затраты (факторы расплаты);
I - номер функции F;
N - количество функций.
Проанализируем возможные значения степени идеализации, которые представлены в табл. 7.1.
Значения величин F и P могут либо уменьшаться (стрелка вниз «v»), либо оставаться неизменными (знак равенства «=»), либо возрастать (стрелка вверх «^»).
В клетках на пересечении строки и столбца будет показана степень идеальности. Двойные стрелки означают сильное изменение.
Таблица 7.1. Возможные значения степени идеальности
В соответствии с формулой (7.2) рассмотрим все возможные случаи, показанные в девяти клетках табл. 7.1.
УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ показано в КЛЕТКАХ 1,2 и 4 (выделены зеленым цветом).
САМЫЙ ЛУЧШИЙ ВАРИАНТувеличения степени идеальности - одновременное УВЕЛИЧЕНИЕчислителя и УМЕНЬШЕНИЕзнаменателя (КЛЕТКА 1).
КЛЕТКИ 2 И 4 также характеризуют рост идеальности, хотя и не такой быстрый, как в клетке 1.
Вариант, описанный в КЛЕТКЕ 2, - это УВЕЛИЧЕНИЕполезных функций и НЕИЗМЕННЫЕзатраты.
В КЛЕТКЕ 4 представлен вариант - НЕИЗМЕННЫЕполезные функции и УМЕНЬШЕНИЕзатрат.
В КЛЕТКАХ 6, 8 и 9 представлены варианты уменьшения степени идеальности, которую мы условно назвали анти-идеальность (выделены красным цветом).
САМЫЙ ХУДШИЙ ВАРИАНТ представлен в КЛЕТКЕ 9.
УМЕНЬШЕНИЕ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ в вариантах, представленных в клетках 6 и 8 происходит медленнее, чем в варианте, представленном в клетке 9.
В КЛЕТКЕ 6 представлен вариант - НЕИЗМЕННЫЕполезные функции и УВЕЛИЧЕНИЕзатрат.
Вариант, представленный в КЛЕТКЕ 8, - это УМЕНЬШЕНИЕполезных функций и НЕИЗМЕННЫЕзатраты.
КЛЕТКА 5 - это вариант постоянной (неизменяемой) степени идеальности.
В КЛЕТКАХ 3 и 7 представлены варианты, где одновременно увеличиваются или уменьшаются числитель и знаменатель. Эти варианты неоднозначны и зависят от соотношения величин в числителе и знаменателе. Если числитель больше знаменателя, то происходит УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ, в обратном случае - УМЕНЬШЕНИЕ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ.
УМЕНЬШЕНИЕ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИбудет показано в п. 7.2.9.
Формуле (7.1) соответствует 81 вариант значений степени идеализации (параметры F, Q, C и H могут увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменными). Если рассмотреть и способы их изменения, то общее количество значительно возрастает. Рассмотрим некоторые из них.
- УВЕЛИЧЕНИЕ ЧИСЛИТЕЛЯ.
- ОДНОВРЕМЕННОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ числа полезных ФУНКЦИЙ и УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА их выполнения.
- УВЕЛИЧЕНИЕ числа полезных ФУНКЦИЙ при НЕИЗМЕННОМ КАЧЕСТВЕ их выполнения.
- УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА выполнения полезных функций при НЕИЗМЕННОМ их КОЛИЧЕСТВЕ.
- УМЕНЬШЕНИЕ ЗНАМЕНАТЕЛЯ (ФАКТОРОВ РАСПЛАТЫ)
- ОДНОВРЕМЕННОЕ УМЕНЬШЕНИЕ ЗАТРАТи ВРЕДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.
- УМЕНЬШЕНИЕ ЗАТРАТНЕ ИЗМЕНЯЯ ВРЕДНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ.
- УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ, НЕ ИЗМЕНЯЯ ЗАТРАТЫ.
САМЫЙ ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ соответствует сочетанию пп. 1.1 и 2.1.
- УМЕНЬШЕНИЕ ЧИСЛИТЕЛЯ.
- ОДНОВРЕМЕННОЕ УМЕНЬШЕНИЕчисла полезных ФУНКЦИЙ и УХУДШЕНИЯКАЧЕСТВА их выполнения.
- УМЕНЬШЕНИЕчисла полезных ФУНКЦИЙ.
- Функция отключена.
- Функция недоступна.
- УХУДШЕНИЕКАЧЕСТВА полезных ФУНКЦИЙ.
- Частичное ухудшение качества полезных функций.
- Полное ухудшение качества полезных функций - система не работоспособна.
- УВЕЛИЧЕНИЕ ЗНАМЕНАТЕЛЯ (ФАКТОРОВ РАСПЛАТЫ)
- ОДНОВРЕМЕННОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ЗАТРАТи ВРЕДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.
- УВЕЛИЧЕНИЕ ЗАТРАТ.
- Увеличение затрат времени на разработку, изготовление, обслуживание, ремонт и утилизацию.
- Увеличение затрат материалов и комплектующих.
- Использование более дорогих материалов и комплектующих.
- УВЕЛИЧЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
- Например, война, диверсия или террор.
САМЫЙ ХУДШИЙ ВАРИАНТ соответствует сочетанию п. 3.1 и 4.1.
Рассмотрим способы и виды идеализации путем изменения каждого из параметров формулы (7.1). Кроме того, покажем и принципиально другие способы идеализации.
7.2.5. СПОСОБЫ И ВИДЫ ИДЕАЛИЗАЦИИ
7.2.5.1. ОБЩИЕ СПОСОБЫ ИДЕАЛИЗАЦИИ
К общим способам идеализации можно отнести:
- ЗАКОНОМЕРНОСТЬ РАЗВЕРТЫВАНИЯ - СВЕРТЫВАНИЯ;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ;
- МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП;
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОДНОРАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ;
- СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ;
- ПРИНЦИПЫ РАЗРЕШЕНИЯ ПРОТИВОРЕЧИЙ.
Закономерность РАЗВЕРТЫВАНИЯ -СВЕРТЫВАНИЯбудет изложена в
п. 7.11. С помощью закономерности РАЗВЕРТЫВАНИЯ СИСТЕМЫ, можноУВЕЛИЧИТЬ КОЛИЧЕСТВО ФУНКЦИЙ системы, а с помощью закономерностиСВЕРТЫВАНИЯ СИСТЕМЫ или ПРОЦЕССОВможноУМЕНЬШИТЬ ЗАТРАТЫ.
В данном разделе приведем примеры использования ресурсов, одноразовых объектов и принципов разрешения противоречий.
Отдельно опишем модульный принцип и способы устранения нежелательных эффектов.
7.2.5.2. МОДУЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ
7.2.5.2.1. Общие сведения
МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ заключается в том, что систему разбивают на определенные части (модули, блоки) и каждую часть (модуль) можно создавать отдельно.
Любую систему можно разделить на определенные модули (блоки), что позволяет каждый модуль создавать в наилучшем месте, в наилучшее время, наилучшими специалистами, используя наилучшие технологии и наилучшее оборудование. Что обеспечивает:
- НАИЛУЧШЕЕКАЧЕСТВОСИСТЕМЫ;
- МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬСИСТЕМЫ;
- НАИМЕНЬШИЕ ЗАТРАТЫ;
- НАИМЕНЬШИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ.
Модули могут создаваться, например, по функциональному признаку.
«Сборка» системы из отдельных модулей может осуществляться менее квалифицированными специалистами, за меньший срок и более качественно, чем «сборка» систем из отдельных не модульных частей.
Таким образом, МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ПОЗВОЛЯЕТследующее:
- СОЗДАВАТЬ СИСТЕМЫ С НАИВЫСШИМ КАЧЕСТВОМ за счет:
- Использования НАИЛУЧШИХ СПЕЦИАЛИСТОВ:
- по разработке структуры модульной системы,
- разработке структуры каждого отдельного модуля,
- изготовлению каждого отдельного модуля,
- сбору отдельных модулей в систему.
- Каждый функциональный модульСОЗДАЕТСЯ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ МЕСТЕ, где имеются:
- наилучшие условия,
- наиболее прогрессивные технологии по разработке, изготовлению и контролю качества и т. д.
- наилучшие специалисты и т. п.
- ДЕЛАТЬСИСТЕМУ С БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ФУНКЦИЙ, например, путем соединения модулей с дополняющими друг друга функциями.
- УМЕНЬШИТЬ ЗАТРАТЫ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ на создание, «сборку» и реорганизацию системы (уменьшение себестоимости), например, за счет:
- УМЕНЬШЕНИЯ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ НА СОЗДАНИЕ МОДУЛЕЙ:
- Каждый функциональный модуль может иметь наименьшую себестоимость, так как создаваться в специализированном месте, где имеются:
- наилучшие условия,
- наиболее прогрессивные технологии массового производства и наилучшее оборудование,
- наилучшие специалисты и т. п.
- УМЕНЬШЕНИЯ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ И СРЕДСТВ НА «СБОРКУ», РЕМОНТ И РЕОРГАНИЗАЦИЮ СИСТЕМЫ:
- Сокращение времени на сборку, ремонт и реорганизацию системы за счет ее значительного упрощения. Ремонт и реорганизация идут путем замены полностью модуля (блока).
- Использование менее квалифицированных, а, следовательно, и менее оплачиваемых специалистов.
- УМЕНЬШЕНИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ
- Модульный принцип построения часто предусматривает только одну возможность соединения конкретных модулей, что ИСКЛЮЧАЕТ ОШИБКУ В СОЕДИНЕНИИ МОДУЛЕЙ (защита от «дурака»).
- Варианты соединения отдельных модулей, как правило, «просчитываются» заранее, что тоже ИСКЛЮЧАЕТ СОЕДИНЕНИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ.
ПРИМЕР 7.11. ДЕТСКИЙ КОНСТРУКТОР.
С модульным принципом построения систем мы начинаем знакомиться с детства - это детский конструктор (рис. 7.7), Lego, радио конструктор и т. п.
Рис. 7.7. Детский конструктор
ПРИМЕР 7.12. КОМПЬЮТЕР.
Наиболее ярким примером модульного принципа построения технических систем является компьютер.
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.
Из набора элементов (модулей) возможно, создать большое разнообразие компьютеров, отличающихся друг от друга производительностью, назначением (домашний, офисный, сервер приложений и т. п.), платформой (Windows, UNIX, и другие).
7.2.5.2.1. Конвейерный способ обработки
Частный случай модульного принципа КОНВЕЙЕРНЫЙ СПОСОБ ОБРАБОТКИ.
ПРИМЕР 7.13. КОНВЕЙЕР.
За несколько тысячелетий до нашей эры в Древнем Китае, Индии для непрерывной подачи воды из водоемов в оросительные системы использовали цепные насосы, которые можно считать прототипами скребковых конвейеров.
В Месопотамии и Древнем Египте применяли многоковшовые и винтовые водоподъемники - предшественники современных ковшовых элеваторов и винтовых конвейеров.
Сегодня конвейеры широко используются в различных областях, например, при изготовлении автомобилей (рис. 7.8).
ПРИМЕР 7.14. КОНВЕЙЕР ФЕДОРОВСКАЯ «РОМАШКА».
Академик Святослав Николаевич Федоров разработал технологию диагностики и микрохирургии глаза. Операция производится в несколько стадий на конвейере в виде ромашки (рис. 7.9).
Рис. 7.9. Федоровская «ромашка» - операционный конвейер
7.2.5.3. СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ
7.2.5.3.1. Общая тенденция
НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТв общем случае -это ВРЕДНОЕ, ИЗБЫТОЧНОЕ или НЕДОСТАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ, которое может возникать в процессе жизнедеятельности системы.
Так как функция представляет собой действие, то можно говорить, что нежелательный эффект связен с врединой, избыточной или недостаточной функциями.
В данном параграфе под НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫМ ЭФФЕКТОМ будем понимать явление, вызываемое воздействием ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ на ОБЪЕКТ и/или вызываемое воздействием ПОСЛЕДСТВИЙ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
В простейшем случае схему вредного действия можно представить цепочкой изображенной на рис. 7.10.
ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (ИВД)генерирует ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ (ВД), воздействующее на ОБЪЕКТ (ОБЪЕКТ ВОЗДЕЙСТВИЯ - ОВ), вызывая НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ.
Рис. 7.10. Схема вредного действия
Более детально схема вредного действия представлена на
рис. 7.11.
В дополнение к предыдущей схеме объект можно рассматривать как источник вредного действия. В этом случае ОБЪЕКТсамгенерирует ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (ПВД) -вторичные вредные действия, которые могут воздействовать на него самого или другие объекты (ОВ^2^-ОВ^n^), вызывая новые НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ (НЭ2-НЭN). На
рис. 7.11 петлей обратной связи показано воздействие ПОСЛЕДСТВИЙ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ на сам ОБЪЕКТ (ОВ1). Подобные воздействия возможны и на ОВ^2^-ОВ^n^.
Рис. 7.11. Подробная схема вредного действия
ИДЕАЛЬНО, когда можно ИСПОЛЬЗОВАТЬВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕи/или его ИСТОЧНИКи/или его ПОСЛЕДСТВИЯ В КАЧЕСТВЕ ПОЛЕЗНЫХ.
Опишем способы устранения нежелательного эффекта.
НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ(НЭ) может быть устранен путем:
- ЛИКВИДАЦИИ;
- ИЗОЛЯЦИИ;
- КОМПЕНСАЦИИ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ;
- «ОТТЯГИВАНИЕМ» ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯи/илиЕГО ПОСЛЕДСТВИЙ.
ЛИКВИДАЦИЯможет применяться:
- к ИСТОЧНИКУ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯи/илиПРИЧИНЫ ЕГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ,
- ВРЕДНОМУ ДЕЙСТВИЮ;
- ПОСЛЕДСТВИЯМ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
ИЗОЛЯЦИЯможет применяться:
- к ИСТОЧНИКУ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ;
- ОБЪЕКТУ (-АМ) ВОЗДЕЙСТВИЯ.
КОМПЕНСАЦИЯи «ОТТЯГИВАНИЕ»могут применяться к:
- ВРЕДНОМУ ДЕЙСТВИЮ;
- ПОСЛЕДСТВИЯМ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
КОМПЕНСАЦИЯ - это противоположное воздействие. Идеально, когда оно точно такое же по величине и принципу действия и направлено точно противоположно вредному действию.
«ОТТЯГИВАНИЕ» - это направление вредного действия в безопасное место. Желательно, чтобы система была готова к этому заранее.
Возможны различные комбинации указанных способов устранения нежелательных эффектов.
Некоторые варианты способов устранения нежелательных эффектов показаны ниже на рис. 7.12 -7.22.
На рис.7.12 -7.14 представлены схемы ЛИКВИДАЦИИ. На схемах ЛИКВИДАЦИЯусловно обозначена в виде перечеркнутых линий. Серым цветом показаны отсутствующие действия.
На рис. 7.12 показана ЛИКВИДАЦИЯ ИСТОЧНИКА ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
Рис. 7.12. Ликвидация источника вредного действия
Х -Ликвидация
ЛИКВИДАЦИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (рис. 7.13) тесно связана с ликвидацией источника вредного действия и часто неотделима от этого процесса.
Рис. 7.13. Ликвидация вредного действия
ЛИКВИДАЦИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ изображена на
рис. 7.14.
Рис. 7.14. Ликвидация последствий вредного действия
Способы ИЗОЛЯЦИИ показаны на рис. 7.15 -7.17. На схемах ИЗОЛЯЦИЯусловно обозначена в виде серого овала.
Можно изолировать источник вредного действия (рис. 7.15) или объекты воздействия (рис. 7.16, 7.17).
На рис. 7.15 показана изоляция источника вредного действия.
Рис. 7.15. Изоляция источника вредного действия
Объекты могут изолироваться каждый по отдельности, все вместе или в любой комбинации.
Изоляция объектов в отдельности условно изображена на
рис. 7.16.
Рис. 7.16. Изоляция каждого объекта в отдельности
На рис. 7.17 условно изображена изоляция объектов вместе.
Рис. 7.17. Изоляция нескольких объектов воздействия
Рассмотрим способы КОМПЕНСАЦИИ. На схемах КОМПЕНСАЦИЯусловно обозначена в виде компенсатора и стрелки.
КОМПЕНСАЦИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ОБЪЕКТ показана на рис. 7.18.
Рис. 7.18. Компенсация вредного действия воздействием на объект
КОМПЕНСАЦИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕи на рис. 7.19.
Рис. 7.19. Компенсация вредного действия воздействием на вредное действие
КОМПЕНСАЦИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯпоказана на рис. 7.20.
Рис. 7.20. Компенсация последствий вредного действия воздействием на последствия вредного действия
Рассмотрим способы «ОТТЯГИВАНИЯ»вредного действия.
«ОТТЯГИВАНИЕ» ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯизображено на рис. 7.21.
Рис. 7.21. «Оттягивание» вредного действия
«ОТТЯГИВАНИЕ» ПОСЛЕДСТВИЙ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯпоказано на
рис. 7.22.
Рис. 7.22. «Оттягивание» последствий вредного действия
При устранении нежелательного эффекта желательно начинать с использования источника вредного действия, а затем его ликвидации. Общее направление действий по устранению нежелательного эффекта - это движение слева на право (рис. 7.23). Это означает, что, прежде всего, следует обратить внимание на ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (ИВД), затем на ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ (ВД), потом на ОБЪЕКТ (ОВ1), далее на ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (ПВД), в последнюю очередь на ОБЪЕКТЫ (ОВ2-ОВN) и НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ (НЭ2-НЭN) создаваемые ими.
Рис. 7.23. Общее направление действий по устранению нежелательного эффекта
ЛИКВИДАЦИЯ ИСТОЧНИКА ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ предпочтительнее его ИЗОЛЯЦИИ.
Опишем одну из возможных последовательностей устранения нежелательного эффекта.
Алгоритм устранения нежелательного эффекта (НЭ) показан на схеме рис. 7.24.
- Лучше всего сначала попробовать ИСПОЛЬЗОВАТЬВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ, его ИСТОЧНИК и/или ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ для получения ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ, желательного эффекта.
- ЛИКВИДИРОВАТЬ ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯи/илиПРИЧИНУ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ, ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ и/или ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
- ИЗОЛИРОВАТЬ ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ и/или ОБЪЕКТ (Ы).
- КОМПЕНСИРОВАТЬВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ путем воздействия на ОБЪЕКТ (-Ы) и/или на ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ, и/или на ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
- «ОТТЯНУТЬ» ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВЕ и/или ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
- Если все указанные действия не привели к УСТРАНЕНИЮ нежелательного эффекта (НЭ), то необходимо проделать все указанные выше операции ЕЩЕ РАЗдругим способом.
Рис. 7.24. Общий алгоритм устранения нежелательного эффекта (НЭ)
Рассмотрим один из возможных частных алгоритмов устранения нежелательного эффекта (НЭ). Он показан на схеме рис. 7.25.
Опишем последовательность устранения нежелательного эффекта по частному алгоритму.
- ИСПОЛЬЗОВАТЬИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (ИВД) для получения ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ - ЖЕЛАТЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА (ЖЭ).
- Если ВОЗМОЖНОИСПОЛЬЗОВАТЬ ИВД, то необходимо проверить, УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ (НЭ).
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ИВД для получения ЖЭ, то необходимо попробовать ИСПОЛЬЗОВАТЬВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ (ВД)для получения ЖЭ.
- Если ВОЗМОЖНОИСПОЛЬЗОВАТЬ ВД для получения ЖЭ, то необходимо проверить, УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЭ.
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ВД для получения ЖЭ, то необходимо попробовать ЛИКВИДИРОВАТЬ ИВД.
- Если ВОЗМОЖНОЛИКВИДИРОВАТЬ ИВД, то необходимо проверить, УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЭ.
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ ЛИКВИДИРОВАТЬ ИВД, то необходимо попытаться ИЗОЛИРОВАТЬ ИВД.
- Если ВОЗМОЖНОИЗОЛИРОВАТЬ ИВД, то необходимо проверить УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЭ.
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ ИЗОЛИРОВАТЬ ИВД, то необходимо попытаться ЛИКВИДИРОВАТЬ ВД.
- Если ВОЗМОЖНОЛИКВИДИРОВАТЬ ВД, то необходимо проверить УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЭ.
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ ЛИКВИДИРОВАТЬ ВД, то необходимо попытаться «ОТТЯНУТЬ» ВД и/илиКОМПЕНСИРОВАТЬ ВД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВД.
- Если ВОЗМОЖНО«ОТТЯНУТЬ» ВДи/илиКОМПЕНСИРОВАТЬ ВД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВД, то необходимо проверить УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЭ.
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ «ОТТЯНУТЬ» ВДи/илиКОМПЕНСИРОВАТЬ ВД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВД, то необходимо попытаться ИЗОЛИРОВАТЬ ОБЪЕКТ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (ОВД) И/ИЛИ КОМПЕНСИРОВАТЬ ВД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ОВД.
- Если ВОЗМОЖНОИЗОЛИРОВАТЬ ОВДи/илиКОМПЕНСИРОВАТЬ ВД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ОВД, то необходимо проверить УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЭ.
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ ИЗОЛИРОВАТЬ ОВДи/илиКОМПЕНСИРОВАТЬ ВД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ОВД, то необходимо попытаться ИЗОЛИРОВАТЬ ОБЪЕКТЫ ОВ2-ОВN.
- Если ВОЗМОЖНОИЗОЛИРОВАТЬ ОВ2-ОВN, то необходимо проверить УСТРАНЯЕТСЯ ЛИ НЭ.
- Если НЭНЕ УСТРАНЕН и НЕ УДАЕТСЯ ИЗОЛИРОВАТЬ ОВДи/илиКОМПЕНСИРОВАТЬ ВД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ОВД, то необходимо попытаться ИЗОЛИРОВАТЬ ОБЪЕКТЫ ОВ2-ОВN.
- Если все указанные действия не привели к устранению нежелательного эффекта (НЭ), то необходимо проделать все операции еще раз другим способом.
Рис. 7.25. Частный алгоритм устранения нежелательного эффекта
Приведем примеры способов устранения нежелательного эффекта.
7.2.5.3.2. Превратить вред в пользу
Наиболее идеально использовать нежелательный эффект:
- использовать ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ (ИВД) для получения полезного действия;
- использовать ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ(ВД)для получения полезного действия;
- использовать ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ(ПВД)для получения полезного действия.
7.2.5.3.2.1. Использовать источник вредного действия
ПРИМЕР 7.15. ЯД.
Некоторые яды в очень малых дозах используют как лекарства.
ПРИМЕР 7.16. РАДИОАКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО.
Радиоактивное вещество является источником вредного действия - радиации. Различные радиоактивные вещества используются для совершения полезных действий, например, атомный двигатель, атомная электростанция, рентгеновский аппарат, радиоизотопные исследования и т. д., и т. п.
7.2.5.3.2.3. Использовать последствия вредного действия
ПРИМЕР 7.17. ЭРОЗИЯ.
Металл «обработанный» искрой имеет эрозионные каверны, что портит не только его внешний вид, но и его свойства.
Обработанный таким образом металл можно использовать для получения хорошей адгезии с другим металлом при их склеивании.
7.2.5.3.3. Ликвидация
Ликвидировать можно:
- источник вредного действия;
- вредное действие;
- последствия вредного действия.
7.2.5.3.3.1. Ликвидировать источник вредного действия или причину возникновения вредного действия
Схема ЛИКВИДАЦИИ ИСТОЧНИКА ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ представлена на
рис. 7.12.
ПРИМЕР 7.18. ХОЛОДИЛЬНИК.
В холодильнике источник шума - компрессор. Шум создается подвижными частями компрессора. Устранить шум можно, если принцип работы холодильника не будет связан с движением.
Холодильник основанный на принципе эффекта Пельтье
(рис. 7.26) не создает шум, так как в нем нет подвижных частей.
Рис. 7.26. Эффект Пельтье
ПРИМЕР 7.19. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРУБ.
Сварные трубы изготовляют из листового металла. Прямоугольную заготовку сворачивают в цилиндр и стык сваривают (рис. 7.27а). Нужный диаметр трубы получают путем волочения (трубу прокатывают на вальцах - катках). Во время волочения шов под действием вальцов раскатывается, и толщина металла, получается одинаковой по всему диаметру. Вальцы соприкасаются с более прочным металлом шва, причем в одном и том же месте, что приводит к быстрому износу вальцов в этом месте.
Чтобы устранить эту причину вальцы должны касаться шва всей поверхностью.
Шов решили шов выполнить по винтовой линии с углом подъема 0,5 - 1 градус, поэтому шов касается всей поверхности вальцов и они истираются равномерно (рис. 7.27б)[303 - А.с. 856 603.].
Это пример на устранениеПРИЧИН ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.
Рис. 7.27. Сварная труба
ПРИМЕР 7.20. ОХЛАЖДЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ.
Современные компьютеры имеют систему охлаждения микросхем. Она представляут собой радиатор и вентилятор, отводящий тепло от радиатора.
Часто вентиляторы создают достаточно большой шум.
Выясним причину вредного действия (появления шума).
Поток воздуха, создаваемый вентилятором, проходит через решетку или отверстия в корпусе компьютера. Шум особенно усиливается, если вентилятор стоит рядом с решеткой.
Вентиляторы ставят так, чтобы поток огибал многие части компьютера и только потом выходил через решетку. Таким образом, не только значительно снижается шум, но и осуществляется более эффективное охлаждение деталей компьютера.
7.2.5.3.3.2. Ликвидировать вредное действие
Схема ЛИКВИДАЦИИ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ представлена на рис. 7.13.
Вредное действие часто неотделимо от его источника
ПРИМЕР 7.21. СБИВАНИЕ РАКЕТЫ.
Во время современных войн противодействующие стороны используют ракеты для уничтожения цели. В данном случае источником вредного действия можно считать ракету, а вредным действием - уничтожение цели взрывчатым веществом, находящимся в головке ракеты. Тогда сбивание ракеты - это ликвидация вредного действия.
Вместе с тем, ракету можно считать источником вредного действия, тогда ее сбивание - это ликвидация источника вредного действия.
Это пример на ЛИКВИДАЦИЮ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.
7.2.5.3.3.3. Ликвидировать последствия вредного действие
Схема ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ представлена на рис. 7.14.
ПРИМЕР 7.22. ДЕЗАКТИВАЦИЯ.
В зонах, подвергшихся воздействию радиации, объекты дезактивируют. С объекта смывают верхний слой пыли.
В Киеве после Чернобыльской катастрофы каждый день мыли улицы и фасады домов.
В данном примере ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ - РЕАКТОР чернобыльской атомной электростанции, ОБЪЕКТ ВОЗДЕЙСТВИЯ - окружающий ВОЗДУХ и ПЫЛЬ, которые разносились в разные стороны, ЗАРАЖАЯ ВСЕ ВОКРУГ - создавая ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ. Ликвидировав эту пыль, ЛИКВИДИРОВАЛИ ПОСЛЕДСТВИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
7.2.5.3.4. Изоляция
Изолировать можно:
- источник вредного действия;
- объект вредного действия.
7.2.5.3.4.1. Изолировать источник вредного действия
Схема ИЗОЛЯЦИИ ИСТОЧНИКА ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ представлена на рис. 7.15
ПРИМЕР 7.23. АТОМНЫЙ РЕАКТОР.
Атомный реактор является источником вредных радиоактивных излучений. Его изолируют от внешней среды с помощью специальных защитных сооружений.
7.2.5.3.4.2. Изолировать объект воздействия
Схема ИЗОЛЯЦИИ ОБЪЕКТА ВОЗДЕЙСТВИЯ представлена на рис. 7.16 и 7.17.
Объекты можно изолировать по отдельности, все вместе и в различных комбинациях.
- ИЗОЛИРОВАНИЕ В НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ БЛИЗОСТИ ОТ ОБЪЕКТА
ПРИМЕР 7.24.СКАФАНДР.
Скафандр защищает человека от окружающей среды.
Имеются разные типы скафандров:
- авиационные (рис. 7.28а);
- космические (рис. 7.28б);
- водолазные (рис. 7.28в).
Рис. 7.28. Скафандр
ПРИМЕР 7.25. ЗАЩИТА ОТ РАДИОВОЛН.
Нейл Баллок (Neil Bullock) изобрел накидку для будущих мам, защищающую плод от электромагнитного излучения большинства электрических приборов: радары, микроволновые печи, радио и телевизоры, мобильные телефоны и т. д. Накидка, которую автор назвал MummyWrap, сделана из хлопковой ткани с добавлением меди и выполнена в виде блузки без рукавов (рис. 7.29). Отражение электромагнитных волн от блузки схематично показано на рис. 7.29а, а на рис. 7.29б показан ее внешний вид.
Рис. 7.29. Накидка от радиоволн MummyWrap
- ИЗОЛИРОВАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ОБЪЕКТОВ
ПРИМЕР 7.26.БОМБОУБЕЖИЩЕ, ПОДВОДНАЯ ЛОДКА.
Бомбоубежище изолирует группу людей, защищая их от попадания бомб.
Подводная лодка защищает экипаж от воды.
7.2.5.3.5. Компенсировать вредное действие
Компенсацию вредного действия можно осуществить, воздействуя:
- на объект;
- вредное действие;
- последствия вредного действия.
Схемы компенсации показаны на рис. 7.18 -7.20.
ПРИМЕР 7.27.КЛИН КЛИНОМ.
При укусе ядовитой змеи пострадавшему вводят противоядие.
Это пример КОМПЕНСАЦИИ, ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ОБЪЕКТ.
ПРИМЕР 7.28.КОМПЕНСАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ.
Создано устройство, нейтрализующее определенный диапазон частот электромагнитных волны (42 -68 ГГц). Этот диапазон наиболее опасен для человека. При попадании в зону неблагоприятного излучения в приборе возникает мощная наведенная противоэлектродвижущая сила, направленная на затухание неблагоприятного излучения. В зоне действия устройства (1 м) практически полностью гасится вредное излучение сотового телефона.
Это пример КОМПЕНСАЦИИ, ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ.
7.2.5.3.5.1. «Оттянуть» вредное действие
Схема «ОТТЯГИВАНИЯ» ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ представлена на
рис. 7.21.
ПРИМЕР 7.29. ГРОМООТВОД.
Громоотвод «оттягивает» молнию на себя, предотвращая ее попадание в дом.
7.2.5.4. Принципы разрешения противоречий
Опишем некоторые принципы, наиболее подходящие для устранения нежелательных эффектов.
- ВЫНЕСЕНИЕ. ОТДЕЛИТЬ ОТ СИСТЕМЫ МЕШАЮЩУЮ ЧАСТЬ (МЕШАЮЩЕЕ СВОЙСТВО).
- Ликвидировать источник вредного действия.
- Перенести вредное действие на другой объект, для которого это действие будет невредным или полезным.
- «Оттягивание» вредных связей. Перенос вредного действия на заранее подготовленный участок.
- Создание легкоповреждаемых участков.
- Использование аварийных средств.
- МЕСТНОЕ КАЧЕСТВО.
- Перейти от однородной структуры системы (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.
- Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции.
- Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.
- ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ. Предотвращение или устранение вредных действий (связей) использованием заранее подготовленных действий, средств или структуры (формы).
- Создание предварительных анти-действий.
- Создание необходимой структуры или формы.
- Получение обтекаемой формы.
- Получение заданной (необходимой) формы.
- Придание оптимальных форм.
- Защитить объект от вредного действия или компенсировать вредное действие.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ (КОПИЙ).
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
В классификации, приведенной ниже мы эти принципы поместили в соответствующий раздел, поэтому некоторые из них повторяются.
7.2.5.5. Классификация способов и видов идеализации
Идеализация технической системы может осуществляться разными способами.
- СОКРАЩЕНИЕ /УСТРАНЕНИЕ.
- СОКРАЩЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ, ЧАСТЕЙ системы и УСТРАНЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПРОЦЕДУР, ОПЕРАЦИЙилиПРОЦЕССОВ.
- СОКРАЩЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ (СДЕЛАТЬ ФУНКЦИЮ НЕ НУЖНОЙ).
- СОКРАЩЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙСИСТЕМЫ.
- УСТРАНЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПРОЦЕДУР, ОПЕРАЦИЙилиПРОЦЕССОВ.
- СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОДНОРАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДУЛЬНОГО ПРИНЦИПА ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОРОГОСТОЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ ТОЛЬКО В НЕОБХОДИМЫХ (РАБОЧИХ) МЕСТАХ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
- УСТРАНЕНИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ (НЭ).
- ИСПОЛЬЗОВАТЬ ВРЕДНЫЙ ФАКТОР для совершенствования полезных действий (превратить ВРЕД В ПОЛЬЗУ).
- УСТРАНИТЬ/ЛИКВИДИРОВАТЬ ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ ИЛИ ПРИЧИНУ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
- ИЗОЛИРОВАТЬ ИСТОЧНИК ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯИЛИКОМПЕНСИРОВАТЬЕГО ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ.
- НЕ ДОПУСТИТЬ ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ К ОБЪЕКТУ.
- ИЗОЛИРОВАТЬ ОБЪЕКТ.
- Изолирование в непосредственной близости к объекту.
- Изолирование нескольких объектов.
- «ОТТЯНУТЬ» ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ.
- НЕ ДОПУСТИТЬ ПОСЛЕДСТВИЙ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ.
- УСИЛИТЬ ИЛИ ОСЛАБИТЬ ВРЕДНЫЙ ФАКТОР ДО ТОЙ СТЕПЕНИ, ЧТОБЫ ОН ПЕРЕСТАЛ БЫТЬ ВРЕДНЫМ.
- «ОТТЯГИВАНИЕ» ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ. ПЕРЕНЕСТИ ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ НА ДРУГОЙ ОБЪЕКТ.
- Перенести вредное действие на другой объект, для которого это действие должно быть невредным или полезным.
- Перенести вредное действие на заранее подготовленный участок.
- Создание легкоповреждаемых участков.
- Использование аварийных средств.
- ИЗМЕНЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ВРЕДНЫХ СВЯЗЕЙ.
- Не проводить процесс в период вредных действий.
- Преодолеть опасные или вредные стадии процессов на большой скорости.
- Замедлить процесс до той степени, чтобы устранить вредную связь.
- Процесс делается прерывистым (импульсным) и в паузы одного процесса вставляется другой процесс.
- Предотвращение или устранение нежелательных эффектов использованием заранее подготовленных действий, средств или структуры (формы).
- Создание предварительных анти-действий.
- Создание необходимой структуры или формы.
- Получение обтекаемой формы.
- Получение заданной (необходимой) формы.
- Придание оптимальных форм.
- Защитить объект от вредного действия или компенсировать вредное действие.
- МЕСТНОЕ КАЧЕСТВО.
- Перейти от однородной структуры системы (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.
- Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции.
- Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ (КОПИЙ).
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
- УВЕЛИЧЕНИЕ /УЛУЧШЕНИЕ.
- ФУНКЦИЙ
- УВЕЛИЧЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ВЫПОЛНЯЕМЫХ ФУНКЦИЙ.
- Присоединением дополнительного объекта.
- Добавлением сменных частей.
- Один и тот же объект выполняет разные функции.
- Использованием функций рядом находящихся объектов, надсистемы, окружающей среды.
- Использование других свойств системы в качестве полезных функций.
- УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕНИЯ ФУНКЦИЙ.
- УВЕЛИЧЕНИЕУДЕЛЬНЫХ(относительных)ПАРАМЕТРОВ.
- ПРИМЕНЕНИЕ более ПРОГРЕССИВНОГО оборудования, материалов, процессов и т. п., использующих современные достижения науки и техники.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДУЛЬНОГО ПРИНЦИПА ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Рис. 7.30. Схема способов и видов идеализации
7.2.5.6. Примеры способов и видов идеализации
Рассмотрим примеры способов и видов идеализации.
- СОКРАЩЕНИЕ /УСТРАНЕНИЕ.
- УСТРАНЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ.
Это одно из свойств идеальности. Оно было описано в п. 6.4.2.2 как предельная степень идеализации (см. пример 6.169 - мытье посуды - посуду не нужно мыть).
- СОКРАЩЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙсистемы и УСТРАНЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПРОЦЕДУР, ОПЕРАЦИЙилиПРОЦЕССОВ системы.
- СОКРАЩЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ системы может осуществляться, например, за счет ОБЪЕДИНЕНИЯ ФУНКЦИЙ нескольких элементов в одном элементе.
ПРИМЕР 7.30.НАДУВНОЙ ТРАП-ПОНТОН.
В пассажирских самолетах в качестве спасательных средств используются НАДУВНЫЕ ТРАПЫ, которые одновременно могут служить и ПОНТОНАМИ. В одном предмете объединили две функции (трапа - спускаться с самолета и понтона - поддерживать людей или груз на поверхности воды).
- УСТРАНЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПРОЦЕДУР, ОПЕРАЦИЙилиПРОЦЕССОВ.
ПРИМЕР 7.31.РЕМНИ БЕЗОПАСНОСТИ.
Автомобильные ремни безопасности (рис. 7.31) необходимо периодически менять, поскольку материал изнашивается со временем. В связи с этим изобрели ленту, которая сама своим видом покажет, когда ее менять.
Рис. 7.31. Ремни безопасности
- СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ.
Снижение затрат может проводиться различными способами. Один из них за счет свертывания частей системы будет показан ниже (см. п. 7.10).
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОДНОРАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ.
ПРИМЕР 7.32. ОДНОРАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.
Количество одноразовых товаров постоянно увеличивается. Это различные виды посуды, одежды, разнообразные инструменты и аппараты (например, фотокамера), скоро будут выпускаться одноразовые двигатели для автомобилей. Они работают до первого ремонта. Стоимость их примерно равна стоимости капитального ремонта. На замену уходит не более 15 минут.
ПРИМЕР 7.33.БЕЗОПАСНЫЕ БРИТВЫ.
Безопасные бритвы (рис. 7.32) используют один и тот же станок и сменные одноразовые кассеты с бритвами.
Рис. 7.32. Безопасная бритва
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОРОГОСТОЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ ТОЛЬКО В НЕОБХОДИМЫХ (РАБОЧИХ) МЕСТАХ.
Весь объект делается из дешевого материала, а его рабочая зона делается из необходимого.
ПРИМЕР 7.34. КОНТАКТЫ.
В разнообразных электрических и электронных приборах контакты делали полностью из серебра или золота. Теперь серебром и золотом покрывают только непосредственно контактирующие части.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДУЛЬНОГО ПРИНЦИПА ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Блочные конструкции значительно сокращают время на сборку (см. п. 7.2.4.2).
ПРИМЕР 7.35. СБОРКА РАДИОАППАРАТУРЫ.
Раньше радиоаппаратуру собирали из отдельных деталей (сопротивления, конденсаторы, индуктивности, транзисторы и т. д.). Теперь собираются отдельные блоки.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
ПРИМЕР 7.36. ОБОГРЕВ ХЛЕВОВ.
Силос хранится в силосных башнях. За счет биологических процессов, происходящих в силосе, выделяется тепло. Это может привести к разрушению силосных башен, поэтому башни охлаждают.
Предложено тепловую энергию, выработанную силосом, использовать для нагрева соседних хлевов.
- УСТРАНЕНИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ (НЭ).
ИСПОЛЬЗОВАТЬ ВРЕДНЫЙ ФАКТОР для совершенствования полезных действий (превратить ВРЕД В ПОЛЬЗУ).
ПРИМЕР 7.37. СПОСОБ ОСТАНОВКИ КРОВОТЕЧЕНИЯ.
Как быстро и эффективно остановить кровотечение?
Известно, что человеку можно вливать кровь только определенной группы. В противном случае человек умирает из-за несовместимости - кровь свертывается.
С целью упрощения и повышения эффективности остановки кровотечения предложено к ране приложить салфетку, пропитанную иногруппной кровью[304 - А.с. 523 695.].
«Вредная» кровь выполняет полезную функцию - останавливает кровотечение.
- УСИЛИТЬ ИЛИ ОСЛАБИТЬ ВРЕДНЫЙ ФАКТОР ДО ТОЙ СТЕПЕНИ, ЧТОБЫ ОН ПЕРЕСТАЛ БЫТЬ ВРЕДНЫМ.
ПРИМЕР 7.38. РЕЗКА ТРУБ.
При резке труб нож сминает края. Предложено резку труб осуществлять на большой скорости.
- НЕДОПУЩЕНИЕ ИЛИ УСТРАНЕНИЕ ВРЕДНЫХ СВЯЗЕЙ.
- ВЫНЕСЕНИЕ. ОТДЕЛИТЬ ОТ СИСТЕМЫ МЕШАЮЩУЮ ЧАСТЬ (МЕШАЮЩЕЕ СВОЙСТВО).
- Ликвидировать источник вредного действия.
ПРИМЕР 7.39. АВТОМОБИЛЬ.
Источник загрязнения воздуха в автомобиле - это двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Ликвидировать этот источник можно, если заменить ДВС на электрический, воздушный, водородный и т. п. двигатель.
- Перенести вредное действие на другой объект. «Оттягивание» вредных связей.
ПРИМЕР 7.40. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕМЕЦКИХ ПАТЕНТОВ.
После второй Мировой войны американцы попытались использовать немецкие патенты в области химии, но столкнулись с тем, что многие процессы протекают не так, как описано в патентах. Более того, при попытке осуществить некоторые из них происходили взрывы. Оказалось, что важная информация при патентовании была скрыта.
- Перенести вредное действие на другой объект, для которого это действие должно быть невредным или полезным.
ПРИМЕР 7.41. ДУЭЛЬ.
В кинофильме «Новый Дон Жуан» слуга, притворяющийся Дон Жуаном, получает одновременно вызовы на дуэль от полусотни дворян и предлагает им самим решить, чья очередь драться первым. Они решают это привычным способом - дуэлями. В результате - все перебиты.
ПРИМЕР 7.42. СОХРАНЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ.
Экологическая служба не может уследить за всеми предприятиями. В США создана система экологического мониторинга, в ней минимальной единицей, для которой установлен лимит выбросов, является территориально-производственная ячейка, включающая зачастую несколько предприятий, вынужденных следить друг за другом и заставлять друг друга снижать выбросы. Более того, разрешение на открытие нового производства или на расширение имеющегося дается только при условии снижения суммарного объема выбросов. Хочешь расширяться - снижай вредность!
- Перенос вредного действия на заранее подготовленный участок.
- Создание легкоповреждаемых участков.
ПРИМЕР 7.43. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ.
Предохранитель представляет собой участок электрической цепи, который прерывается при увеличении сила тока выше максимально допустимого значения.
Предохранители бывают плавкие (рис. 7.33) и автоматические (рис. 7.34).
Рис. 7.33. Плавкий предохранитель
Рис. 7.34. Устройство автоматического предохранителя
ПРИМЕР 7.44. СТРАХОВОЙ КАНАТ.
Предложен страховочный канат переменной жесткости[305 - А.с. 631 631.]. Канат имеет петлю, которая соединена связкой, имеющей меньшую прочность на разрыв, чем у каната
(рис. 7.35). При срыве человека рвется, прежде всего, связка, гася часть энергии падения.
Рис. 7.35. Страховочный канат
- Использование аварийных средств.
ПРИМЕР 7.45. СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ.
Система автономного пожаротушения состоит из:
- из системы пожарной сигнализации, например, датчики обнаружения возгорания (рис. 7.36);
Рис. 7.36. Извещатели пожарные (датчики)
- установки пожаротушения, например, водяные распылители (спринклеры, рис. 7.37).
Рис. 7.37. Водяной распылитель (спринклер)
- ИЗМЕНЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ВРЕДНЫХ ДЕЙСТВИЙ.
- Не проводить процесс в период вредных действий.
ПРИМЕР 7.46. ПРОЦЕССОР.
Когда микропроцессор перегревается, то в нем отключаются блоки, которые имеют максимальную температуру. За счет снижения нагрузки процессор охлаждается и приступает снова к работе. Пользователь этого практически не замечает, так как это очень маленькие промежутки времени и компьютер в это время выполняет другую работу.
- Преодолеть опасные или вредные стадии процессов на большой скорости.
ПРИМЕР 7.47. КАСКАДЕРЫ.
Каскадеры на большой скорости проскакивают участок пожара на автомобиле и не возгорают.
- Замедлить процесс до такой степени, чтобы устранить вредное действие.
ПРИМЕР 7.48. ОПЕРАЦИИ НА СЕРДЦЕ.
Иногда на сложных операциях хирургам не хватает времени на ее завершение, и такая операция кончается летальным исходом.
Необходимо замедлить все процессы в организме. Раньше это делали с помощью холодных ванн, но охлаждение шло достаточно медленно.
Инженеры из США разработали ледяную гидросмесь (Ice Slurry), представляющую собой специальный лед в виде микрошариков диаметром равным человеческому волосу (рис. 7.38а). Такие шарики не смерзаются. Благодаря указанным свойством эта масса обладает подвижностью воды (шарики скользят друг относительно друг друга).
Этой смесью предложили охлаждать легкие, вводить в кровь или обкладывать отдельные органы.
Рис. 7.38. Жидкий лед Ice Slurry
- Процесс делается прерывистым (импульсным) и в паузы одного процесса вставляется другой процесс.
ПРИМЕР 7.49. КОНТАКТНАЯ ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА.
Автоматическое управление термическим циклом контактной точечной сварки основано на измерении термоэлектродвижущей силы, которую измеряют в паузах между импульсами сварочного тока[306 - А. с. 336 120.].
- ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ.Предотвращение или устранение вредных действий (связей) использованием заранее подготовленных действий, средств или структуры (формы).
- Создание предварительных анти-действий.
ПРИМЕР 7.50. КАПИТАН БЛАД.
Герой пиратских романов Р. Саббатини капитан Блад, отправляясь на вражеский корабль для переговоров, поручает помощнику через час произвести холостой выстрел из пушки. В критический момент переговоров раздается выстрел, и Блад объясняет, что это предупреждение и если через десять минут парламентеры не вернутся, то вражеский корабль будет потоплен. Это спасло жизнь ему и его спутникам.
- Создание необходимой структуры или формы.
- Получение обтекаемой формы.
Для получения обтекаемой формы ее первоначально создают, а потом «продувают» в аэродинамической трубе или испытывают в бассейне.
ПРИМЕР 7.51. ФОРМА АВТОМОБИЛЯ.
Идеальную обтекаемую форму корпуса можно получить, если на предполагаемый корпус прикрепить слой мелкодисперсного вещества, скрепленного с корпусом, и поместить корпус в аэродинамическую трубу.
Через некоторое время корпус сам примет необходимую форму.
В качестве такого вещества может быть снег. Понаблюдайте заснеженные предметы на хорошо продуваемом месте. Они принимают обтекаемую форму.
- Получение заданной (необходимой) формы.
ПРИМЕР 7.52. ОБУВЬ.
Носок и пятка обуви изнашиваются при ходьбе. Ее приходился чинить или выбрасывать.
Почему происходит износ обуви?
Подошва обуви обычно делается плоской. Во время ходьбы нога описывает дугу. Сначала нога ставится на пятку и постепенно «перекатывается» на носок.
Идеальная обувь - неизнашиваемая. Для этого нужно сделать форму подошвы, которая не изнашивается.
Следовательно, подошве необходимо придать форму, которая описывается ногой - форму дуги.
Приближение к этой форме имеет современная спортивная обувь - кроссовки (рис. 7.39).
Рис. 7.39. Кроссовки. Форма подошвы по дуге
- Защитить объект от вредного действия или компенсировать вредное действие.
ПРИМЕР 7.53. КОМПЕНСАЦИЯ КОЛЕБАНИЙ ЗДАНИЙ.
Для компенсации колебаний небоскреба от сильного ветра или от землетрясений на крыше одного из японских небоскребов установили огромный резервуар с водой. Колебания нейтрализуются инертностью значительной массы воды[307 - Техника молодежи, 1988, №9, С. 42.].
- МЕСТНОЕ КАЧЕСТВО.
- Перейти от однородной структуры системы (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.
ПРИМЕР 7.54. АБРАЗИВНЫЙ КРУГ.
Обработка деталей абразивными кругами сопровождается повышением температуры в зоне контакта, которая отрицательно воздействует на поверхностный слой детали, повышает износ самого круга.
Разработаны шлифовальные круги, состоящие из традиционных компонентов, но в своем составе имеющие эндотермическую добавку. При высоких температурах шлифования она разлагается с поглощением тепла и уносит его из зоны обработки.
- Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции.
ПРИМЕР 7.55. МЕДНЫЙ ВСАДНИК.
Скульптору Этьенну Морису Фальконе Екатерина II поручила создать памятник Петру Великому. Он решил изобразить Петра, восседающим на вздыбленном коне. При таком положении коня памятник имеет всего две точки опоры. Такое сооружение было явно неустойчивым.
У памятника должно быть ТРИ ТОЧКИ ОПОРЫ для устойчивости и ДВЕ ТОЧКИ ОПОРЫ для воплощения замысла.
Фальконе решил создать третью невидимую точку опоры.
Он добавил еще одну фигуру - змею, пользующую по скале. Конь топчет змею, которая, с одной стороны, служит аллегорией: по словам Фальконе - возвышает мысль, а с другой - соединяясь с хвостом коня (рис. 7.40), создает третью, почти незаметную, точку опоры.
Зрителям это практически не заметно, тем более обычное мышление (психологическая инерция) подсказывает, что «мягкие» волосы конского хвоста не могут поддерживать это тяжелое сооружение.
Так была решена основная задача.
Тем не менее, оставалась опасность, что сильный ветер может опрокинуть памятник, так как основная часть памятника выходила за границы площади треугольника опоры (центр тяжести памятника был сильно смещен относительно центра опоры и выходил за пределы треугольника опоры). Таким образом, создавался кренящий момент, который мог опрокинуть памятник.
Центр тяжести памятника сместили к центру опоры.
Фальконе не отказался от своего замысла, поэтому оставалось сделать стенки скульптуры не равномерными. Передняя часть имела значительно меньшую толщину стенок, чем задняя, где и оказался основной вес памятника. Центр тяжести сместился назад и вниз. Памятник стал устойчивым.
Рис. 7.40. Памятник Петру Великому «Медный всадник»
- Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.
ПРИМЕР 7.56. ПАРОВАЯ МАШИНА.
На примере изобретения паровой машины продемонстрируем как для каждой части создавались наиболее благоприятные местные условия.
Первоначально паровой двигатель представлял собой цилиндр, выполнявший одновременно функции парового котла и конденсатора. Вода заливалась непосредственно в цилиндр. Огонь обогревал цилиндр, вода закипала, пар поднимал поршень, после чего жаровню с огнем убирали, а цилиндр поливали холодной водой. Пар конденсировался, и поршень под действием атмосферного давления шел вниз.
Позднее изобретатели догадались отделить паровой котел от цилиндра двигателя. Это позволило существенно сократить расход топлива.
Однако отработанный пар по-прежнему конденсировался в самом цилиндре, что вызывало огромные тепловые потери. Нужно было сделать следующий шаг - отделить от цилиндра конденсатор. Эту идею выдвинул и осуществил Джеймс Уатт. Вот что он рассказывает:
После того как я всячески обдумывал вопрос, я пришел к твердому заключению: для того, чтобы иметь совершенную паровую машину, необходимо, чтобы цилиндр всегда был так же горяч, как и входящий в него пар. Однако конденсация пара для образования вакуума должна происходить при температуре не выше 30 градусов…
Это было возле Глазго, я вышел на прогулку около полудня. Был прекрасный день. Я проходил мимо старой прачечной, думая о машине, и подошел к дому Герда, когда мне пришла в голову мысль, что пар ведь упругое тело и легко устремляется в пустоту. Если установить связь между цилиндром и резервуаром с разреженным воздухом, то пар устремиться туда, и цилиндр не надо будет охлаждать. Я не дошел еще до Гофхауза, как все дело было кончено в моем уме!
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ (КОПИЙ).
ПРИМЕР 7.57. ЗАЩИТА ОТ КВАРТИРНЫХ ВОРОВ.
Воры, прежде чем забраться в квартиру звонят в звонок. Если ответа нет, то они осуществляют задуманное.
Как сделать, что бы воры не захотели забираться в дом?
Воры не будут забираться в дом, когда там кто-то есть. Необходимо создать видимость (модель), что при звонке в дверь что-то происходит за дверью.
Один из возможных вариантов - после звонка в дверь загорается свет, а потом в дверном глазке появляется изображение глаза. Возможно, включать запись с вопросом.
Разработана система, включающая запись лая собаки при нажатии на звонок.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
ПРИМЕР 7.58. ИДЕАЛЬНАЯ ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ.
Система подушек безопасности включает в себя три главных компонента:
- модуль подушки безопасности;
- датчики определения удара;
- блок управления.
Модуль подушки безопасности включает газогенератор с подушкой в одном узле.
Идеальная подушка безопасности сама узнает о столкновении, и сама себя наполняет.
Используем имеющиеся ресурсы. В качестве ресурсов можно использовать не только факт столкновения, но и энергию, вызываемую столкновением. Эта энергия передается непосредственно подушке безопасности.
Эластичный баллон с газом помещают в передний и задний бамперы (рис. 7.41). Аналогичная система может быть сделана и от боковых ударов.
Рис. 7.41. Подушка безопасности
- СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ НА РАЗРАБОТКУ, ПРОИЗВОДСТВО И ОБСЛУЖИВАНИЕ.
- МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Примеры были приведены в п. 7.1.4.2.
- УВЕЛИЧЕНИЕ /УЛУЧШЕНИЕ.
- ФУНКЦИЙ.
- УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЫПОЛНЯЕМЫХ ФУНКЦИЙ.
Повышение количества выполняемых функций может осуществляться разными путями.
- Присоединение дополнительного объекта.
ПРИМЕР 7.59. ПИСЬМЕННЫЙ ПРИБОР.
Сейчас ко многим вещам домашнего обихода добавляют часы. Например, письменный прибор с часами Многофункциональный прибор, содержащий телефон, календарь, часы с будильником, и калькулятор. Вспомогательная складная клавиатура используется для набора номера телефона, или как калькулятор.
- Добавление сменных частей.
Чаще всегосменными делаютсяисполнительные (рабочие) органы инструментов и оборудования.
ПРИМЕР 7.60.РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
Фирма Iscar (Израиль) выпускает режущие инструменты с заменяемой режущей частью (рис. 7.42а), имеющей несколько режущих граней. Когда одна грань затупляется, то режущую часть поворачивают другой гранью. После того, когда затупляются все грани, то заменяют режущую часть, а не весь инструмент. Iscar выпускает токарные резцы (рис. 7.42б), фрезы (рис. 7.42в), сверла
(рис. 7.42г).
Рис. 7.42. Режущие инструменты фирмы Iscar
- Один и тот же объект выполняет разные функции.
ПРИМЕР 7.61. МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН.
Мобильный телефон помимо своей основной функции, которую выполнял обычный телефон (передавать звук на расстояние), имеет много дополнительных. В нем есть список телефонов, автодозвон, часы, таймер, секундомер, будильник, дата, виброзвонок, компьютерные игры, голосовое управление, электронная почта, радио, MP3- проигрыватель, возможность записать мелодию или голос, фото- и видеокамера и многое другое. В принципе это ограничивается только фантазией разработчиков. Процессор, который имеется внутри, может выполнять почти все функции компьютера.
- Использованием функций рядом находящихся объектов, надсистемы, окружающей среды.
ПРИМЕР 7.62. ДОРОЖНЫЙ КАТОК.
Дорожный каток предназначен для уплотнения дорожного покрытия, например, при укладке асфальта. Для этого массу катков делают достаточно большой, но во время доставки катка на место перевозится большой груз и происходят лишние затраты энергии.
Чтобы избежать лишних затрат энергии, было предложено перевозить пустую бочку, а когда нужно укатывать дорогу, ее заполняют водой или песком.
- Использование других свойств системы в качестве полезных функций.
ПРИМЕР 7.63. ЯХТА.
Яхта должна быть остойчивой (при поворотах и порывах ветра она не должна перевернуться). Для этого на яхте устанавливают противовес - киль, который должен создавать противодействующий момент. Это своего рода рычаг. Чем он длиннее и чем больше создается на его противоположном конце сила, тем момент больше. Сила создается грузом на конце киля. Таким образом, киль должен быть как можно длиннее и тяжелее. Длинный киль не позволяет перемещаться в не глубоких местах, а тяжелый киль возит лишний (мертвый) груз.
В яхте для утяжеления киля в него помещают аккумулятор
(рис. 7.43).
Рис. 7.43. Аккумулятор в киле яхты
- УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЯЕМЫХ ФУНКЦИЙ.
- УВЕЛИЧЕНИЕУДЕЛЬНЫХ(относительных)ПАРАМЕТРОВ.
ПРИМЕР 7.64. ЭЛЕКТРОНИКА.
Современная электроника - наиболее яркий пример увеличения удельных параметров. Количество отдельных элементов в одном процессоре постоянно увеличивается и очень быстро.
- ПРИМЕНЕНИЕ более ПРОГРЕССИВНОГО оборудования, материалов, процессов и т. п., использующих современные достижения науки и техники.
ПРИМЕР 7.65. ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКА.
Лазерная техника сегодня применяется в различных областях.
В компьютерах используется для записи и считывания информации на CD (компакт-диске). В компьютерной мышке механическое движение шарика, который позволял следить за движением руки, заменили считыванием информации с помощью лазера (рис. 7.44).
Рис. 7.44. Беспроводная лазерная мышь
Интересно отметить, что стремление к идеалу присуще не только технической системе в целом, но отдельным ее частям и процессам, происходящим в них.
Можно говорить об ИДЕАЛЬНОМ ВЕЩЕСТВЕ, ИДЕАЛЬНОЙ ФОРМЕ, ИДЕАЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ.
7.2.6. ИДЕАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО
ИДЕАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО - вещества нет, а его функции выполняются.
ВЕЩЕСТВО тем ИДЕАЛЬНЕЕ, чем:
- БОЛЬШЕ ПОЛЕЗНЫЙ ЭФФЕКт оно создает,
- МЕНЬШЕ ЕГО ВЕСи СТОИМОСТЬ,
- МЕНЬШЕ оно ПРИНОСИТ ВРЕД (НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ).
СТЕПЕНЬ ИДЕАЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВА может определяться формулой (7.3)[308 - ПЕТРОВ В. М. ФОРМУЛЫ ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. (с. 149 -152).]:
Степень идеализации вещества
где IS - степень идеализации вещества (безразмерная величина);
E - полезный эффект или свойство, выполняемое веществом;
M - масса или вес вещества;
C - стоимость вещества;
H - вредное действие, создаваемое веществом;
I - порядковый номер полезного эффекта (свойства);
N - количество полезных эффектов (свойств);
A, ?, ?, ? - коэффициенты согласования.
В качестве ПОЛЕЗНОГО ЭФФЕКТА (функций, свойств) вещества, например, можно назвать: прочность, эластичность, удельный вес, непроницаемость, тепло- и электропроводимость, тепло- и электроизоляционные свойства, прозрачность, коррозионную и химическую стойкость, pH, агрегатное состояние, температуру плавленияи кипения, кристаллическую структуру, и т. д.
Имеются вещества с изменяемыми свойствами, использующие различные эффекты. Условно мы их будем называть «УМНЫМИ»ВЕЩЕСТВАМИ»[309 - Под умными веществами мы понимаем не только «умные материалы», но и простейшие устройства типа тепловых труб, электретов, светодиодов и светодетекторов, лазерный диод и т. п.]. Например, жидкие кристаллы; поляризационные пластины;вещества, изменяющие свою прозрачность; термо- и фоточувствительные полимеры; флуоресцентные вещества; полимерные гели;материалы с эффектом памяти формы; магниты; магнитная и реологическая жидкость; электреты; тепловые трубы и т. д.
«УМНОЕ»ВЕЩЕСТВО можно также определить, как ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ или ИСТОЧНИК, осуществляющий определенный ЭФФЕКТ (физический, химический, биологический или геометрический).
Для разных видов технических систем подбирается свое «идеальное» вещество.
Г. Альтшуллер писал: «Материал „идеальной машины“ работает так, что его свойства используются наилучшим образом, например, металлические части работают только на растяжение, деревянные части - только на сжатие и т. д.»[310 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. КАК РАБОТАТЬ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ. О ТЕОРИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА. - Азбука рационализатора. - Тамбов, Кн. изд-во, 1963. 352 с. - С. 300 -301.]
В качестве одного из идеальных веществ можно назвать пену. Она имеет минимальный вес и выполняет разнообразные функции, например, теплоизоляция, поглощение шума, изоляция потоков газа и т. п.
ПРИМЕР 7.66. ЗАЩИТА НАСАЖДЕНИЙ ОТ ЗАМОРОЗКОВ.
Растения и посевы покрывают полимерной «шубой» из пены, защищая их от заморозков. Она безвредна для растений, долго держится, хорошо защищает почву от мороза, а при необходимости без затруднений смывается водой[311 - А.с. №317364.].
Рассмотрим примеры других идеальных веществ.
ПРИМЕР 7.67. КОРПУС САМОЛЕТА.
В самолетах используют дюралюминий. Он достаточно прочен и легок.
Приведем пример использования «умных» веществ.
ПРИМЕР 7.68. СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ВТУЛКА ИЗ НИКЕЛИДА ТИТАНА.
Компания Raychem Corporation (США) в 1971 году разработала втулку для соединения труб гидравлической системы военных самолетов из материала с ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ - нитинола (никилид титана - NiTi). Эта втулка получила название Cryofit. Она показала себя очень надежной. Из 300 000 поставленных втулок не было ни одной поломки.
Внешний вид соединительной втулки показан на рис. 7.45а. Ее функциональными элементами являются внутренние выступы.
Способ применения таких втулок показан на рис. 7.45б.
- Втулка в исходном состоянии при температуре 20 ?C.
- Втулку помещают в криостат, где при температуре минус 196 ?C плунжером развальцовываются внутренние выступы.
- Холодная втулка становится изнутри гладкой.
- Специальными клещами втулку вынимают из криостата и надевают на концы соединяемых труб.
- Комнатная температура является температурой, при которой данный состав сплава «вспоминают» свою исходную форму. Внутренние выступы врезаются во внешнюю поверхность соединяемых труб.
Получается прочное вакуумное соединение, выдерживающее давление до 800 атм.
По сути дела, этот тип соединения заменяет сварку и предотвращает такие недостатки сварного шва, как неизбежное разупрочнение металла и накопление дефектов в переходной зоне между металлом и сварным швом.
Рис. 7.45. Втулка Cryofit
7.2.7. ИДЕАЛЬНАЯ ФОРМА
В некоторых случаях можно говорить и об ИДЕАЛЬНОЙ ФОРМЕ.
ИДЕАЛЬНАЯ ФОРМА - обеспечивает МАКСИМУМ ПОЛЕЗНОГО ЭФФЕКТА для выполнения определенной ФУНКЦИИ.
Под ПОЛЕЗНЫМ ЭФФЕКТОМпонимается, например:
- прочность, при минимуме используемого материала;
- минимальное аэро- и гидродинамическое сопротивление;
- герметичность;
- трение (минимальное или максимальное);
- и т. д.
ПРИМЕР 7.69. КОРПУС ПОДВОДНОГО АППАРАТА.
Для подводного аппарата идеальная форма прочного корпуса - сфера. Она «обладает высокой устойчивостью и небольшой плотностью. У сферического корпуса минимальное отношение площади поверхности к объему…»[312 - ДМИТРИЕВ А. Н. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ. - Л: Судостроение, 1978, С. 69.].
ПРИМЕР 7.70. ФОРМА АНТЕННЫ.
Антенна радиотелескопа должна иметь гиперболическую форму. Любые отклонения от теоретического гиперболоида дают искажения сигнала.
7.2.8. ПУТИ ИДЕАЛИЗАЦИИ
Рассмотрим процесс идеализации. Он будет представлен несколькими направлениями.
7.2.8.1. Переход к процессу
ИДЕАЛЬНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ (ТС) быть не должно, а ее функция должна выполняться, т. е. должен выполняться процесс, который осуществляет эта система. Таким образом, ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМА - это ПРОЦЕСС(ПР). Такой процесс может быть получен и с помощью другой системы.
ИДЕАЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС - это процесс, которого нет, а его функции выполняются, т. е. производится продукт этого процесса, получается результат. Итак, ИДЕАЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС -это РЕЗУЛЬТАТ(Р). Такой же результат может быть получен другим путем или мы используем готовый результат (готовый продукт) полученный раньше.
ИДЕАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ - результат, которого нет, а его ФУНКЦИЯ(Ф) выполняется.
ИДЕАЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ - ФУНКЦИЯ, которой нет, а удовлетворяется ПОТРЕБНОСТЬ (П).
Эти рассуждения приводят нас к цепочке (рис. 7.46):
Рис. 7.46. Цепочка идеализации
где
ТС - техническая система,
ПР - процесс,
Р - результат,
Ф - функция,
П - потребность.
Таким образом, выявляется потребность, которую можно удовлетворить другими, более идеальными путями, например, используя системный подход.
7.1.8.2. Переход в надсистему
Часто стремление к идеальной технической системе приводит к переходу в надсистему (ТС2). На этом этапе рассматриваются ее закономерности развития. Тогда указания выше цепочка будет выглядеть следующим образом (рис. 7.47):
Рис. 7.47. Цепочка идеализации
Где
ТС1 - техническая система 1;
ПР1 - процесс 1, который выполняет ТС1;
ТС2 - надсистема, в которую входит техническая система ТС1;
ПР2 - процесс 2, который выполняет ТС2;
ТС3 - наднадсистема, в которую входит надсистема ТС2;
ПРN - процесс N, который выполняет ТСN;
Р - результат,
Ф - функция,
П - потребность.
ПРИМЕР 7.71. ТОКАРНЫЙ СТАНОК.
В качестве примера возьмем техническую систему токарный станок (ТС1). Идеальный токарный станок - процесс точения (ПР1). Идеальный процесс точения - готовая деталь (Р), например, вал двигателя. Станок будет не нужен, если мы получаем готовую деталь. Кроме того, эта деталь может быть получена и другим путем, например, точным литьем или порошковой металлургией. Вал двигателя (ТС2) необходим для процесса передачи вращения (ПР2) с определенным моментом. Этот процесс может осуществляться с помощью другого двигателя или другим способом. Таким образом, быть может, нам не нужна сама деталь и, следовательно, ТС1. Далее можно определить, для чего нужно вращение, передаваемое валом, например, приводить в движение колеса автомобиля. Выявляется процесс технической системы автомобиль (ТС3) - передвижение пассажиров (ПР3). Этот процесс также может быть выполнен другим способом и т. д. Этот процесс является одновременно функцией и потребностью.
Такой подход в представлении идеальной системы позволяет выйти в НАДСИСТЕМУ и определить, как функция надсистемы может быть выполнена более эффективно и дешево. Далее можно рассмотреть НАДНАДСИСТЕМУ, ее ПРОЦЕСС, ФУНКЦИЮ и ПОТРЕБНОСТЬ. В конце концов, определяется, как лучше удовлетворить ту или иную потребность. Рассмотренную цепочку можно представить еще и в следующем виде (рис. 7.48).
Рис. 7.48. Цепочка идеализации
где
С - система;
НС - надсистема;
ННС - наднадсистема;
ПР - процесс;
Р - результат;
Ф - функция;
П - потребность.
7.1.8.3. Переход в подсистему
Закон увеличения степени идеальности можно представить еще и следующей цепочкой: ИДЕАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС (НАДСИСТЕМА) это ОДНА СИСТЕМА; ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМА - ГЛАВНАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ (ПОДСИСТЕМА) - РАБОЧИЙ ОРГАН; ИДЕАЛЬНАЯ ПОДСИСТЕМА (ИДЕАЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ОРГАН) - ПРОЦЕСС, который выполняет этот рабочий орган; ИДЕАЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС - РЕЗУЛЬТАТ, получаемый при завершении процесса; ИДЕАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ - ФУНКЦИЯ, которую выполняет процесс; ИДЕАЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ - ПОТРЕБНОСТЬ, которую удовлетворяет эта функция. Графически эта цепочка идеальности представлена на
рис. 7.49.
Рис. 7.49. Цепочка идеализации
Где
НС - надсистема;
С - система;
РО - рабочий орган (поддсистема);
ПР - процесс;
Р - результат;
Ф - функция;
П - потребность.
ПРИМЕР 7.72. МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ.
Рассмотрим в качестве надсистемы комплекс металлообрабатывающих станков - токарный, фрезерный, сверлильный, карусельный. Идеально, чтобы все виды этих обработок делались на одном станке. Такой станок - это обрабатывающий центр. Идеальный обрабатывающий центр - это рабочий орган. В обрабатывающем центре рабочий орган - это инструмент, который заменяется для каждой операции. Идеальнее, чтобы такой инструмент был один, а вернее нужна только режущая часть инструмента. Она может представлять собой точку, перемещающуюся в пространстве по необходимой программе. При необходимости, может быть использовано несколько точек, располагающихся по линии или поверхности. Вспомним еще, что идеальное вещество - это поле. Таким образом, этот универсальный инструмент должен быть полевым. Сегодня уже известны плазменно-механическая и лазерная обработки.
7.2.9. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
7.2.9.1. Общие сведения
Идеализация рабочего органа приводит к необходимости рассмотрения ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.
Технологический процесс происходит тем идеальнее, чем он производительней, качественней и чем меньше требуется затрат вещества, энергии, трудозатрат (в том числе и на управление процессом), и чем меньше вредных воздействий он производит.
Закономерности повышения качества технической системы и снижения затрат вещества и энергии рассматривались выше
(см. п. 7.2.4), а также будут изложены ниже при рассмотрении других законов развития. Особым фактором в процессах является ВРЕМЯ.
ИДЕАЛЬНОГО ПРОЦЕССА быть НЕ ДОЛЖНО, а имеется РЕЗУЛЬТАТ - продукт или действие, осуществляемое процессом (см. п. 7.2.8).
СТЕПЕНЬ ИДЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССАможно представить в виде формулы (7.4), в которой функциональность операции определается по формуле (7.5)[313 - ПЕТРОВ В. М. ФОРМУЛЫ ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. (с. 149 -152).]:
Степень идеализации процесса
Функциональность операции
где:
IP - степень идеализации процесса (безразмерная величина);
FI - функциональность операции I (безразмерная величина);
LK - уровень функции k в операции I (безразмерная величина);
QK - качество выполнения функции k в операции I (безразмерная величина);
T - время выполнения операции I;
C - затраты средств на осуществление операции I;
H - вредное действие, создаваемое операцией I;
K - порядковый номер функции в операции I;
M - количество функций в операции I;
I - порядковый номер операции;
N - количество операций в процессе;
A, ?, ?, ? - коэффициенты согласования.
Процесс - это набор операций, которые могут выполняться последовательно и/или параллельно. Кром того могут быть обратные связи. Одна операция может выполнять несколько функций. Функции могут иметь разный уровень:
- главная;
- основная;
- второстепенная.
Итак, ИДЕАЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС производит КАЧЕСТВЕННЫЙ продукт (результат) с НУЛЕВЫМИ ЗАТРАТАМИвещества, энергии, времени и управления.
7.2.9.2. Способы идеализации процесса
Сокращение времени выполнения процесса и повышение его эффективности можeт осуществляться способами:
- НЕ ВЫПОЛНЯТЬ ПРОЦЕСС, А ИСПОЛЬЗОВАТЬ РЕЗУЛЬТАТ.
- ВЫПОЛНЕНИЕ ДЕЙСТВИЙ ЗАРАНЕЕ (ПРЕДВАРИТЕЛЬНО).
Заранее (предварительно) выполнить требуемое действие полностью или хотя бы частично. Предварительное выполнение части процесса.
- Заранее обдумать последовательность выполнения операций в процессе.
- Заранее ввести нужные для выполнения процессов «отзывчивые» вещества и поля.
- Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на доставку с наиболее удобного места.
- УСТРАНЕНИЕ НЕНУЖНЫХ (ЛИШНИХ), ПОВТОРЯЮЩИХСЯ И ВРЕДНЫХ ОПЕРАЦИЙ.
- ОБЪЕДИНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ ОДНОРОДНЫХ ИЛИ СМЕЖНЫХ ОПЕРАЦИЙ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАУЗ И ХОЛОСТЫХ ХОДОВ.
- НЕПРЕРЫВНОЕ ВЕДЕНИЕ РАБОТЫ.
- УСТРАНЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРОЦЕССА, ПЕРЕДАВ ИХ ФУНКЦИИ ДРУГИМ ОПЕРАЦИЯМ (ПРЕДЫДУЩИМ, ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ИЛИ ПОСЛЕДУЮЩИМ).
- ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ.
- ВСТРЕЧНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ.
- РАЗБИТИЕ ПРОЦЕССА НА ОТДЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ, ПРИ ЭТОМ ЕСЛИ ВОЗМОЖНО, КАЖДАЯ ОПЕРАЦИЯ ВЫПОЛНЯЕТСЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО И ВСТРЕЧЕНО.
- ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЦЕССА МНОГИМИ СИСТЕМАМИ ИЛИ ЧАСТЯМИ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ПОЛЕЙ И ВЕЩЕСТВ, В ЧАСТНОСТИ, ЗАМЕНА МЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ НА ДВИЖЕНИЕ БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМОГО ПОЛЯ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
НИЖЕ ОПИШЕМ ПРИМЕРЫ СПОСОБОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИДЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА.
7.2.9.2.1. Выполнение действий заранее
- ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЧАСТИ ПРОЦЕССА.
ПРИМЕР 7.73. КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ПЕЧАТИ.
Благодаря появлению цифровой печати стало возможным печатать документы или книги по требованию (Print on Demand - POD). Печатается столько документов, сколько их заказали в данный момент, причем с очень хорошим качеством. Это позволяет избавиться от складов и от неликвидов. Кроме того, документ печатается в том месте, где он требуется. Таким образом, отпадает необходимость в транспортировке на значительные расстояния больших объемов готовой продукции.
При такой печати очень критично, чтобы печатающая машина не простаивала в ожидании, когда программа успеет подготовить ей очередной лист для печати.
С этой целью поступивший на печать документ предварительно обрабатывают и записывают в буферную память. Объем такой памяти ограничен и его не хватает для записи больших документов, например, книг.
В этом случае документ предварительно обрабатывается, и определяются повторяющиеся места они и записываются в буферную память. Они, как правило, занимают не много места в памяти компьютера. Эти записи вызываются в момент, когда они необходимы для печати. Таким образом, выполняется часть процесса обработки информации заранее, что позволяет сократить общее время печати.
- ЗАРАНЕЕ РАССТАВИТЬ ОБЪЕКТЫ.
ПРИМЕР 7.74. СТРОИТЕЛЬСТВО ДОМОВ.
Раньше панели для строительства домов привозили заранее и их складировали. Для этого нужно было иметь дополнительные площади. Кроме того, панели могли повредиться из-за плохой погоды или небрежного обращения.
Ввели способ строительства «с колес». Панели привозили точно в то время, когда они нужны. Их выгружали и тут же ставили на место.
Приведем примеры на другие способы сокращения времени проведения процесса.
Опишем идеализацию ПРОЦЕССА СВАРКИ.
7.2.9.2.2. Встречное выполнение процессов
ПРИМЕР 7.75. СВАРКА ЛИСТОВ.
При сварке листов процесс будет идти быстрее, если его вести с двух сторон НАВСТРЕЧУ друг другу[314 - А. с. 988 490, 1 234 095.]. Можно двигать навстречу друг другу лист и дугу[315 - А. с. 1 031 679.].
7.2.9.2.3. Разбиение процесса на отдельные операции.
ПРИМЕР 7.76. СВАРКА ЛИСТОВ.
Процесс сварки будет идти быстрее, если будут использоваться не два, а большее количество электродов, которые попарно двигаются навстречу друг другу[316 - А. с. 303 158.].
7.2.9.2.4. Замена механического движения на полевое
ПРИМЕР 7.77. СВАРКА ЛИСТОВ.
Можно вообще не тратить время на перемещение электродов, если их расставить заранее в нужном месте на расстоянии, меньшем, чем тепловое пятно. Каждый из электродов подсоединяется к источнику питания и последовательно включается. Таким образом, дуга движется, а электроды стоят на месте[317 - А. с. 285 740.].
7.2.9.2.5. Использование имеющихся ресурсов
ПРИМЕР 7.78. КАК ОТЫСКАТЬ В СТЕНЕ ТРАССУ СКРЫТОЙ ПРОВОДКИ?
Это можно осуществить при помощи приемника. Для этого в розетку нужно включить какой-нибудь слабый источник помех, например, электробритву с отсоединенным помехозащитным фильтром. Приемник настроить в средневолновом диапазоне (но не на станцию) и начать водить им вдоль стены. При пересечении трассы проводки треск из динамика будет усиливаться.
7.2.10. АНТИИДЕАЛЬНОСТЬ
АНТИИДЕАЛЬНОСТЬ - тенденция, противоположная закону увеличения степени идеальности, т. е. ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ.
В анти-идеальной системе количество функций стремится к нулю, а для достижения поставленной цели не считаются с затратами времени и средств. Антиидеальная система может причинять вред.
Часто в антиидельной системе стремятся осуществить максимально возможное качество выполнения функции, не считаясь с затратами, а возможно, и с причиняемым вредом (нежелательным эффектом).
СТЕПЕНЬ АНТИИДЕАЛЬНОСТИ можно представить в виде формулы (7.6):
Степень антиидеальности
где
I ANTY -степень антиидеальности(безразмерная величина);
F -выполняемая функция или полезный эффект;
P -вредный эффект, затраты;
I -номер функции;
N - количество функций.
Частично эта тенденция была сформулирована в п. 6.3.3.1, как закон избыточности.
Идеальность нацелена на уменьшение избыточности.
АНТИИДЕАЛЬНОСТЬ - это СУПЕРИЗБЫТОЧНОСТЬ.
Антиидеальные системы характерны для достижения политических и военных целей, для создания военной техники и средств безопасности, в частности, для борьбы с террором, для создания уникальных объектов и престижа.
Войны - уникальный пример антиидеальности, так как иллюстрирует одновременно очень большие затраты и нанесение колоссального вреда.
Уникальные объекты, предметы роскоши и престижа, помимо их основного назначения, можно рассматривать как примеры антиидеальности, особенно если учесть затраченные на их создание материальные и людские ресурсы.
ПРИМЕР 7.79. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
Пример антиидеальности - заводы, загрязняющие окружающую среду.
Таким образом, закон антиидеальности проявляется при достижении целей, где не считаются с затратами или причинением вреда. Развитие товаров массового производства и массовых технологий подчиняется закону стремления к идеальной системе.
7.2.11. Резюме: направления и пути идеализации
Кратко опишем направления и пути ИДЕАЛИЗАЦИИ.
- НАПРАВЛЕНИЯ ИДЕАЛИЗАЦИИ.
Идеализация идет в двух направлениях:
- СУЖЕНИЕ ЗОНЫ рассмотрения технической системы: ИДЕАЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА > РАБОЧИЙ ОРГАН > ФУНКЦИЯ, которую он исполняет, т. е. система сводится к нулю.
- РАСШИРЕНИЕ ЗОНЫ рассмотрения технической системы: рассматривается ФУНКЦИЯ СИСТЕМЫ, ФУНКЦИЯ НАДСИСТЕМЫ и т. д. вплоть до ПОТРЕБНОСТИ. В этом направлении можно рассматривать другие альтернативные пути удовлетворения выявленной потребности. Таким образом, находятся принципиально новые пути решения.
- СТЕПЕНИ ИДЕАЛИЗАЦИИ.
- СИСТЕМА ПОЯВЛЯЕТСЯ В НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НУЖНОМ МЕСТЕ.
- СКЛАДНЫЕ ОБЪЕКТЫ.
- НАДУВНЫЕ ОБЪЕКТЫ.
- СМЕННЫЕ ЧАСТИ.
- САМОИСПОЛНЕНИЕ.
- МЕХАНИЗАЦИЯ.
- АВТОМАТИЗАЦИЯ.
- КИБЕРНЕТИЗАЦИЯ.
- ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМА - ФУНКЦИЯ.
- ОТКАЗ ОТ ФУНКЦИИ (ФУНКЦИЯ СТАНОВИТСЯ НЕ НУЖНОЙ).
- ПУТИ ИДЕАЛИЗАЦИИ.
- СОКРАЩЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ ИЛИ ПРОЦЕССОВ.
- УВЕЛИЧЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ВЫПОЛНЯЕМЫХ ФУНКЦИЙ.
- УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕНИЯ ФУНКЦИИ.
- СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ.
- УСТРАНЕНИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ.
- СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПУТЕЙ ИДЕАЛИЗАЦИИ.
- УВЕЛИЧЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ.
- ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРЕССИВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛОВ, ПРОЦЕССОВ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОДНОРАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ.
- ПРИМЕНЕНИЕ МОДУЛЬНОГО ПРИНЦИПА И БЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОРОГОСТОЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ ТОЛЬКО В НЕОБХОДИМЫХ МЕСТАХ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОВ И ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ И МЕХАНИЗМОВ ИХ ИСПОЛНЕНИЯ.
АНТИ-ИДЕАЛЬНОСТЬ -тенденция, которая для достижения целей не считаются с большими затратами и, возможно, причинением значительного вреда.
7.3. Закон неравномерности развития частей системы
«РАЗВИТИЕ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ ИДЕТ НЕРАВНОМЕРНО»
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[318 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. - М.: Сов. Радио, 1979. - Кибернетика, С. 126.]
ЗАКОН НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ является одним из основных законов эволюции технических систем.
Рис. 7.54. Структура законов эволюции технических систем
РАЗВИТИЕ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ ИДЕТ НЕРАВНОМЕРНО; ЧЕМ СЛОЖНЕЕ СИСТЕМА, ТЕМ НЕРАВНОМЕРНЕЕ РАЗВИТИЕ ЕЕ ЧАСТЕЙ.
Этот закон был сформулирован Г. Альтшуллером в середине
1970-х гг.[319 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. О законах развития технических систем. - Баку, 20.01.1977 АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 126.].
Развитие отдельных частей системы идет неравномерно. Одни части развивают больше, а другие - меньше или совсем не развивают. Особенно это характерно для сложных систем. Вследствие чего, появляются противоречия. Выявление и разрешение противоречий в ТРИЗ осуществляются с помощью алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ).
Изменение может касаться как основной части системы (рабочего органа), так и других ее частей. Чаще всего развитие осуществляется вследствие необходимости улучшить какой-то параметр системы. Развитие одной части создает несогласованность в системе и вызывает появления противоречия. Постепенно меняются и другие части системы, что, в конце концов, приводит к полной замене всей системы. Затем все начинается заново.
ПРИМЕР 7.80.КОМПЬЮТЕР.
В современных компьютерах наиболее быстро развивается процессор (рабочий орган компьютера) и значительно меньшими темпами развивается блок питания. Он по-прежнему остается большой по габаритам и массе по сравнению с процессором. Один из видов разрешения этого противоречия переход к мини-компьютерам. Они используют малые напряжения и токи и для их питания используются небольшие аккумуляторы. Тем не менее, объем и вес аккумулятора значительно больше процессора.
ПРИМЕР 7.81.ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ.
В штангенциркуле (рис. 7.50) рабочий орган (губки) остается неизменным, а снятие показателей менялось от обычной шкалы с нониусом (рис. 7.50) к циферблату (рис. 7.51) и цифровому (рис. 7.52). Явное несоответствие способа измерения (механический) с индикатором измерения (цифровой). Точность измерения не повышается (остается неизменной), а только улучшилось удобство снятия показателей.
Рис. 7.50. Штангенциркуль (колумбус)
1.штанга, 2. подвижная рамка, 3. шкала штанги, 4. губки для внутренних измерений, 5. губки для наружных измерений, 6. линейка глубиномера, 7. нониус, 8. винт для зажима рамки.
Рис. 7.51. Штангенциркуль с циферблатом
Рис. 7.52. Штангенциркуль с цифровым индикатором
Безусловно, изменения нужно было начинать с изменения принципа действия рабочего органа, например, использовать лазер. Лазерное измерение позволяет измерять с точностью 0,03% и величины от нескольких микрон до километров.
ПРИМЕР 7.82.ЩИТ И МЕЧ.
В военном деле идет постоянное противостояние щита и меча (средств защиты и нападения). Они развиваются неравномерно. Известны случаи, когда сначала развивались средства нападения, а затем придумывали против них средства защиты, и наоборот.
Давно придумали безопасные бункеры, которые спасают от всех средств нападения и достаточно недавно в США разработали умную бомбу (GBU-39), способную пробивать толщу бетона и взрываться в бункере (рис. 7.53).
Рис. 7.53. Умная бомба GBU-39/B
GBU-39 (Guided Bomb Unit) - управляемая высокоточная авиабомба класса SDB (Small Diameter Bomb). Она способна пробивать бетонные стены бункеров или ангаров. Конструкция имеет раскладывающие в воздухе крылья и хвостовое оперение, что существенно увеличивает дальность поражения. Находится на вооружении армии США с сентября 2006 г.
ПРИМЕР 7.83.РАЗВИТИЕ ОБЩЕСТВА.
Общество развивается неравномерно. Появились богатые и бедные классы, что приводит к недовольствам, забастовкам и революциям.
ПРИМЕР 7.84.РАЗВИТИЕ ЭКОНОМИКИ.
Отдельные части экономики развиваются неравномерно. В связи с этим появляются экономические и финансовые кризисы. Одна из причин таких кризисов - чрезмерное раздувание цен.
Продемонстрируем это на истории с тюльпанами в Голландии почти 400 лет тому назад.
Тюльпаны впервые появились в Западной Европе в середине XVI в. Особенно они полюбились амстердамским богачам, которые привозили их из Константинополя. Через некоторое время всякий уважающий себя богатей должен был иметь коллекцию тюльпанов. Потом страсть к тюльпанам охватила представителей среднего класса, а к 1634 г. тюльпаны покупали все голландцы. Стало хорошим тоном украшать свой сад или клумбу тюльпанами.
Многие голландцы стали покупать луковицы тюльпанов, чтобы с выгодой вложить деньги. Цены на них становились все выше. Возник эффект положительной обратной связи. Цены баснословно росли…
В 1636 г. вся страна ринулась в спекуляцию. Многие обогатились.
Но в ноябре 1636 г. цены на тюльпаны стали резко снижаться. Мыльный пузырь лопнул[320 - МАККЕЙ Ч. НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЗАБЛУЖДЕНИЯ И БЕЗУМСТВА ТОЛПЫ: Пер. с англ. - М.: Издательский Дом «Альпина», 1988. - 333 с.].
Такая же картина была характерна для кризиса хай-тека в 2000 г. В высокие технологии стали вкладывать все большие средства и индекс на бирже высокотехнологичных компаний NASDAQ стал значительно увеличиваться, что привлекало еще большие вливания финансов. Стоимость ценных бумаг значительно отличалась от истинных цен. Мыльный пузырь (иногда это явление называют «экономический пузырь») рос и 14 апреля лопнул - произошло значительное падение индекса NASDAQ. Это было начало кризиса.
Подобный кризис был и в 2007 году.
СЛЕДСТВИЕ ИЗ ЗАКОНА НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ:
СИСТЕМЫ И ИХ ЧАСТИ ДОЛЖНЫ РАЗВИВАТЬСЯ РАВНОМЕРНО, ЖЕЛАТЕЛЬНО С ОДНОЙ СКОРОСТЬЮ И ИМЕТЬ ОДИНАКОВЫЙ УРОВЕНЬ РАЗВИТОСТИ.
В связи с этим мы говорим о ЗАКОНЕ СБАЛАНСИРОВАННОГО РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ.
7.4. Закон изменения степени управляемости и динамичности
…ДИНАМИЗАЦИЯ - УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЗАКОН, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ВСЕХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ДАЖЕ ТАКИХ, КОТОРЫЕ ПО САМОЙ СВОЕЙ ПРИРОДЕ, КАЗАЛОСЬ БЫ, ДОЛЖНЫ ОСТАВАТЬСЯ ЖЕСТКИМИ.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[321 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, С. 59.]
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 7.4
7.4.1.ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
7.4.2.ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ
7.4.3.ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ
7.4.4.НАПРАВЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ
7.4.5.ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ
7.4.1.ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ является основным из законов эволюции технических систем
(рис. 7.54).
Рис. 7.54. Структура законов эволюции технических систем
Онсодержит две тенденции: УВЕЛИЧЕНИЯ и УМЕНЬШЕНИЯуправляемости и динамичности.
Основная из этих тенденций - это УВЕЛИЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ. Вторая тенденция - вспомогательная. Особенности их применения будут изложены ниже.
УВЕЛИЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ и ДИНАМИЧНОСТИ - две взаимосвязанные тенденции, позволяющие увеличить степень идеальности системы.
- БОЛЕЕ ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМАдолжна бытьБОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМОЙи БОЛЕЕ ДИНАМИЧНОЙ.
- БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМАЯ СИСТЕМАдолжна бытьБОЛЕЕ ДИНАМИЧНОЙ.
- ДИНАМИЧНАЯ СИСТЕМАможет приспосабливаться к внешним и внутренним изменениям, меняя своиПАРАМЕТРЫ, СТРУКТУРУ И ФУНКЦИИ:
- В ПРОСТРАНСТВЕ;
- ВО ВРЕМЕНИ;
- ПО УСЛОВИЮ.
ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИзаключается в том, что ЛЮБАЯ СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СТРЕМИТСЯ СТАТЬ БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМОЙ И БОЛЕ ДИНАМИЧНОЙ, Т. Е. СИСТЕМА ДОЛЖНА ПОВЫШАТЬ СВОЮ СТЕПЕНЬ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ.
7.4.2. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ
7.4.2.1. Определения
РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ИДЕТ В НАПРАВЛЕНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ.
Система может быть управляемой тогда и только тогда, когда она содержит в себе элементы способные ВОСПРИНИМАТЬ УПРАВЛЯЮЩИЕ СИГНАЛЫ, ПРЕОБРАЗОВЫВАТЬ их в управляющие воздействия и адекватно воспринимать ИНФОРМАЦИЮ О ВНУТРЕННИХ ИЗМЕНЕНИЯХ в системе и ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ на нее. Это свойство часто называют ОТЗЫВЧИВОСТЬЮ.
Управление системой может осуществляться:
- НЕ АВТОМАТИЧЕСКИ (вручную) и АВТОМАТИЧЕСКИ;
- НЕПОСРЕДСТВЕННО и ДИСТАНЦИОННО;
- по ПРОВОДАМ и с помощью БЕСПРОВОДНОЙ связи.
ОбщаяТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ (рис. 7.55) - переход:
- от НЕУПРАВЛЯЕМОЙк УПРАВЛЯЕМОЙ СИСТЕМЕ;
- НЕАВТОМАТИЧЕСКОГО (ручного) УПРАВЛЕНИЯ к АВТОМАТИЧЕСКОМУ;
- ПРОВОДНОГОУПРАВЛЕНИЯ к БЕСПРОВОДНОМУ;
- НЕПОСРЕДСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯк ДИСТАНЦИОННОМУ.
Рис. 7.55. Общая тенденция увеличения степени управляемости
ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ также называют ЗАКОНОМ УВЕЛИЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ НАСЫЩЕННОСТИ или ЗАКОНОМ ВЫТЕСНЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, так как увеличение управляемости системы уменьшает степень участия человека в работе технической системы.
Мы рассматривали следствия этого закона при рассмотрении степеней идеализации (п. 7.2.2):
- система появляется в НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НУЖНОМ МЕСТЕ;
- система все делает САМА - САМОИСПОЛНЕНИЕ (рис. 7.56):
- МЕХАНИЗАЦИЯ;
- АВТОМАТИЗАЦИЯ;
- КИБЕРНЕТИЗАЦИЯ(интеллектуализация).
Рис. 7.56. Уменьшение участия человека в работе технической системы
ПРИМЕР 7.85.ОБРАБОТКА ЗЕМЛИ.
Сначала первобытный человек копал землю ногтями, затем взял заостренный камень - это замена человека в виде РАБОЧЕГО ОРГАНА. Ногти заменили камнем.
В дальнейшем камень привязали к палке. Замена на уровне СВЯЗЕЙ (трансмиссии). Инструмент копания усовершенствовался.
Далее человек стал использовать животных, как ИСТОЧНИК И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ. Источник и преобразователь энергии совершенствовался - стали использовать трактор. Управление трактором выполнял человек.
Имеются попытки создать автоматизированный трактор. Он передвигается по программе и использует GPS. Это период автоматизации. Замена человека на уровне СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ. Программу пишет и вводит в машину человек.
Следующим этапом - программа создается и изменяется программой. Трактор будет самостоятельно знать, когда и что необходимо сеять, и собирать плоды. Все процессы будут происходить без участия человека. Это этап КИБЕРНЕТИЗАЦИИ (интеллектуализации).
7.4.2.2. Неуправляемая система
ПРИМЕР 7.85.ЗОНТИК.
Родиной зонтика исторически считают Китай, Египет или Индию, где он, являлся привилегией царей и вельмож. Изобретение датируется XI в. до н. э. Первоначально он применялся исключительно в качестве защиты от солнца. И весил более 2 кг, а длина ручки была около 1,5 м.
Первые зонты имели один недостаток - они не были складными, т. е. имели только одно устойчивое состояние - открытое.Соответственно, это была неуправляемая система - независимо от наличия дождя или прямых солнечных лучей зонтик сохранял свои внушительные размеры.
7.4.2.3. Управляемая система
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ[322 - АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ -БСЭ совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления.
Цель управления - это изменение выходной величины управляемого объекта.
ТЕНДЕНЦИЯ ПЕРЕХОДА ОТ НЕУПРАВЛЯЕМОЙ К УПРАВЛЯЕМОЙ СИСТЕМЕ показана на рис. 7.57. Она представляет собой:
Переход от НЕУПРАВЛЯЕМОЙ СИСТЕМЫ к УПРАВЛЕНИЮ ПО РАЗОМКНУТОМУ КОНТУРУ, затем к переходу к СИСТЕМЕ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, к АДАПТИВНОЙ (САМОНАСТРАИВАЮЩЕЙСЯ) СИСТЕМЕ, к САМООБУЧАЕМОЙ и САМООРГАНИЗУЮЩЕЙСЯ СИСТЕМЕ и, наконец, к САМОРАЗВИВАЮЩЕЙСЯ и САМОВОСПРОИЗВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЕ.
Рис. 7.57. Переход от неуправляемой системы к управляемой
7.4.2.3.1. Управление по разомкнутому контуру
УПРАВЛЕНИЕ ПО РАЗОМКНУТОМУ КОНТУРУ осуществляется без знаний о текущем состоянии об управляемом объекте. При таком управлении чаще всего управление ведется по жесткой программе, без анализа каких-либо факторов в процессе работы, либо измеряют и компенсируют главные из возмущений.
Для этого вида управления характерно отсутствие обратной связи, с помощью которой можно получить информацию о том, что происходит в объекте управления.
Структурная схема системы управления по разомкнутому контуру показана на рис. 7.58. Устройство управления воздействует на объект управления по программе, находящейся в задающем устройстве. На объект управления могут воздействовать возмущения. Некоторые системы по разомкнутому циклу измеряют главные из возмущений и компенсируются.
Рис. 7.58. Система управления по разомкнутому контуру
Этот вид управления достаточно примитивен, но часто исполнительные устройства просты, надежны и дешевы. По такому принципу работают примитивные автоматы и конвейерные линии.
УСЛОВИЯ ПРЕДПОЧТЕНИЯУПРАВЛЕНИЯ ПО РАЗОМКНУТОМУ КОНТУРУ управлению по замкнутому контуру:
- не нужны высокоточные операции;
- система может работать удовлетворительно без гарантии изменений, которые происходят в объекте управления.
Приведем примеры систем, работающих по разомкнутому циклу.
ПРИМЕР 7.86.СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА.
Переключение команд в стиральной машине осуществляется по определенной программе.
ПРИМЕР 7.87.СИЛЬФОН.
В сильфоне (рис. 7.59), заполненном жидкостью, входным сигналом является теплота. Жидкость и окружающая ее оболочка вместе с сильфоном представляют собой датчик и усилитель.
Выход системы - это стержень или подвижный рычаг.
Существенным для этой системы является довольно высокие значения движущей силы и длинный ход, который можно получить на выходе: обычный показатель - от полукилограмма до нескольких килограммов в зависимости от размера сильфона. А ход может изменяться в диапазоне от миллиметров до нескольких сантиметров. По своей сути это практичный вариант исполнительного устройства с прямым линейным приводом без двигателей или электроэнергии.
Сравнивая схему управления и устройство системы, наглядно видно, что сильфон является физическим представлением системы управления по разомкнутому контуру.
Рис. 7.59. Сильфон
ПРИМЕР 7.88.СИСТЕМА ПРИЖАТИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАСТИНЫ.
Для прижатия полупроводниковой пластины во время обработки используют сильфон (рис. 7.60). Он растягивается и сжимается по мере изменения давления, находясь в одном из двух состояний - сжатом или растянутом. Обработка пластины ведется в вакууме, сильфон растягивается, выдвигая зажим, который прижимает пластину. Когда камера открывается, в ней оказывается атмосферное давление, сильфон сжимается, отодвигая зажим и высвобождая пластину.
Рис. 7.60. Система прижатия полупроводниковой пластины
Это система работает по разомкнутому контуру. В ней нет обратной связи, чтобы удостовериться, что зажим был приведен в действие. Исключена необходимость размещения внутри камеры датчиков, приводов и устройства вывода из нее подводов. Система проста и надежна.
ВИД СИСТЕМ, где ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ УПРАВЛЕНИЕ ПО РАЗОМКНУТОМУ КОНТУРУ:
- чаще всего механические системы;
- системы, допускающие их корректировку оператором для компенсации ошибок;
- системы, предназначенные для работы продолжительное время с минимальным вниманием оператора;
- системы, не требующие повторной калибровки;
- системы, простые по функциям и в конструкции системы, в которых отдельные компоненты выполняют многочисленные задачи;
- системы, непрерывно работающие даже без необходимости;
- системы, в которых стоимость важнее точности.
7.4.2.3.2. Система с обратной связью
СИСТЕМА С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ представляет собой систему, работающую по замкнутому контуру. В такой системе осуществляется регулирование по отклонению, а цепь прохождения сигналов образует замкнутый контур, включающий объект управления и управляющее устройство.
ПРИМЕР 7.89.ВОДОПРОВОДНЫЙ КРАН.
При мытье рук сначала включают кран, а потом используют мыло. Во время мытья расходуется много лишней воды. Как сократить расходы?
Существуют системы, выдающие определенную порцию воды, - это управление по разомкнутому циклу.
Выпускается водопроводный кран, в нижней части которого имеются излучатель и приемник инфракрасного излучения. При поднесении рук под кран включается вода (рис. 7.61). Когда руки убираются из-под крана - вода выключается. Такой кран сберегает много воды и окупается в течение шести месяцев[323 - CENTRAL BRASS MANUFACTURING.Design News, 1989, vol. 44, No.22. «Energy», No. 11, 1989. USA.]. Это пример системы с обратной связью.
Рис. 7.61. Автоматизированный водопроводный кран
Структурная схема системы управления с обратной связью показана на рис. 7.62. Устройство управления воздействует на объект управления посредством сигнала (управляющего воздействия) в соответствии с ошибкой управления, которая вырабатывается в результате сравнения сигнала обратной связи с задающим воздействием. На объект управления могут воздействовать возмущения.
Рис. 7.62. Система управления с обратной связью
где кружок с крестиком - сумматор.
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ - это процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы. На вход системы подается сигнал, являющийся функцией выходного сигнала. Часто это делается преднамеренно, чтобы повлиять на динамику функционирования системы.
Различают ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ и ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ обратную связь.
7.4.2.3.2.1. Отрицательная обратная связь
ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ - это тип обратной связи, при которой входной сигнал системы изменяет таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Отрицательная обратная связь компенсирует отклонения управляемой величины от желаемых значений вне зависимости от причин, вызвавших эти отклонения. Таким образом, на вход системы подается инвертируемый выходной сигнал, сигналы вычитаются, уменьшая ошибку управления.
Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.
На рис. 7.63 ЗАТЕМНЕННАЯ часть сумматора обозначает, что он является ИНВЕРТОРОМ (сигнал вычитается).
Рис. 7.63. Система управления с отрицательной обратной связью
Примером отрицательной обратной связи является любая система автоматического управления и регулирования, следящая система.
ПРИМЕР 7.90.ИНВЕРТОР.
Простейший пример отрицательной обратной связи - это ИНВЕРТОР или ИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ (рис. 7.64). Он выполнен на операционном усилителе (ОУ). Обратная связь подается через сопротивление R3 на инвертирующий вход (он обозначается кружочком), при этом фаза выходного сигнала сдвигается относительно входного на 180?, поэтому обратная связь ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ.
Рис. 7.64. Схема инвертора (инвертирующего усилителя)
ОУ - операционный усилитель, R1, R2, R3 - сопротивления.
ПРИМЕР 7.91.АВТОПИЛОТ.
Автопилот предназначен для автоматического управления самолетом в пространстве. Он содержит практически идентичные каналы управления по направлению (курсу) в горизонтальной плоскости, по крену (повороту вокруг продольной оси), тангажу (движение в вертикальной плоскости - повороты с носа на корму) и высоте. Рассмотрим канал управления по курсу.
Устройство канала управления самолетом по курсу изображено на рис. 7.65 а.
Схема системы управления представлена на рис. 7.65 б.
Объектом управления является корпус самолета 1. Сигнал о текущем направлении самолета получают с датчика направления. Обычно для этого используют гироскоп 2, который сохраняет неизменное положение в пространстве. Сигнал разности между текущим положением самолета и показаниями гироскопа подается на суммирующее устройство 3, где происходит сравнение данного сигнала с заданным направлением, соответствующим режиму полета. Разница между этими сигналами (рассогласование) усиливается 4 и поступает на исполнительное устройство 5 (двигатель), которое поворачивает руль направления 6, а он разворачивает самолет.
Рис. 7.65. Система управления самолетом по курсу
ПРИМЕР 7.92.ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ.
Повышение (или понижение) температуры тела человека регистрируется терморецепторами в коже и гипоталамусе, вызывая в мозгу сигнал отрицательной обратной связи, вызывающий понижение (или повышение) температуры.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШАЕТСЯ, ЕСЛИ УПРАВЛЕНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ НЕ ТОЛЬКО ПО УПРАВЛЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЕ, НО И ПО ЕЕ ПРОИЗВОДНЫМ И ИНТЕГРАЛУ.
ПРОИЗВОДНАЯ ПОЗВОЛЯЕТ РАНЬШЕ РЕАГИРОВАТЬ НА ИЗМЕНЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ, А ИНТЕГРАЛ ПОЗВОЛЯЕТ УЧЕСТЬ ПРЕДЫДУЩИЕ ИЗМЕНЕНИЯ.
7.4.2.3.2.2. Положительная обратная связь
ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ - это тип обратной связи, при которой изменение выходного сигнала системы усиливается за счет складывания с входным сигналом, способствуя дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.
Системы с сильной положительной обратной связью неустойчивы, в них возникают незатухающие колебания (автоколебания).
Положительная обратная связь используется, например, в УСИЛИТЕЛЯХ, ГЕНЕРАТОРАХ, ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯХ и т. п.
ПРИМЕР 7.93.ГЕНЕРАТОР.
Простейший пример положительной обратной связи - это ГЕНЕРАТОР.На схеме (рис. 7.66) генератор выполнен на операционном усилителе (ОУ). Обратная связь подается через сопротивление R3 на положительный вход, при этом входной и выходной сигналы складываются, усиливая выходной сигнал. Поэтому обратная связь ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ.
Рис. 7.66. Схема генератора
ОУ - операционный усилитель, R1, R2, R3 - сопротивления
ПРИМЕР 7.94.ВОЗБУЖДЕНИЕ.
Реакция возбуждения нервной системы является примером положительной обратной связи. Если не срабатывает отрицательная обратная связь, то организм перевозбуждается, что может привести к болезням или летальному исходу.
Вместе с тем положительная обратная связь выводит организм из застоя - переводит его на новый уровень, например, помогает в творчестве.
ПРИМЕР 7.95.ИНФЛЯЦИОННЫЕ ОЖИДАНИЯ.
В качестве примера положительной обратной связи рассмотрим проблему инфляционных ожиданий. Рост инфляционных ожиданий вынуждает людей делать больше покупок, чем необходимо. Увеличение спроса приводит к росту цен и усиливает инфляцию, что в свою очередь способствует повышению инфляционных ожиданий.
7.4.2.3.3. Самонастраивающаяся система
САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА - это система, в которой приспособление к случайно изменяющимся условиям обеспечивается автоматическим изменением параметров настройки или путем автоматического поиска оптимальной настройки. Самонастраивающуюся систему также называют АДАПТИВНОЙилиСАМОПРИСПОСАБЛИВАЮЩЕЙСЯ.
В самонастраивающихся системах параметры меняются в более широком диапазоне по сравнению с обычными (не самонастраивающимися) системами, в которых осуществляется первоначальная настройка (создание определенных параметров) при разработке системы. Такие параметры влияют на устойчивость и качество процессов управления. Если эти параметры остаются неизменными, а условия функционирования (характеристики управляемого объекта, возмущающие воздействия) существенно изменяются, то процесс управления может ухудшиться или даже стать неустойчивым. Ручная настройка системы часто оказывается обременительной, а иногда и невозможной. Использование в таких случаях самонастраивающейся системы технически и экономически целесообразно и даже может оказаться единственным способом надежного управления.
Самонастраивающаяся система сохраняет работоспособность даже в условиях непредвиденного изменения свойств управляемого объекта, цели управления или условий окружающей среды посредством смены алгоритмов своего функционирования или поиска оптимальных состояний.
Развитой адаптивной способностью обладают все живые организмы.
ПРИМЕР 7.96.КОММУТАТОР.
Коммутаторы предназначены для подключения и отключения входных сигналов. Они широко используются в серверах, чтобы повысить производительность пропускания каждого из каналов (портов). Каждый из портов имеет определенную скорость пропускания информации, что ограничивает общую производительность ее прохождения.
Компания IBM разработала коммутатор с самонастраивающимися портами, способными автоматически выбирать наибольшую скорость пропускания информации без блокировки каналов.
ПРИМЕР 7.97.«УМНЫЕ» КРОССОВКИ.
Компания Adidas создала кроссовки снабженными микропроцессорами, датчиками и микромотором (рис. 7.67). Кроссовок адаптируется под почву, меняя амортизационные характеристики подметки. Кроссовки сами приспосабливаются к габаритам бегуна и длине его шага, выбирают оптимальную упругость для любого покрытия - от твердого до пересеченной местности и от сухих улиц до влажного океанского берега. Вес кроссовок составляет 400 граммов, из которых на «электронно-мозговую» часть приходится всего 40 граммов. Через каждые 100 ч необходимо менить батарейку.
Рис. 7.67. «Умные» кроссовки
7.4.2.3.4. Самообучающаяся система
САМООБУЧАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА - это система, алгоритм функционирования которой совершенствуется путем самообучения в процессе работы, улучшая функционирование системы.
ПРИМЕР 7.98.ВЫЯВЛЕНИЕ ПОДОЗРИТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ.
Ученые американского университета штата Огайо разрабатывают систему, которая сможет автоматически выявлять факты подозрительного поведения людей на улицах.
Самообучающаяся система сможет распознавать в видеопотоке странные действия людей и машин, отслеживать выбранные объекты и при необходимости информировать полицию или скорую помощь.
На протяжении нескольких месяцев она накапливает сведения о типовых маршрутах передвижения по контролируемой улице и способна, например, отличать граждан, спешащих на работу, от заблудившихся подростков.
ПРИМЕР 7.99.ПОИСКОВЫЕ СИСТЕМЫ.
Информацию в Интернете ищут с помощью специальных поисковых систем, например, поисковой машины Google, которая обрабатывает в месяц более 40 млрд. запросов. Программа поисковой машины самостоятельно изучает запросы и впоследствии предоставляет клиентам информацию, более подходящую для каждого из них. Например, предоставляет информацию, к которой чаще всего обращаются.
7.4.2.3.5. Самоорганизующаяся система
САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ СИСТЕМА - это система, которая способна синтезировать модель структуры системы в зависимости от ее предназначения и окружающих ее условий. Она разрабатывает алгоритм работы системы, проектируя систему управления, и по синтезируемой модели создает саму систему из имеющихся элементов. Такая система способна перестроить структуру системы, чтобы приспособиться к внутренним или внешним изменениям.
В простейшем случае система способна изменить связи между подсистемами, а в сложнейшем случае заменять, добавлять или изменять подсистемы для создания структуры, способной наилучшим образом выполнить необходимые функции.
Основное отличие самоорганизующейся системы от самонастраивающейся системы заключается в том, что в первой в процессе приспособления преобладают качественные изменения, а во второй - количественные.
ПРИМЕР 7.100.САМООРГАНИЗУЮЩИЙСЯ РОБОТ.
В лаборатории вычислительного синтеза Корнельского университета (США) разработали опытный образец робота (рис. 7.68), способного синтезировать свою структуру в зависимости от окружающих его условий и обстоятельств и воспроизвести себя из универсальных элементов - кубиков (рис. 7.68а).
На поверхности кубиков имеются электромагниты, с помощью которых они могут соединяться и разъединяться друг с другом; питание подводится через контакты на поверхности монтажного стола.
Каждый куб разделен пополам по диагонали на две части, которые способны вращаться относительно друг друга. При этом робот, составленный из множества кубиков, воспроизводит сам себя. Так, трехмодульный робот способен воспроизвести себя в течение одной минуты.
Процесс происходит так. Робот изгибается, ставит свой собственный куб на стол и надстраивает его новым кубом, который подают люди. При этом новый робот помогает в комплектации его собственной конструкции.
Первоначально робот создает свою модель и по ней синтезирует систему управления, что осуществляется в результате ограниченного количества физических экспериментов (это поисковая самонастраивающаяся система).
Алгоритм работы робота позволяет ему функционально компенсировать механические повреждения в результате коррекции собственной модели.
Рис. 7.68. Самоорганизующийся робот
7.4.2.3.6. Саморазвивающаяся система
САМОРАЗВИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА - это самообучающаяся система, способная не только накапливать знания, но и развивать себя в соответствии с поставленными целями.
ПРИМЕР 7.101.САМОРАЗВИВАЮЩАЯСЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА.
В патенте США 5 072 406 описана саморазвивающаяся компьютерная система, память которой содержит блоки инструкций, специальных знаний и базовых данных. Блок специальных знаний включают знания конкретной области и стратегию их использования. Блок базовых данных включает знания по использованию инструкций.
При поступлении входного сигнала он обрабатывается и перепроверяется по всем блокам с учетом имеющихся инструкций и базовых данных, вырабатывая выходной сигнал. При выявлении новых знаний они заносятся в блок специальных знаний. В процессе деятельности блок специальных знаний может изменять инструкции, постоянно развивая компьютерную систему.
ПРИМЕР 7.102.САМОРАЗВИВАЮЩИЙСЯ РОБОТ.
В швейцарском университете Чалмер (Chalmers) создали робот HR-2 (рис. 7.69). Он обладает 22 степенями свободы, что позволяет ему легко перемещаться и копировать движения человека. Робот имеет объемное зрение, делая возможным координировать движения рук. Он повторяет показанное ему движения рук. Искусственный мозг обладает развитой нейронной сетью. Робот способен различать лица людей и говорить. Он самообучается и саморазвивается.
Рис. 7.69. Саморазвивающийся робот HR-2
7.4.2.37. Самовоспроизводящаяся система
САМОВОСПРОИЗВОДЯЩАЯСЯ СИСТЕМА - это самоорганизующаяся, саморазвивающаяся система, способня создать подобную себе систему.
Основное отличие самовоспроизводящейся системы от самоорганизующейся системы заключается в том, что в первой используются готовые подсистемы, а во второй - их изготовляет сама система.
Самовоспроизводящиеся системы, прежде всего, характерны для живых организмов. Клетка сама себя воспроизводит. Не малую роль в этом играют стволовые клетки.
ПРИМЕР 7.103. СТВОЛОВАЯ КЛЕТКА.
Стволовые клетки - это особые клетки живых организмов (клетки-родоначальницы), каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться[324 - ДИФФЕРЕНЦИРОВКА КЛЕТОК - процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Фенотип клеток есть результат координированной согласованной функциональной активности определенного набора генов.]) особым образом (т. е. получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка). Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма: кожным, нервным, клеткам крови и т. д.
Они способны асимметрично делиться, из-за чего при делении образуется клетка, подобная материнской (САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ), а также новая клетка, которая способна дифференцироваться.
Иерархия стволовых клеток показана на рис. 7.70.
Рис. 7.70. Иерархия стволовых клеток
ПРИМЕР 7.104.САМОВОСПРОИЗВОДЯЩАЯСЯ МАШИНА.
Доктор Adrian Bowyer из университета Ванны в Великобритании разработал машину RedRap (Replicating Rapid-prototyper), которая 29 мая 2008 г. в 14:00 воспроизвела свою копию (рис. 7.71). Пластмассовые детали для этой машины изготовлялись на
3D-принтере, встроенном в машину.
Рис. 7.71. Самовоспроизводящаяся машина (слева) и ее копия (справа)
7.4.3. УМЕНЬШЕНИЕ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ УМЕНЬШЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ указывает на тенденцию создания простых приспособлений без механизации и автоматизации. Эта закономерность противоположена закону увеличения степени управляемости.
ПРИМЕР 7.105.ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ АПЕЛЬСИНОВ.
Он представляет собой только одну деталь, отлитую из пластмассы (рис. 7.72). Инструмент одевается на палец. Полукруглая форма инструмента позволяет легко скользить по поверхности апельсина, а размер и форма ножа легко надрезает кожуру и не портит сердцевину. На конце сделана лопатка, помогающая приподнимать кожицу. Это очень простой, удобный и малогабаритный инструмент. Такого типа инструменты появлялись и в прошлом, например, различные приспособления для открывания консервов и бутылок. Они будут изобретаться и в будущем.
Рис. 7.72. Инструмент для очистки апельсинов
7.4.4. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ
7.4.4.1. Определения
РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ИДЕТ В НАПРАВЛЕНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ.
ДИНАМИЧНАЯ СИСТЕМА может изменять свои ПАРАМЕТРЫ, СТРУКТУРУ (в частности форму), АЛГОРИТМ,ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ и ФУНКЦИИ, чтобы наиболее эффективно достичь поставленную цель и удовлетворить потребность. Динамическая система в своем развитии может менять так же ЦЕЛЬи ПОТРЕБНОСТЬ,приспосабливаясь к внешним и внутренним изменениям.
Изменения могут происходит:
- ВО ВРЕМЕНИ;
- ПО УСЛОВИЮ.
СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАКОНА.
- СТАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СТРЕМЯТСЯ СТАТЬ ДИНАМИЧЕСКИМИ.
- СИСТЕМЫ РАЗВИВАЮТСЯ В СТОРОНУ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ.
ПРИМЕР 7.106.КАТАМАРАН.
Парусные катамараны - суда с двумя корпусами, что повышает их остойчивость (устойчивость) по сравнению с обычными однокорпусными яхтами.
Для увеличения маневренности расстояние между корпусами должно быть, как можно меньше, но это уменьшает остойчивость катамарана при большой волне.
Во времяСПОКОЙНОЙ ПОГОДЫкорпуса катамарана должны быть на НЕБОЛЬШОМ РАССТОЯНИИ, А ПРИ ШТОРМЕ НА БОЛЬШОМрасстоянии.
Корпуса должны иметь возможностьРАЗДВИГАТЬСЯ И СДВИГАТЬСЯ, - быть ДИНАМИЧНЫМ - ИЗМЕНЯТЬСЯв зависимости от состояния моря (штиль или волнение).
Соединение между корпусами сделали подвижное, которое может быть отрегулировано в зависимости от увеличенной маневренности (рис. 7.73).
Рис. 7.73. Катамаран
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПО УСЛОВИЮ(высота волны). СТАТИЧЕСКАЯ система стала ДИНАМИЧЕСКОЙ.
Приведем пример на УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ.
ПРИМЕР 7.107.ЭЛЕКТРОННАЯ КНИГА.
Первоначально книга представляла собой свиток (рис. 7.74а), как правило из папируса или пергамента.
В дальнейшем книги делались из отдельных листков, скрепленных вместе переплетом (рис. 7.74б). Их стало удобнее читать, и они занимали меньше места. Но книги используют бумагу, для получения которой необходимо уничтожать лес. Они много весят, занимают много места на полках и пылятся.
Далее книги слали переводить в электронный вид и читали с экрана компьютера
(рис. 7.74в). Такие книги не использовали бумагу, занимали мало места и не пылились, в одном компьютере можно иметь большую библиотеку, но появились неудобства связанные с процессом чтения, - не везде удобно читать с компьютера, например, в кровати. В дальнейшем появились лэптопы (рис. 7.74г), мини-компьютеры, планшеты и смартфоны (рис. 7.74д). Их легко переносить и читать удобно в любом месте. Смартфоны и планшеты сегодня получили наибольшее распространение.
Общий недостаток компьютеров - не все любят читать с экрана. Кроме того, чтение с экрана портит зрение, так как экран излучает свет, который непосредственно направлен в глаза.
Выпустили электронную книгу (e-book reader), в которую можно загружать много книг (рис. 7.74е).
Такие книги используют электронную бумагу (electronic paper), в которой используются электронные чернила. Электронная бумага отражает свет, так же как обычная книга, поэтому не портит зрение.
Рис. 7.74. Увеличение степени динамичности книги
7.4.4.2. Основная линия увеличения степени динамичности
УВЕЛИЧЕНИЕ ДИНАМИЧНОСТИпроисходит изменением динамичностиПАРАМЕТРОВ, СТРУКТУРЫ, АЛГОРИТМАи ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ, ФУНКЦИИ, ПОТРЕБНОСТИи ЦЕЛИ, которое может происходитьВО ВРЕМЕНИ, В ПРОСТРАНСТВЕи ПО УСЛОВИЮ.
СТЕПЕНЬ ДИНАМИЧНОСТИувеличивается переходом от изменения динамичности ПАРАМЕТРОВк изменению динамичности СТРУКТУРЫ, АЛГОРИТМА, ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ, ФУНКЦИИ, ПОТРЕБНОСТИи ЦЕЛИ.
ОСНОВНАЯ ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИпоказана на рис. 7.75.
Рис. 7.75. Линия увеличения степени динамичности
7.4.4.2.1. Изменение параметров
ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ системы - это наиболее простой способ увеличения степени динамичности системы с целью ее адаптации к внутренним и внешним изменениям.
Изменяться может любой параметр системы, например, электрические параметры (величина тока, напряжения, сопротивления и т. д.), оптические параметры (длина волны, яркость, освещенность и т. д.), акустические параметры (амплитуда и частота звука и т. п.), механические параметры (эластичность, жесткость, вязкость, число степеней свободы и т. д.) и т. д.
ПРИМЕР 7.108.ОПЕРАТИВНЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА - ОЗУ (RAM).
Оперативные запоминающие устройства - ОЗУ (RAM) созданы для хранения цифровой информации. Они работают, пока на микросхему подается питание. После отключения питания информация теряется.
В дальнейшем были созданы динамические ОЗУ (DRAM). С их помощью сократили время обмена информацией (запись и считывание). Динамические ОЗУ построены на электронных приборах с зарядовой связью. Информация хранится на паразитных конденсаторах (емкостях) транзисторов, как пакеты зарядов. Они обладают высокой скоростью обмена информации (пакетов зарядов), но не способны хранить ее длительное время (<1 ms).
Для решения этой проблемы в DRAM осуществляется непрерывная циклическая перезапись (обновление) информации.
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВО ВРЕМЕНИ.
ПРИМЕР 7.109.МОСТ ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ (GATESHEAD MILLENNIUM BRIDGE).
На южном берегу реки Тайн (River Tyne) в Англии, между городами Гейтшед (Gateshead) и Ньюкасл (Newcastle upon Tyne) был построен уникальный пешеходный и велосипедный мост тысячелетия.
Это первый в мире мост с использованием наклонного механизма для прохода кораблей.
Два полукруга конструкции напоминают веки, за это в народе мост называют «Моргающий глаз» (Blinking Eye). Когда по реке идут суда, мост приподнимает нижнее «веко» (рис. 7.76б). Все остальное время оно опущено (рис. 7.76а), и пешеходы легко перебираются с одного берега реки на другой.
Рис. 7.76. Мост Тысячелетия (Gateshead Millennium Bridge)
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПО УСЛОВИЮ(проход судна).
7.4.4.2.2. Изменение структуры
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ системы - это более сложный способдинамизации, чем изменение параметров.
Под изменением структуры мы понимаем и изменение формы объекта.
ПРИМЕР 7.110.АВТОМОБИЛЬ НА ПОВОРОТАХ.
На крутых поворотах (рис. 7.77а) машину заносит, что может привести к аварии. Особенно это актуально для гоночных машин.
Как сделать машину более устойчивой на поворотах?
Шасси автомобиля делают ДИНАМИЧНЫМ. Подвеску делают с шарнирными связями. Автомобиль имеет возможность наклоняться на поворотах (рис. 7.77б).
Рис. 7.77. Автомобиль на крутых поворотах
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПО УСЛОВИЮ(перемещение по прямой или на поворотах).
ПРИМЕР 7.111.РЕАКТИВНЫЙ САМОЛЕТ.
Подъемная сила самолета зависит от общей площади крыльев и скорости движения.
При малой скорости площадь крыльев должна быть большой, а при большой скорости большая площадь крыла создает лишнее сопротивление движению.
Если сделать реактивный самолет с малой площадью крыла, то он будет маневреннее и можно будет увеличить дальность полета, так как уменьшается сопротивление движению, а, следовательно, будет затрачиваться меньше горючего. Однако малая площадь крыла требует увеличенной скорости полета при взлете и посадке, что увеличивает длину взлетно-посадочной полосы.
Как быть?
Во времяВЗЛЕТА И ПОСАДКИплощадькрыла самолета должна быть БОЛЬШОЙ,а ВО ВРЕМЯ ПОЛЕТА - МАЛЕНЬКОЙ.
Крыло самолета должно менять свою площадь(БОЛЬШОЙи МАЛЕНЬКОЙ), -бытьДИНАМИЧНОЙ - ИЗМЕНЯТЬСЯв зависимости от скорости полета (посадка-взлет или полет).
Создан самолет с изменяемой геометрией крыла (изменяемой стреловидностью) (рис. 7.78).
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ ФОРМЫ ПО УСЛОВИЮ(полет или взлет-посадка).
Рис. 7.78. Самолет с изменяемой геометрией крыла F-14
7.4.4.2.3. Изменение алгоритма
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем ИЗМЕНЕНИЯ АЛГОРИТМА РАБОТЫ.
ПРИМЕР 7.112.МИКРОСХЕМЫ.
Многие современные приборы используют микросхемы. При создании новых приборов приходится или подбирать микросхему из выпускаемых промышленностью или разрабатывать и выпускать новую микросхему, что достаточно дорого стоит. Это оправдывается при массовом выпуске продукции. При проведении научных и опытно-конструкторских работ (НИОКР) и при выпуске единичных и мелкосерийных продуктов разработка и выпуск новых микросхем не выгодны и существенно влияют на себестоимость продукции.
Разработали программируемые логические интегральные схемы - ПЛИС (Field Programmable Gate Arrays - FPGA). В отличие от обычных цифровых микросхем логика работы ПЛИС не создается при изготовлении, а устанавливается посредством ее программирования.
ПЛИС представляет собой набор элементов, расположенных в виде матрицы. Между элементами расположены соединительные трассы, представляющие собой программируемые ключи, соединяющие необходимые блоки. Пользователь может создать нужную для него структуру, программируя определенную логику.
Таким образом, данная микросхема позволяет менять ее внутреннюю структуру и алгоритм работы в зависимости от функции, которую необходимо выполнять. ПЛИС можно перепрограммировать под новую функцию.
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ, АЛГОРИТМА И ФУНКЦИИ ПО УСЛОВИЮ(принцип работы или изменение принципа работы).
7.4.4.2.4. Изменение принципа действия
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем ИЗМЕНЕНИЯ ЕЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ.
ПРИМЕР 7.113.ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ ЦЕНТР.
Обрабатывающий центр - это станок с числовым программным управлением (ЧПУ), предназначенный для последовательного выполнения нескольких технологических операций различными инструментами по заданной программе. В качестве инструмента могут быть использованы: резец, фреза, сверло, плазма, лазер и т. п. При переходе к следующей операции станок меняет инструмент, а, следовательно, и принцип действия и алгоритм работы.
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ, АЛГОРИТМА И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ ПО УСЛОВИЮ(переход к другой операции).
7.4.4.2.5. Изменение функции
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем ИЗМЕНЕНИЯ ВЫПОЛНЯЕМОЙ ФУНКЦИИ.
ПРИМЕР 7.114.МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН.
Современный мобильный телефон выполняет много различных функций.
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ АЛГОРИТМА, ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ И ФУНКЦИИ ПО УСЛОВИЮ,выполняющего ту или другуюПОТРЕБНОСТЬвладельца.
7.4.4.2.5. Изменение потребностей
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем ИЗМЕНЕНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
ПРИМЕР 7.115.КОМПЬЮТЕР.
Компьютер является наиболее развитой динамической системой. Трудно перечислить все функции, которые он выполняет и потребности, которые он удовлетворяет.
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ АЛГОРИТМА, ФУНКЦИИ И ПОТРЕБНОСТЕЙ ПО УСЛОВИЮ(желание владельца).
7.4.4.2.5. Изменение целей
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем ИЗМЕНЕНИЯ ЦЕЛЕЙ.
ПРИМЕР 7.116.БЕСПИЛОТНЫЙ САМОЛЕТ.
Беспилотный самолет может изменить цель своего полета в зависимости от изменения обстоятельств. Например, перейти от наблюдения к боевым действиям.
Это пример ИЗМЕНЕНИЯ ЦЕЛИ ПО УСЛОВИЮ.
7.4.4.3. Повышение динамичности
Система темДИНАМИЧНЕЕ,чем она БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМАЯ.
ДИНАМИЧНОСТЬ СИСТЕМЫ ПОВЫШАЕТСЯ С УВЕЛИЧЕНИЕМ СКОРОСТИ И ТОЧНОСТИ АДАПТАЦИИ К ВНЕШНИМ И ВНУТРЕННИМ ИЗМЕНЕНИЯМ.
СКОРОСТЬ УВЕЛИЧЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ ПОВЫШАЕТСЯ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЙ НЕ ТОЛЬКО ОПРЕДЕЛЕННОГО ПАРАМЕТРА, А И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ.
ИДЕАЛЬНО, КОГДА СИСТЕМА ЗАРАНЕЕ ГОТОВА К ИЗМЕНЕНИЯМ, Т. Е. ИМЕЕТ СПОСОБНОСТЬ ЗАРАНЕЕ ПРОГНОЗИРОВАТЬ ИЗМЕНЕНИЯ. С ЭТОЙ ЦЕЛЬЮ СИСТЕМА ДОЛЖНА ИСПОЛЬЗОВАТЬ И/ИЛИ ВЫЯВЛЯТЬ И ИСПОЛЬЗОВАТЬ ТЕНДЕНЦИИ, ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ, НАДСИСТЕМЫ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
ТОЧНОСТЬ АДАПТАЦИИ МОЖЕТ БЫТЬ УВЕЛИЧЕНА, ЕСЛИ В ЗАКОНЕ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ УЧИТЫВАЕТСЯ ИНТЕГРАЛ ОТ ВСЕХ ИЗМЕНЕНИЙ ИЛИ ВЕДЕТСЯ УЧЕТ ПРЕДЫДУЩИХ ИЗМЕНЕНИЙ.
ПРИМЕР 7.117.СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ.
Системы управления для объектов с быстро изменяемыми параметрами должна управляться не только по самому сигналу, но и по его первой, второй или более высоким ПРОИЗВОДНЫМ.
При длительной работе системы в закон управления желательно вводить ИНТЕГРАЛ управляемой величины для повышения точности управления.
7.4.4.4. Динамическая статичность
Статические системы достаточно устойчивы, но не мобильны. Мобильные системы часто не устойчивы. Для придания системе максимальной мобильности и устойчивости ее выполняют ДИНАМИЧЕСКИ СТАТИЧНОЙ.
ДИНАМИЧЕСКАЯ СТАТИЧНОСТЬ СИСТЕМЫ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ЗА СЧЕТ ПОСТОЯННОГО УПРАВЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНО МОБИЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ. Такие системы называют с динамической устойчивостью.
ПРИМЕР 7.118.ВЕЛОСИПЕД.
Двух колесный велосипед устойчив только в процессе движения. Это динамическая устойчивость или ДИНАМИЧЕСКАЯ СТАТИЧНОСТЬ. Еще менее устойчив одноколесный велосипед.
ПРИМЕР 7.119.САМОЛЕТ - ИСТРЕБИТЕЛЬ.
Для обеспечения максимальной маневренности современные истребители делаются неустойчивыми (они не могут парить), а их устойчивость обеспечивается системой управления, подающей сигналы на рули и закрылки.
7.4.4.5. Тенденция уменьшения динамичности
В отдельных случаях можно говорить о тенденции УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ - ПОВЫШЕНИЯ СТАТИЧНОСТИ. Система стремится СОХРАНЯТЬ, НЕ ИЗМЕНЯТЬ, СТАБИЛИЗИРОВАТЬ свои ПАРАМЕТРЫ, СТРУКТУРУ (в частности форму), АЛГОРИТМ и ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ФУНКЦИИ, чтобы наиболее эффективно достичь поставленной цели и удовлетворить потребности. Кроме того, статичная система стремится сохранить так же ЦЕЛИи ПОТРЕБНОСТИ.
Стабилизация должна происходить во времени и/или в пространстве и/или по условию.
Название тенденции «уменьшение динамичности» условное. По существу, эта тенденция частный случай динамическихсистемы, обеспечивающих постоянство параметра, структуры, функции, потребности, цели и т. д.
Динамическую статичность (см. п. 7.4.3.4) можно тоже рассматривать как частный случай тенденции уменьшения динамичности.
ПРИМЕР 7.120.СОХРАНЕНИЕ ТРАДИЦИЙ.
Сохранение традиций - классический пример статической системы.
Большинство народностей стремятся сохранить свои национальные традиции.
Религии тщательно сохраняют свои традиции.
Компании сохраняют свои фирменные традиции.
Традиции передаются из поколения в поколение в семьях.
Это пример тенденции УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ на сохранение ЦЕЛЕЙ.
ПРИМЕР 7.121.ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЖИВОГО ОРГАНИЗМА.
Постоянство функции живого организма обеспечивается регуляторными механизмами. Оптимальная регуляция обеспечивает гомеостаз организма.
И. М. Сеченов (1891) считал, что регуляторы могут быть только автоматическими. По современной терминологии такой вид регуляции называется САМОРЕГУЛЯЦИЕЙ.
Явление саморегуляции подводит нас к такому понятию как взаимодействие органов и тканей, а возможно и клеток между собой.
Это пример тенденции УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ на сохранение ФУНКЦИЙ.
Другое направление - стабилизация ФОРМЫ.
ПРИМЕР 7.122.СТРОИТЕЛЬСТВО.
В строительстве используют монолитный железобетон, особенно это важно при возведении высотных зданий или опор мостов. Таким образом, конструкция получается монолитной.
Это пример тенденции УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ на стабилизацию ФОРМЫ (СТРУКТУРЫ).
ПРИМЕР 7.123.ОДНОРАЗОВЫЙ СТАКАН.
Одноразовые стаканы делают из пластмассы. Стакан должен иметь определенную жесткость, чтобы он не смялся вовремя, когда его берут. В противном случае находящаяся в нем жидкость выльется. В связи с этим стенки стакана должны быть относительно толстые, но это приводит к излишнему расходу пластмассы, что удорожает себестоимость стакана.
В месте, где берутся за стакан, делаются канавки-гофры, кроме того, верхняя кромка стакана сделана в виде полутора, дно также укрепляет стакан, а внизу около дна имеются определенные впадины (рис. 7.79). Подобные решения применяют и в пластмассовых бутылках.
Рис. 7.79. Одноразовый стакан
Это пример тенденции УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ на сохранение СТРУКТУРЫ (ФОРМЫ).
Существует много разновидностей систем, где необходимо поддерживать ПАРАМЕТРЫстабильными (постоянными) - определенной величины. В качестве параметров можно указать, например, частоту, температуру, давление, натяжение, прочность и т. д.
ПРИМЕР 7.124.СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА.
Цель следящей системы - это обеспечение постоянства определенного параметра, за счет постоянной работой системы управления с отрицательной обратной связью.
ПРИМЕР 7.125.БЫСТРОДЕЙСТВИЕ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ.
Быстродействие запоминающих устройств (жестких дисков, дискет, DVD) зависит от скорости их вращения. Чем выше скорость вращения, тем быстрее можно записать и считать информацию.
ИДЕАЛЬНО, чтобы запись и воспроизведение информации происходили БЕЗ ДВИЖЕНИЯ записывающего устройства. Эта проблема была решена с изобретением ФЛЕШ-ПАМЯТИ.
Это пример тенденции УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ на сохранение ПАРАМЕТРА(движение). ОТСУТСТВУЮЩЕЕ ДВИЖЕНИЕ.
ПРИМЕР 7.126.ВОССТАНОВЛЕНИЕ.
Другое направление стабилизации - реставрация, восстановление и сохранение. Реставрация исторических памятников и предметов искусства, реабилитация больных, сохранение информации и т. д.
ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ (увеличения статичности) используется для развития систем, в которых необходимо СТАБИЛИЗИРОВАТЬ определенные параметры или всю систему в целом.
Для ДИНАМИЗАЦИИ системы используется ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ
7.4.5. НАПРАВЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ
Общее направление изменения степени управляемости и динамичности определяется закономерностями:
- ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ;
- ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ, ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ.
Структурная схема этих законов показана на рис. 7.80.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ, ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙподразделяется:
- на закономерность изменения управляемости веществом;
- закономерность изменения управляемости энергией и информацией.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМосуществляется тенденциями:
- использование «умных» веществ;
- изменения концентрации вещества;
- изменения степени дробления;
- перехода к капиллярно-пористым материалам;
- увеличения степени пустотности.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙосуществляется тенденциями:
- изменения концентрации энергии и информации;
- переход к более управляемым полям.
Рис. 7.80. Закон изменения степени управляемости и динамичности
Указанные закономерности будут изложены ниже.
7.4.6. РЕЗЮМЕ: НАПРАВЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ
Кратко опишем направления ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ.
- ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ.
- НЕУПРАВЛЯЕМАЯ СИСТЕМА.
- УПРАВЛЯЕМАЯ СИСТЕМА.
- Управление по разомкнутому контуру.
- Система с обратной связью.
- Отрицательная обратная связь.
- Положительная обратная связь.
- Самонастраивающаяся система.
- Самообучающаяся система.
- Самоорганизующаяся система.
- Саморазвивающаяся система.
- Самовоспроизводящаяся система.
- ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ -создание простых инструментов и приспособлений.
- ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ.
- ОСНОВНАЯ ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ.
- Изменение параметров.
- Изменение структуры.
- Изменение алгоритма.
- Изменение принципа действия.
- Изменение функции.
- Изменение целей и/или потребностей.
- ПОВЫШЕНИЕ ДИНАМИЧНОСТИ.
- Увеличение скорости адаптации.
- Увеличение точности адаптации.
- ДИНАМИЧЕСКАЯ СТАТИЧНОСТЬ - постоянное управление максимально мобильной системой.
- НАПРАВЛЕНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ определяются закономерностями:
- ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.
- ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ, ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ, осуществляется тенденциями:
- Изменение управляемости веществом:
- использование «умных» веществ;
- изменение концентрации вещества;
- изменение количества степеней свободы;
- изменение степени дробления;
- перехода к капиллярно-пористым материалам (КПМ);
- увеличения степени пустотности.
- Изменение управляемости энергией и информацией:
- изменение концентрации энергии и информации;
- переход к более управляемым полям.
ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ - ПОВЫШЕНИЯ СТАТИЧНОСТИ.
7.5. Закономерность изменения управляемости веществом
ДРОБЛЕНИЕ - ОДНА ИЗ ВЕДУЩИХ ТЕНДЕНЦИЙ В РАЗВИТИИ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[325 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. -М.: Моск. рабочий, 1973, С. 144.]
ОБЩЕЕ НАПРАВЛЕНИЕ ЛИНИИ - ОСЛАБЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ЧАСТЯМИ ОБЪЕКТА, ВПЛОТЬ ДО ПРЕВРАЩЕНИЯ КАЖДОЙ ЧАСТИ В САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ СИСТЕМУ.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[326 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. М. ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ «ПУСТОТНОСТИ». -Баку, 1987. РАЗДЕЛА 7.5
7.5.1.ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
7.5.2.ТЕНДЕНЦИЯ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА
7.5.3. ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ
7.5.4.ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ
7.5.5.ТЕНДЕНЦИЯ ПЕРЕХОДА К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ (КПМ)
7.5.6.ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЕ «ПУСТОТНОСТИ»
7.5.7. ВЫВОДЫ
7.5.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ является составной частью ЗАКОНАИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ,относящегося к группе законов эволюции систем (рис. 7.81).
Рис. 7.81. Структура законов эволюции технических систем
Под СВЯЗАННОСТЬЮ мы понимаем связи между частями объекта, частицами вещества и вплоть до межмолекулярных и атомных связей.
СВЯЗАННОСТЬ может увеличивать или уменьшать ЖЕСТКОСТЬ или ЭЛАСТИЧНОСТЬ объекта.
Кроме того, под связанностью мы понимаем и КОЛИЧЕСТВО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ СИСТЕМЫ (увеличение или уменьшение числа степеней свободы).
ПРИМЕР 7.127.РОБОТ-РЕБЕНОК.
Ученые из итальянского института технологии разработали человекоподобного робота-ребенка (рис. 7.82) по имени iCub (буквально: «Я детеныш»). Этот робот имеет 53 СТЕПЕНИ СВОБОДЫ, рост 104 см и вес 23 кг. Он оснащен визуальными, вестибулярными, звуковыми и тактильными сенсорами.
Рис. 7.82. Робот-ребенок iCub
КРОМЕ СВЯЗАННОСТИ СЛЕДУЕТ РАССМОТРЕТЬ И КОНЦЕНТРАЦИЮ ВЕЩЕСТВА.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВАзаключается в том, что ВЕЩЕСТВО,ПРИСПОСОБЛЯЯСЬ ПОД ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ, МЕНЯЕТ СВОЮ УПРАВЛЯЕМОСТЬ И ДИНАМИЧНОСТЬ.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВА осуществляется тенденциями (рис. 7.81):
- ИСПОЛЬЗОВАНИЯ «УМНЫХ» ВЕЩЕСТВ(см. п. 7.2.5);
- ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ;
- ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА;
- ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ;
- ПЕРЕХОДА К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ (КПМ);
- УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ПУСТОТНОСТИ.
УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ПУСТОТНОСТИ является частным случаем ПЕРЕХОДА К КПМ, а переход к КПМ - частный случай ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ.
Изменение количества степеней свободы и степени дробления, а также переход к КПМ и увеличение степени пустотности представляют собой тенденцию ИЗМЕНЕНИЯ СВЯЗАННОСТИ(рис. 7.83).
Рис. 7.83. Схема закона изменения связанности
Об «умном» веществе мы говорили в п. 7.2.5.
Рассмотрим другие тенденции.
7.5.2. ТЕНДЕНЦИЯ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА
Эта тенденция представляет собой одно из направлений ЗАКОНОМЕРНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ (рис. 7.84).
Рис. 7.84. Схема закона изменения связанности
КОНЦЕНТРАЦИЮ ВЕЩЕСТВА можно увеличивать или уменьшать.
7.5.2.1 Тенденция увеличения концентрации вещества
Увеличение концентрации вещества позволяет легче управлять процессами.
ПРИМЕР 7.128.ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ.
Чтобы вещества прореагировали, необходимо, чтобы их молекулы столкнулись. Вероятность их столкновения прямо пропорциональна количеству молекул реагентов в единице объема, т. е. молекулярным концентрациям реагентов.
ПРИМЕР 7.129.КРИТИЧЕСКАЯ МАССА.
Критическая масса в ядерной физике - это минимальное количество делящегося вещества, необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции делания.
7.5.2.2. Тенденция уменьшения концентрации вещества
ПРИМЕР 7.130.ГОМЕОПАТИЯ.
Гомеопатия использует сильно разведенные вещества.
7.5.3. ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ
7.5.3.1. Общая тенденция увеличения степени дробления
ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ (ДИСПЕРСНОСТИ) -это постепенный переход от ТВЕРДОГОсостояния к ГИБКОМУ ЖИДКОМУ, ГАЗООБРАЗНОМУи ПОЛЮ[327 - Основные направления и идеи этой работы были изложены В. Петровым в письме к Г. С. Альтшуллеру в 1973 году. Эта работа была изложена в рукописях: ПЕТРОВ В. М. ЦЕПОЧКА ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись). В дальнейшем работа была доложена В. Петровым на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82) и издана в работах: ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. - Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск, 1984, С. 52 -54.].
Чаще всего эту тенденцию применяютК РАБОЧЕМУ ОРГАНУ.
ТВЕРДОСТЬможет быть разных степеней и зависит:
- от МЕЖАТОМНЫХ РАССТОЯНИЙ;
- КООРДИНАЦИОННОГО ЧИСЛА - чем выше число, тем выше твердость;
- ВАЛЕНТНОСТИ;
- ПРИРОДЫ ХИМИЧЕСКОЙ связи;
- НАПРАВЛЕНИЯ (например, минерал дистен (кианит) - вдоль его твердость 4,4, а поперек 7);
- ХРУПКОСТИ И КОВКОСТИ;
- ГИБКОСТИ - минерал легко гнется, изгиб не выпрямляется (например, «тальк»);
- УПРУГОСТИ - минерал сгибается, но выпрямляется (например, «слюда»);
- ВЯЗКОСТИ - минерал трудно сломать (например, «жадеит» - разновидность пироксена);
- СПАЯННОСТИ.
ПРИМЕР 7.131.ЛОНСДЕЙЛИТ.
Наиболее твердым из существующих на сегодняшний день материалов является лонсдейлит[328 - ЛОНСДЕЙЛИТ или алмаз гексагональный P63/mmc - одна из аллотропных модификаций углерода. Алмаз и лонсдейлит имеют одинаковые валентные углы, которые равны 109°28’16»», длины связей у них равны 0,1545 нм, а координационное число - 4. Элементарная ячейка алмаза содержит восемь атомов углерода, а лонсдейлита - четыре. Решетки алмаза и лонсдейлита отличаются способом упаковки. Для лонсдейлита характерна двухслойная упаковка типа (…АВАВ…), где каждый последующий тетраэдрический слой повернут на 60° по отношению к предыдущему. Для алмаза - трехслойная типа (…АВСАВС…), где все слои построены из одинаковых координационных тетраэдров. Последний в этом плане схож с ?-графитом, только алмазная плоскость «гофрированная». - материал из Википедии.], на 58% превосходящий по твердости алмаз, однако маловероятно практическое использование из-за сложности его получения. Самым твердым из распространенных веществ является алмаз.
Рабочий орган может быть МОНОЛИТНЫМ и НЕМОНОЛИТНЫМ (состоящим из отдельных частей). Вещество рабочего органа может меняться от ТВЕРДОГО к НЕТВЕРДОМУ(мягкому, гибкому), ЖИДКОМУ, ГАЗООБРАЗНОМУ и перейти в ПОЛЕ.
Рассмотрим более детально последовательность дробления. Она представлена на рис. 7.85.
Рис. 7.85. Схема тенденции увеличения степени дробления
Эта последовательность характеризуется переходом от ТВЕРДОЙ МОНОЛИТНОЙ СИСТЕМЫ (1) к ГИБКОМУ, ЭЛАСТИЧНОМУ ОБЪЕКТУ (2). Дальнейшее дробление приводит к разделению объекта на отдельные части, не связанные между собой или связанные с помощью какого-либо поля, например, магнитного.
Дробление идет в сторону измельчения каждой части вплоть до получения мелкодисперсного порошка или микросфер, т. е. объект становится ПОРОШКООБРАЗНЫМ (3).
Следующий переход приводит к ГЕЛЮ (4) - пастообразному веществу.
Затем изменяется степень вязкости вещества до получения ЖИДКОСТИ (5). Далее изменяется степень связанности жидкости. Используются более легкие и летучие жидкости.
На следующем этапе в жидкость добавляют газ (газированные жидкости). Количество газа в жидкости увеличивается, процентное содержание газа в жидкости становится больше, давление газа увеличивается, и затем переходят к АЭРОЗОЛЯМ (6).
Содержание газа в аэрозоле увеличивается, и таким образом происходит переход к ГАЗУ (7). Постепенно используется все более легкий газ. Затем газ становится более разряженным, следующий шаг приводит к крайнему состоянию - образованию вакуума.
Последнее состояние в этой цепочке - использование ПОЛЯ (8),в частности это может быть и плазма.
Понятие поля в ТРИЗ рассматривается более широко, чем в физике - это любое действие или взаимодействие.
На новом витке развития система вновь становится монолитной. На рисунке это показано в виде петли обратной связи.
Промежуточное состояние в каждом из указанных переходов может занимать «ПЕНА» (9) в твердом, жидком, газообразном и прочих видах (рис. 7.76). Под пеной понимается вкрапление (проникновение) одного вещества в другое.
Кроме того, возможна КОМБИНАЦИЯ (10) из указанных состояний в любом сочетании.
С целью повышения эффективности могут быть использованы ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ (11), характерные для данного состояния.
Рис. 7.86. Схема тенденции увеличения степени дробления
Под технологическими эффектами (на рис. 7.86 они обозначены как «Эффекты») в ТРИЗ понимаются: физические, химические, биологические и геометрические эффекты.
На этапе 1 широко применяются геометрические и некоторые физические эффекты. Сочетание этих эффектов часто встречается в строительстве при использовании предварительно напряженных конструкций. На дальнейших этапах меньше применяются геометрические эффекты и больше используются физические, химические и биологические эффекты.
ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.
ПРИМЕР 7.132.МОСТ.
Архитектор Паоло Солерии (Paolo Soleri) из США спроектировал мост (рис. 7.87б), по форме напоминающий полусвернутый лист злака (рис. 7.87а).
Рис. 7.87. Монолитные конструкции
Пример использования монолита с геометрическим эффектом - скрученные или свернутые конструкции, которые значительно прочнее прямого листа.
ПРИМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.
ПРИМЕР 7.133.ОСТАНКИНСКАЯ БАШНЯ.
Телевизионная башня телецентра в Останкине в Москве
(рис. 7.88в) по конструкции напоминает стебель злака (рис. 7.86а), имеющий утолщение (геометрический эффект). Особо прочный стебель у самого большого злакового - бамбука (рис. 7.88б).
Кроме того, устойчивость Останкинской башни придает вантовая конструкция. Внутри по окружности ствола башни сверху донизу, как струны, натянуты стальные тросы (рис. 7.88г). Каждый из 150 тросов растянут с силой в 70 тонн. В целом тело Останкинской башни сжато с силой в 10 500 тонн (принцип напряженных конструкций). Внешние нагрузки не могут разрушительно воздействовать на сжатый металлическими тросами ствол телебашни. В этом была новизна инженерной мысли того времени.
Рис. 7.88. Останкинская телевизионная башня в Москве
Это пример использования физического эффекта - натяжение.
Полная схема дробления приведена на рис. 7.89. В нее дополнительно введены ПЕРЕХОДЫ ОТ СОСТОЯНИЯ (1) К СОСТОЯНИЮ (2), ОТ (2) К (3) и ПЕРЕХОДЫ ОТ СОСТОЯНИЙ (1) И (2) К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ (КПМ).
Рис. 7.89. Полная схема тенденции увеличения степени дробления
7.5.3.2. Переход от твердого к гибкому состоянию
7.5.3.2.1. Общая последовательность
Переход от МОНОЛИТНОЙ (твердой) системы (1) к ГИБКОЙ (2) происходит по определенной линии, показанной на рис. 7.90. Рассмотрим ее.
Рис. 7.90. Линия перехода от твердого состояния к гибкому
Первоначально объект разбивается на ЧАСТИ, ВПЛОТНУЮ ПРИСОЕДИНЕННЫЕ ДРУГ К ДРУГУ (1.1). Это соединение может быть НЕРАЗЪЕМНЫМ и РАЗЪЕМНЫМ.
К разъемным соединениям могут относиться и соединения, осуществляемые с помощью различных полей, например, магнитного или электрического; соединения, использующие эффект обратимой памяти формы и т. д. Такие соединения осуществляются с помощь «включения» соответствующего поля и его «выключения». При этом могут использоваться соответствующие эффекты, например, эффект точки Кюри.
Существуют разъемные соединения с разрушением контактного слоя между контактирующими поверхностями. Например, растворение клеевых соединений, нагревом легкоплавких веществ (парафин, воск и т. п.; легкоплавкие металлы: олово, свинец и т. д.) и т. п.
Сначала монолит разбивается на две части (на рис. 7.90 - 1.1А). Дальнейшее разбиение приводит к УВЕЛИЧЕНИЮ КОЛИЧЕСТВА ЧАСТЕЙ в системе (1.1 B, C, D).
На следующем этапе отдельные ЧАСТИ СОЕДИНЯЮТСЯ ЖЕСТКОЙ СВЯЗЬЮ (1.2А). Количество частей и связей увеличивается (1.2B). Далее жесткость связей уменьшается, и постепенно СВЯЗИ ДЕЛАЮТСЯ ГИБКИМИ - шарнирными, пружинными, гибкими частями и т. п. (1.2C). И, в конце концов, происходит переход к полностью ГИБКОМУ ОБЪЕКТУ (2).
7.5.3.2.2. Присоединение вплотную частей друг к другу (этап 1)
Соединения могут быть разъемными и неразъемными.
ПРИМЕР 7.134.КОЛЕСА ПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ.
Для подъемных кранов (рис. 7.91а) разработаны ходовые колеса со съемными ребордами - выступами, предупреждающими сход колеса с рельсовой колеи (рис. 7.91б). Для ремонта достаточно отвинтить быстроизнашиваемые боковины и поставить на их место новые. Кроме того, появилась возможность делать эту деталь из более прочного металла, чем обод[329 - А. с. 633 789. Изобретатель и Рационализатор, №7, 1988, МИ 0705, С. 2].
Рис. 7.91. Съемные реборды колес подъемного крана
Это пример разъемного соединения. ЭТАП 1.1А(рис. 7.90).
ПРИМЕР 7.135.МНОГОСЛОЙНАЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА.
Печатные платы заменили провода, соединяющие электронные и радиоэлементы
(рис. 7.92а). Роль проводников выполняют медная фольга, которая сделана в виде определенного рисунка на диэлектрической плате.
Первоначально использовали однослойные печатные платы. Они занимали большую площадь.
Уменьшение площади осуществили переходом к двухслойным, а затем и многослойным печатным платам (рис. 7.92б). Слои фольги разделяют слои диэлектрика.
Рис. 7.92. Многослойная печатная плата
Это пример неразъемного соединения. ЭТАПЫ 1.1А - 1.1D
(рис. 7.90).
ПРИМЕР 7.136.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР.
Электрический трансформатор (рис. 7.93а) - это устройство для изменения величины (повышения или понижения) переменного напряжения. В основе действия трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из одной первичной обмотки, одной или нескольких вторичных обмоток и ферромагнитного сердечника, обычно замкнутой формы (рис. 7.93б).
Ферромагнитный сердечник замыкает магнитные силовые линии, повышая мощность и к. п. д. трансформатора. Первоначально сердечник делали из монолитного ферромагнитного железа (рис. 7.93в), в котором возникали вихревые токи (токи Фуко). Сердечник перегревался, теряя ферромагнитные свойства и снижая эффективность работы трансформатора.
Проблема была решена созданием шихтованного сердечника (рис. 7.91в). Сердечник набили из тонких изолированных друг от друга пластин - шихтованного железа.
Рис. 7.93. Электрический трансформатор
Это пример разъемного соединения. ЭТАП 1.1D(рис. 7.90).
7.5.3.2.3. Соединение частей с помощью посредника (этап 1.2)
Сначала, посредник, осуществляющий соединение, делают жестким - ЭТАП1.2А,затем число связей-посредников увеличивается -ЭТАП 1.2B,связи становятся более гибкими (шарнирными, пружинными и т. п.) -ЭТАП 1.2C.
Примером ЭТАПОВ 1.2А -1.2B могут служить конструкции типа штанги, фермы и т. д. Они также, как и в случае 1.1 могут быть разборные и не разборные.
ПРИМЕР 7.137.ЭЙФЕЛЕВА БАШНЯ.
В 1889 г. в Париже по проекту Эйфеля была сооружена ажурная трехсотметровая металлическая башня.
Это пример ЭТАПА 1.2B(рис. 7.90). Использование ферм - геометрический эффект.
Этап 1.2 б цепочки дробления (рис. 7.90) можно продемонстрировать на некоторых конструкциях знаменитого русского инженера, изобретателя, архитектора и ученого - академика Владимира Григорьевича Шухова (1853 -1939). Он впервые в мире в архитектуре и строительстве предложил использовать металлические гиперболические, сетчатые и мембранные конструкции.
ПРИМЕР 7.138.КОНСТРУКЦИИ В. Г. ШУХОВА.
На гиперболоидную форму (рис. 7.94а) конструкций и сетчатых покрытий Шухов получил патенты (привилегии) Российской Империи №1894 «Сетчатые покрытия для зданий» - Кл. 37а, 7/14 (рис. 7.95), №1895 «Сетчатые сводообразные покрытия» - Кл. 37а, 7/08), №1896 «Гиперболоидные конструкции» - ажурная башня - Кл. 37f, 15/28; от 12 марта 1899 года, заявленный В. Г. Шуховым 11.01.1896. Конструкции, несмотря на свою кривизну, строятся из прямых балок (рис. 7.94б), образующих характерную решетку.
Рис. 7.94. Башня В. Г. Шухова на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде, 1896 г.
Рис. 7.95. Чертеж В. Г. Шухова к привилегии №1894 на висячие конструкции
Это пример ЭТАПА 1.2B(рис. 7.90) с использованием геометрического эффекта - гиперболоид и физического эффекта - натяжения.
Сегодня широко используются сетчатые конструкции.
Мембранные конструкции являются переходом от ШАГА 1.2Bк 1.2C.
Мембраны, в частности, используют при перекрытии больших площадей.
ПРИМЕР 7.139.КРЫШИ СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ.
В Санкт-Петербурге построен спортивно-концертный комплекс «Юбилейный» с покрытием в виде мембраны диаметром 160 м, толщиной 6 мм и универсальными вантовыми конструкциями. За натяжением мембраны ведутся постоянные наблюдения.
Крыша-мембрана спортивного зала Олимпийского стадиона в Москве толщиной 5 мм перекрывает без единой промежуточной опоры площадь свыше 30 тыс. кв. м. (рис. 7.96).
Рис. 7.96. Крыша мембрана спортивного зала Олимпийского стадиона в Москве
ЭТАП 1.2C - уменьшение жесткости связей между отдельными жесткими элементами, постепенно СВЯЗИ ДЕЛАЮТСЯ ГИБКИМИ - шарнирными, пружинными, гибкими частями и т. п.
В примере 7.127 (рис. 7.82) показан робот, имеющий 53 СТЕПЕНИ СВОБОДЫ, которые ему придают шарнирные связи.
ПРИМЕР 7.140.КОМПЬЮТЕР FLYBOOK VM.
Компания Dialogue в 2006 году представила новый дизайн ноутбука.
Он имеет специальный шарнир (рис. 7.97), позволяющий не только поворачивать экран в двух плоскостях, превращая компьютер в планшет, но и приближать экран.
Рис. 7.97. Компьютер Flybook VM
ПРИМЕР 7.141.СКЛАДНОЙ АВТОБУС.
Существует проект автобуса, складывающегося или растягивающегося с помощью гармошки в зависимости от потребности - количество пассажиров (рис. 7.98).
Рис. 7.98. Складной автобус
7.5.3.3. Гибкое состояние (этап 2)
Приведем пример гибкого состояния.
ПРИМЕР 7.142.ГИБКИЙ СКАНЕР.
Такао Сомея (Takao Someya) и его коллеги из университета Токио создали сканер изображений, представляющий собой гибкую, прозрачную, тонкую полимерную пленку (рис. 7.99а). В одном слое имплантированы тысячи органических транзисторов, а в другом - фотодетекторы.
Сканер прикладывается к объекту, свет проходит сквозь пленку и, отражаясь от объекта, попадает на фоточувствительные элементы
(рис. 7.99б).
Против каждого транзистора расположен фотодиод.
Поскольку пленка гибкая, ее можно прикладывать не только к плоским поверхностям, но и к закругленным.
Рис. 7.99. Гибкий сканер
7.5.3.4. Переход от гибкого к порошкообразному состоянию
7.5.3.4.1. Общая последовательность
Последовательность подобная рис. 7.90, характерна и для перехода от ЭЛАСТИЧНОГО ВЕЩЕСТВА (2) к ПОРОШКООБРАЗНОМУ (3). Она изображена на рис. 7.100.
Первоначально гибкий объект разбивается на части, вплотную присоединенные друг к другу (2.1а). Это соединение может быть разъемным и неразъемным. Дальнейшее разбиение приводит к увеличению количества частей в системе (2.1b, c, d). Для повышения эффективности конструкций используются физические эффекты, например, предварительно напряженные, вантовые, надувные и гидравлические конструкции.
На следующем этапе гибкие конструкции соединяются гибкими связями (2.2a, b, c). Необходимо учесть, что постепенно число частей увеличивается, а связи между ними становятся все более гибкими.
Далее объект разбивается ни отдельные не связанные между собой части (3.1). Части измельчаются вплоть до микрочастиц, микросфер, порошка.
Рис. 7.100. Линия перехода от гибкого состояния к порошкообразному
7.5.3.4.1.1. Гибкие части вплотную присоединяются друг к другу (этап 2.1)
ПРИМЕР 7.143.СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ.
Разъемное соединение одиночных проводов, чаще всего, осуществляют с помощью штекера (рис. 7.101а), а соединение нескольких проводов - с помощью разъема (рис. 7.101б).
Рис. 7.101. Соединение электрических проводов
Это пример разъемного соединения. ЭТАПЫ 2.1А - 2.1D
(рис. 7.100).
Неразъемное соединение проводов осуществляется пайкой или сваркой.
ПРИМЕР 7.144.ГИБКАЯ ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА ПО ТЕХНОЛОГИИ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ.
Компания Seiko Epson продемонстрировала гибкую печатную плату размером 20 х 20 мм, состоящая из 20 слоев и имеющая толщину без основы всего 200 микрон (рис. 7.102). Она изготовлена по технологии струйной печати электронных плат.
Рис. 7.102. Печатная плата Seiko Epson, созданная по технологии струйной печати
Это пример неразъемного соединения. ЭТАП 2.1D (рис. 7.100).
7.5.3.4.1.2. Соединение гибких частей с помощью гибких связей (этап 2.2)
Гибкие конструкции соединяются гибкими связями (2.2 a, b, c). Постепенно число частей увеличивается, а связи между ними становятся все более гибкими.
ПРИМЕР 7.145.ЦАНГА.
Чтобы цанга надежно зажимала деталь, кольцевые прорези губок цанги заполняют эластичным материалом, например, резиной. Для усиления упругости цангового патрона в месте перехода лепестков в корпусе делают кольцевые пазы[330 - А. с. 1 266 672.].
Это пример разъемного соединения. ЭТАП 2.2 A (рис. 7.100).
Рис. 7.103. Цанга по а.с. 1 266 672: 1 - корпус; 2 - зажимные губки; 3 - наружная поверхность губок; 4 - упругий элемент из эластичного материала; 5 - перемычка; 6 и 7 - кольцевые пазы.
ПРИМЕР 7.146.РАЗЪЕМ ДЛЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ.
Разъем для печатных плат, содержащий корпус из диэлектрика и упругие контактные элементы, выполненные в виде изогнутых S-образных пружин, будет более надежным при контактировании, если изогнутые пружины изготовить в виде ряда последовательно расположенных проволочек[331 - А.с. 411 673.].
Это пример разъемного соединения. ЭТАП 2.2 B, C (рис. 7.100).
Рис. 7.104. Разъем для печатных плат по а.с. 411 673: 1 - корпус; 2 - упругие контактные элементы; 3 - металлическая обойма.
7.5.3.5. Порошкообразное состояние (этап 3)
Рабочий орган выполняют из отдельных частей, практически не связанных между собой, количество частей увеличивается, а их размеры уменьшаются, переходя к ПОРОШКУ ИЛИ МИКРОСФЕРАМ (3).
ПРИМЕР 7.147.КОНТАКТНОЕ ГНЕЗДО.
Предлагается повысить надежность электрического соединения в контактном гнезде (рис. 7.105), содержащим диэлектрический корпус 1 из упругого эластичного материала с размещенным внутри токопроводящим элементом, отверстием 3 для контактирующего штыря 4 и контактом для подключения. Цель достигается за счет выполнения токопроводящего элемента в виде металлических шариков, диаметр которых больше диаметра отверстия для контактирующего штыря[332 - А. с. 813 838, БИ 10/79.].
Это пример использования ЭТАПА 3.1 (рис. 7.100).
Рис. 7.105. Контактное гнездо по а. с. 813 838
1 - корпус; 2 - втулка; 3 - входное конусное отверстие;
4 - контактный штырь; 5 - клемма; 6 - токопроводящий элемент, в виде металлических шариков.
7.5.3.6. Гель (этап 4)
ГЕЛИ (от лат. gelo - застываю), дисперсные системы с жидкой или газообразной дисперсионной средой, обладающие некоторыми свойствами твердых тел: способностью сохранять форму, прочностью, упругостью, пластичностью. Эти свойства гелей обусловлены существованием у них структурной сетки (каркаса), образованной частицами дисперсной фазы, которые связаны между собой молекулярными силами различной природы[333 - ГЕЛИ - Большая Советская Энциклопедия. Т. 6. - М.: Советская энциклопедия, 1971, с. 192. гелями мы будем понимать и студенистые структуры, и различные клеи и обмазки.
ПРИМЕР 7.148.РЕМОНТ ЦИЛИНДРА.
Треснувший корпус цилиндра или разбитый картер двигателя, обычно долго ремонтируют. Его можно быстро склеить полимерным клеем К-153. Даже глубокие трещины в металле клей хорошо заделывает. Состоит он из эпоксидной смолы, отвердителя, металлических наполнителей[334 - Изобретатель и Рационализатор, №7, 1988, МИ 0726, с.1.].
Это пример использования ЭТАПА 4 (рис. 7.86).
7.5.3.7 Жидкое состояние (этап 5)
Использование вещества в ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ (5) в технических системах.
ПРИМЕР 7.149.СКОЛЬЗЯЩАЯ ОПАЛУБКА.
Скользящая обойная опалубка повышает качество бетонирования монолитной бетонной крепи вертикальных шахтных стволов. Прессующая секция опалубки сделана из двухслойных резиновых листов, которые, раздвигаясь под давлением жидкости, герметизируют стык между опалубкой и верхней части крепи. И пока подается бетон, резиновая рубашка разравнивает и уплотняет бетонную смесь. После застывания и получения необходимой прочности давление жидкости снимается, резиновые листы отжимаются, и опалубку можно переместить на следующую позицию[335 - А. с. 1 285 154.].
Это пример использования ЭТАПА 5 (рис. 7.86).
7.5.3.8. Аэрозоли (этап 6)
АЭРОЗОЛИ (от аэро,aerо - воздух и золи,solucio - раствор), дисперсные системы, состоящие из мелких твердых или жидких частиц, взвешенных в газообразной среде (обычно в воздухе)[336 - АЭРОЗОЛИ - Большая Советская Энциклопедия. Т. 2. - М.: Советская энциклопедия, 1970, С. 485 -486 Википедия.].
АЭРОЗОЛИдостаточно широко используются в различных областях.
Практически аэрозоль представляет собой одно из состояний, которое мы назвали «ПЕНА» - ЭТАП 9.
7.5.3.9. Газообразное состояние (этап 7)
ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА (7) достаточно распространено в технике.
ПРИМЕР7.151. ПРЫЖКИ В ВОДУ.
Во время тренировочных прыжков в воду с высокого трамплина, спортсмены иногда ошибаются и больно ударяются о воду, получают травмы.
Проблему решили добавлением газа (воздуха) в поверхностный слой воды, чтобы там образовалось большое количество пузырьков - они смягчат удар в случае неудачного прыжка.
Воздух подают через трубки на дне бассейна прямо под прыжковой вышкой незадолго до прыжка (рис. 7.107).
Это пример использования ЭТАПА 7 (рис. 7.86).
Рис. 7.107. Прыжки в воду
7.5.3.10. Поле (этап 8)
Применение поля (8), например, ионизированного газа плазмы или лазерного луча.
ПРИМЕР 7.152.ЛАЗЕРНАЯ ОБРАБОТКА.
Механическая обработка металлов (резка, сверление и т. п.) заменена лазерной резкой или сверлением. Существует и плазменная обработка.
Это пример использования ЭТАПА 8 (рис. 7.86).
7.5.3.11. Пена (этап 9)
Пена (условное название) - это проникновение вещества в одном состоянии в другое. Состояния представлены на рис. 7.86. Рассмотрим некоторые виды пены, как комбинации твердого, жидкого и газообразного состояний:
- ТВЕРДОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ГАЗООБРАЗНЫЕ полости;
- ТВЕРДОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ЖИДКИЕ полости;
- ТВЕРДОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ГАЗООБРАЗНЫЕ и ЖИДКИЕ полости;
- ЖИДКОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ТВЕРДЫЕ включения;
- ЖИДКОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ГАЗООБРАЗНЫЕпузыри;
- ЖИДКОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ТВЕРДЫЕ и ГАЗООБРАЗНЫЕ включения;
- ГАЗООБРАЗНОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ТВЕРДЫЕ включения;
- ГАЗООБРАЗНОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ЖИДКИЕ полости;
- ГАЗООБРАЗНОЕ ВЕЩЕСТВО, включающее ТВЕРДЫЕ и ЖИДКИЕ включения.
Мы рассматриваем пену как промежуточное состояние между состояниями, указанными на рис. 7.86.
ПРИМЕР 7.153.ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ.
Весна период высаживания саженцев, но ночные заморозки часто убивает их.
Саженцы вечером покрывают пеной, которая защищает их от мороза. Днем пена тает, разлагаясь на воду и питательные вещества для растений.
Это пример использования ЭТАПА 9 (рис. 7.86).
7.5.3.12. Тенденции развития уплотнителей
В качестве примера реализации последовательности ДРОБЛЕНИЯ(рис. 7.85), рассмотрим ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ УПЛОТНИТЕЛЕЙ.
Если уплотняются подвижные части, например, какой-то ВАЛ, то развитие уплотнителей осуществляется разрешением ФИЗИЧЕСКОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ: КОНТАКТ между уплотнителем и валом ДОЛЖЕН БЫТЬ, для того, чтобы разделить среды, и КОНТАКТА НЕ ДОЛЖНО БЫТЬ, для того, чтобы уплотнители не истирались.
РАЗРЕШЕНИЕ этого противоречия осуществляется В СТРУКТУРЕ. Изменяется структура контакта по выше указанной цепочке.
Первые уплотнители представляли собой МОНОЛИТНУЮ конструкцию.
МОНОЛИТНЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬ (ЭТАП 1).
ПРИМЕР 7.154.ПРИТИРКА.
Монолитные подвижные части могут разделять среды, если они плотно прилегают друг к другу. Для этого их тщательно пригоняют друг к другу с помощью притирки.
Примером может служить притертая пробка, кран, клапан, цилиндр и поршень и т. п.
Это пример использования ЭТАПА 1 (рис. 7.85).
ГИБКИЙ УПЛОТНИТЕЛЬ (ЭТАП 2).
ПРИМЕР 7.155.КОЛЬЦА ПОРШНЕЙ.
Уплотнительные кольца поршней двигателя - гибкий стальной элемент.
Это пример использования ЭТАПА 2 (рис. 7.85).
Количество гибких частей стало увеличиваться. В конце концов, уплотнитель стал ПОЛНОСТЬЮ ГИБКИМ (2).
ПРИМЕР 7.156.РЕЗИНОВЫЕ УПЛОТНИТЕЛИ.
Резиновые уплотнители - сальники. Например, в
патенте США 7 055 593 сальниковые уплотнения выполнены в виде конусов и размещены в четыре слоя. На рис. 7.108 они обозначены номерами 312, 314, 316 и 318.
Уплотнители могут изготавливаться из монолитных или пористых (губчатых, вспененных) полимерных или резиновых материалов.
Это пример использования ЭТАПА 2 (рис. 7.85).
Рис. 7.108 Резиновые уплотнители (сальники)
Сальниковая система. Пат. США 7 055 593[337 - Патент США 7 055 593. Well stuffing box packing. 06.06.2006.]
312, 314, 316, 318 - слои конусных уплотнений (сальников)
ПРИМЕР 7.157.НИТОЧНЫЕ И ЛЕНТОЧНЫЕ УПЛОТНИТЕЛИ.
При уплотнении часто используют ниточные и ленточные уплотнители, например, из пакли, которые наматывают на соединяемые части для герметизации. Вместо пакли сейчас чаще используют ленту ФУМ.
Это пример использования ЭТАПА 2 (рис. 7.85).
Известны уплотнители в виде отдельных ШАРИКОВилиПОРОШКА (3).
Широко используются для уплотнения различные ГЕЛИ (4).
ПРИМЕР 7.158.УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ СМАЗКИ.
Части, которые необходимо уплотнить, смазывают пушечным салом, тавотом, солидолом и т. п.
Это пример использования ГЕЛЕЙ - ЭТАП 4 (рис. 7.85).
ЖИДКОСТИ(5) также используются в качестве уплотнителей. Разделение газовых сред осуществляется с помощью жидкостей, или разделение жидких сред с помощью жидкостей разной плотности.
ПРИМЕР 7.159.УПЛОТНИТЕЛЬ В ГАЗОВОМ СИФОНЕ.
Такие уплотнители известны всем. Они расположены под раковиной (рис. 7.109а) и унитазом (изогнутая труба). Принцип действия газового сифона показан на рис. 7.109б. Вода, находящаяся в колене (U-образной трубе), не пропускает газ, т. е. не пропускает плохой запах и жиры.
Это пример использования ЖИДКОСТЕЙ - ЭТАП 5 (рис. 7.85).
Рис. 7.109. Уплотнитель в газовом сильфоне
В качестве жидкостей могут быть использованы МАГНИТНЫЕ и РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ.
ПРИМЕР 7.160.УПЛОТНИТЕЛЬ - МАГНИТНАЯ ЖИДКОСТЬ.
При уплотнении вращающихся осей (например, в насосе) уплотнитель должен вплотную прилегать к оси, но это создает дополнительное трение, приводящее к разогреву оси и уплотнителя и их износу.
УПЛОТНИТЕЛЬдолжен быть ЖИДКИМ.Жидкость проникает в любые микронеровности оси, плотно герметизируя ее и не создавая трение.
«Как удержать жидкость около вращающейся оси?»
Такая задача решается использованием физических эффектов.
В данном случае необходимо сделать жидкостьМАГНИТНОЙ, а втулку выполнить из МАГНИТА[338 - Уплотнители из магнитной жидкости на вращающихся осях выдерживают давление от 3 до 4 lbf/in? (фунт на квадратный дюйм - примерно 20680 - 27580 Па). Такие уплотнители не годятся для узлов с поступательным движением (например, поршней), так как жидкость механически вытягивается из зазора.]. Втулка будет удерживать магнитную жидкость в зоне уплотнения. Таким образом, магнитная жидкость создает барьер между внешней средой и внутренним пространством механизма.
Это пример использования ЖИДКОСТЕЙ и ФИЗИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА - ЭТАП 5 (рис. 7.85).
Уплотнители, использующие магнитные и реологические жидкости, более идеальны. Они выдерживают большие давления и не истираются.
ГАЗОВЫЕ УПЛОТНИТЕЛИ (6).
Обычно такое уплотнение используется в сочетании с каким-либо полем, например, полем давления, т. е. осуществляется подпор противодавлением.
Оригинальное использование газовых уплотнителей предложил академик Петр Леонидович Капица.
ПРИМЕР 7.161.СЖИЖЕНИЕ ГЕЛЯ.
Для сжижения гелия используются расширительные машины (при расширении газ охлаждается).
В расширительной машине поршень в цилиндре должен двигаться быстро, т. е. без трения (для быстрого расширения объема камеры) и не пускать газ.
Это приводит к необходимости делать между поршнем и цилиндром зазор, но тогда зазор будет пускаться газ.
Как добиться этого?
Эта проблема решалась в лаборатории академика П. Л. Капицы.
Естественно, что пытались, как можно точнее притирать поршень к цилиндру. Но, несмотря на это, поршень заклинивало из-за резкого изменения температур.
Не спасли и уплотнительные кольца.
Наконец, было предложено заполнить зазор между цилиндром и поршнем смазкой.
Смазка прекрасно справлялась со своими обязанностями, но при температуре жидкого гелия смазка замерзала и становилась хрупкой, как стекло.
УПЛОТНИТЕЛЬдолжен быть ГАЗООБРАЗНЫМ.Между цилиндром и поршнем должен быть газ, который не мешает быстрому перемещению поршня и герметизирует пространство между поршнем и цилиндром.
Такая задача решается использованием физических эффектов.
Петр Леонидович в разработанной им установке отказался от смазки. Он предложил сделать зазор между цилиндром и поршнем такой, чтобы поршень двигался свободно, а сжатый газ утекал через зазор (рис. 7.110а).
При утечке газ быстро расширяется и создает противодавление, мешающее вытеканию новой порции газа (физический эффект). Протекающий газ является как бы газовой смазкой.
Кроме того, в предложенной установке время расширения газа очень мало (сотые доли секунды). Общая утечка газа составляет 2 -3%[339 - КАПИЦА П. Л. ЭКСПЕРИМЕНТ, ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА. - М.: Наука, 1977, С 16 -18.].
Но даже эти «потери» газа можно вернуть обратно, если замкнуть выход цилиндра с камерой.
Это пример использование ЖИДКОСТЕЙ - ЭТАП 5 и ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ(рис. 7.86).
Рис. 7.110. Установка для сжижения гелия П. Л. Капицы
Можно привести много примеров уплотнителей, представляющих собой КОМБИНАЦИИ описанных переходов.
ПРИМЕР 7.162.УПЛОТНЕНИЕ В СКАФАНДРАХ.
Уплотнение в скафандрах в местах одевания перчаток и носков. Первоначально такое уплотнение представляло собой пустотелый эластичный тор, в который подавался воздух под давлением. В дальнейшем в это кольцо поместили губку (латексную) с открытыми порами, в которых содержалось определенное количество воздуха (рис. 7.111). При понижении давления снаружи скафандра из губки выделяется воздух и в кольце создается повышенное давление, раздувающее тор и герметизирующее запястье[340 - А. с. 435 829.].
В решении использованы: ГИБКАЯ ОБОЛОЧКА, ПОРИСТОЕ ВЕЩЕСТВО (губка) и ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА.
Это пример использования КОМБИНАЦИЙ - ЭТАПЫ 9, 10, 11
(рис. 7.86).
Рис. 7.111. Компенсирующий элемент защитного скафандра
(а. с. 435 829): 1 - наружный армирующий элемент, представляющий собой чехол из кожи или текстильного материала. 2 - внутренний слой, представляющий собой камеру из пленочного эластичного материла. 3 - упругий вкладыш, выполненный из полимерного материала, например, латексной кубки с открытыми порами.
7.5.3.13. Тенденции развития щеток электродвигателей
В качестве еще одного примера рассмотрим тенденцию развития щеток электродвигателей и электрогенераторов.
Развитие электрических щеток осуществляется путем разрешения физического противоречия: КОНТАКТДОЛЖЕН БЫТЬ, для того, чтобы передавать электрическую энергию, и КОНТАКТАне должно быть, для того, чтобы щетки не истирались.
Разрешение этого противоречия первоначально осуществлялось путем ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО разделения противоречивых свойств: ДОЛЖЕН БЫТЬЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТАКТ и НЕ ДОЛЖНО БЫТЬМЕХАНИЧЕСКОГО КОНТАКТА.
Следующий этап разрешения противоречия В СТРУКТУРЕ. Изменяется структура контакта по выше указанной цепочке (рис. 7.85).
Первоначально щетки представляли собой МОНОЛИТ (1).
ПРИМЕР 7.163.ЩЕТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ - МОНОЛИТ.
Первые электрические щетки для электродвигателей были сделаны в виде монолитного электрода, изготовленного из меди или угля.
Такие щетки быстро истирались и электрический контакт исчезал.
Это пример использования МОНОЛИТА - ЭТАП 1 (рис. 7.85).
Затем появились ПОДПРУЖИНЕННЫЕ КОНТАКТЫ (ПЕРЕХОД 1 -2).
ПРИМЕР 7.164.ЩЕТКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ - ПОДПРУЖИНЕННЫЕ.
Сам контакт был выполнен монолитным из куса угля или меди. Они поджимались к коллектору с помощью пружины, которая может быть электропроводящей или обычной, а электроток передается с помощью проводника.
Таким образом, был устранен недостаток монолитных щеток - механический контакт оставался, передавая электрический ток.
Это пример переходного периода от МОНОЛИТА К ГИБКОМУ - ПЕРЕХОД 1 -2 (рис. 7.90).
На следующем этапе развития появились щетки в видеПРУЖИН (2).
ПРИМЕР 7.165.ГИБКИЕ ЩЕТКИ.
Щетки выполнены в виде пучка отдельных металлических упругих волосков из электропроводящего материала (рис. 7.112).
Это пример ГИБКОГО СОСТОЯНИЯ - ЭТАП 2 (рис. 7.85).
Рис. 7.112. Гибкие щетки электродвигателя
Известны также щетки в виде ГРАФИТОВОГО ПОРОШКА (3).
ПРИМЕР 7.166.ЩЕТКИ -ПОРОШОК.
Щетки выполнены в виде графитового порошка, засыпанного в емкость. Порошок может быть спрессован или находиться в электропроводящем геле (рис. 7.113).
Это пример ПОРОШКООБРАЗНОГО СОСТОЯНИЯ - ЭТАП 3 (рис. 7.85).
Рис. 7.113. Щетки электродвигателя - графитовый порошок
ЖИДКИЕ ЩЕТКИ (5).
ПРИМЕР 7.167.ЩЕТКИ -ЖИДКОСТЬ.
Американская фирма «Вестингауз» в электрогенераторах большой мощности впервые стала применять вместо традиционных графитовых щеток для съема электроэнергии циркулирующий поток жидких металлов - натрия и калия. Такой метод позволяет снимать с единицы площади больший, чем в традиционных условиях, ток. А это в свою очередь ведет к существенному уменьшению габаритов электрогенераторов[341 - Социалистическая индустрия, 06.02.75] (рис. 7.114).
Это пример ЖИДКОГО СОСТОЯНИЯ - ЭТАП 5 (рис. 7.85).
Рис. 7.114. Щетки электродвигателя - жидкость
Наконец, в качестве идеальных щеток (которых нет, а их функции выполняются) могут служить щетки в виде ПОЛЯ (8).
ПРИМЕР 7.168.ЩЕТКИ -ПОЛЕ.
Щетки представляют собой ионизированный газ, являющийся прекрасным проводником (рис. 7.115).
Это пример ЖИДКОГО СОСТОЯНИЯ - ЭТАП 5 (рис. 7.85).
Рис. 7.115. Щетки электродвигателя - ионизированный газ
7.5.4. ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ
Эта тенденция противоположная (анти-тенденция) тенденции увеличения степени дробления.
ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ -это постепенный переход от ПОЛЯк ГАЗООБРАЗНОМУ, ЖИДКОМУ И ТВЕРДОМУсостоянию.
Рассмотрим более детально последовательность уменьшения степени дробления. Она представлена на рис. 7.116.
Эта последовательность характеризуется переходом от ПОЛЯ (1)к ГАЗООБРАЗНОМУсостоянию (2),далее переходу к АЭРОЗОЛЯМ (3),к ЖИДКОСТЯМ (4), к ГЕЛЮ (5),к ПОРОШКООБРАЗНОМУсостоянию(6),к ГИБКОМУ (8) и к ТВЕРДОМУ МОНОЛИТНОМУсостоянию (9).
Рис. 7.116. Схема тенденции уменьшения степени дробления
Продемонстрируем эту тенденцию на нескольких примерах.
ПРИМЕР 7.169.СЕРДЕЧНИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСФОРМАТОРА.
В примере 7.136 был показан переход от сплошного монолитного сердечника электрического трансформатора к шихтованному.
В данном примере продемонстрируем обратный переход от дробленного (шихтованного) сердечника к сплошному.
Шихтованное железо заменили ферритовым сердечником (магнитопроводом из феррита).
Благодаря очень малой удельной электропроводности ферритов в материале ферритового сердечника при перемагничивании практически не возникают вихревые токи и, следовательно, отсутствуют потери энергии, что обусловливает возможность использования ферритового сердечника в радиоэлектронной аппаратуре.
ПРИМЕР 7.170.МОНОЛИТНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН.
Раньше здания сооружали из отдельных кирпичей.
Далее на строительном комбинате стали делать блоки из кирпичей. Первоначально они представляли собой сборку части стены, собранной из отдельных кирпичей, скрепленных раствором, т. е. часть стены, собранной на строительном комбинате. Такие блоки поднимали краном и собирали из них стену. Впоследствии блоки стали делать монолитными.
Затем перешли к панельному строительству. На строительном комбинате изготовляли железобетонные панели, которые доставлялись на стройку и там из них собирали дома.
Теперь в строительстве используют монолитный железобетон, т. е. весь каркас дома представляет собой монолит. Такие сооружения значительно прочнее.
МОНОЛИТНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ конструкции возводятся непосредственно на строительной площадке. Этот процесс предусматривает установку опалубки, арматуры и непрерывное бетонирование вертикальных несущих конструкций, обеспечивая послойное уплотнение каждой поданной порции смеси, поддерживать положительную температуру для твердения бетона и обеспечивать ему набор прочности. Для возведения монолитных железобетонных конструкций используют специальную скользящую опалубку.
Тенденция уменьшения степени дробления используется, в частности, когда нужно повысить устойчивость объекта.
7.5.5. ТЕНДЕНЦИЯ ПЕРЕХОДА К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ (КПМ)
7.5.5.1. Общая характеристика
Эта тенденция представляет собой одно из направлений ЗАКОНОМЕРНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ (рис. 7.117).
Рис. 7.117. Схема закона изменения связанности
ТЕНДЕНЦИЯ ПЕРЕХОДА К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ (КПМ) -это постепенный переход от СПЛОШНОГО ВЕЩЕСТВАк ВЕЩЕСТВУ С ПОЛОСТЬЮ,к ВЕЩЕСТВУ СО МНОГИМИ ПОЛОСТЯМИ,к КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОМУ ВЕЩЕСТВУ,к КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОМУ ВЕЩЕСТВУ НА МИКРОУРОВНЕ.
Графически тенденция перехода к капиллярно-пористым материалам (КПМ) представлена на рис. 7.118.
- СПЛОШНОЕ ВЕЩЕСТВО, ТВЕРДОЕ(1) или ЭЛАСТИЧНОЕ (2).
- ВЕЩЕСТВО С ОДНОЙ ПОЛОСТЬЮ - полость с оболочкой (A).
- ВЕЩЕСТВО СО МНОГИМИ ПОЛОСТЯМИ (ячейками) перфорированное вещество или полость, разделенная перегородками (B).
- КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОЕ ВЕЩЕСТВО - КПМ (C).
- КПМ НА МИКРОУРОВНЕ (D) - на схеме обозначены как µКПМ.
Рис. 7.118. Переход к капиллярно-пористым материалам (КПМ)
Где
1 - монолит в твердом состоянии;
2 - монолит в гибком состоянии;
A - вещество с одной полостью;
B - вещество со многими полостями;
B - вещество со многими полостями;
C - КПМ;
D - µКПМ;
КПМ - капиллярно-пористый материал;
µКПМ - микро КПМ
На этапах A и B используются МАКРОПОЛОСТИ, а на C и D - КАПИЛЛЯРЫ.
Отличие этапов A от B и C от D в РАЗМЕРАХполостей и капилляров, соответственно.
Разметы полостей от этапа (A) могут быть сотни метров, десятки метров до метра. На этапе (B) размеры ячеек измеряются десятками сантиметров, сантиметрами или миллиметрами, но не метрами.
Переход от состояния 1 (2) к A, как правило, идет скачком.
Переходы от A к B, от B к C и от C к D осуществляется постепенно. Переход от A к Bпоказан на рис. 7.119.
A1 - вещество с ОДНОЙ полостью,
A2 -вещество с ДВУМЯ полостями,
A3-A4 -вещество со МНОГИМИ полостями,
В -вещество со МНОГИМИМАЛЕНЬКИМИ полостями.
Рис. 7.119. Закономерность дробления полости
ОБЩАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬпри движении от A к D и на КАЖДОМ ЭТАПЕ в отдельности: КОЛИЧЕСТВО ПОЛОСТЕЙ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ, а их РАЗМЕРЫ УМЕНЬШАЮТСЯ.
ПРИМЕР 7.171.КОРАБЛЬ.
Сначала корабль представляли собой только одну емкость, затем, для увеличения жизнеспособности корабля появились переборки, которые разделили корпус корабля на отдельные водонепроницаемые отсеки. При затоплении одного отсека корабль не тонул, сохраняя свою живучесть. Количество переборок увеличивалось (рис. 7.120). Аналогично развивались подводные лодки и аэростаты.
Рис. 7.120. Переборки в корпусе корабля
УПРАВЛЕНИЕ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМИ МАТЕРИАЛАМИ (КПМ) в процессе их использования осуществляется по следующей закономерности (рис. 7.121).
- ПОЛОСТЬ.
- СТРУКТУРИРОВАННАЯ ПОЛОСТЬ(полость, имеющая определенную структуру).
- ПОЛОСТЬ,заполненнаяВЕЩЕСТВОМ.
- ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ВВЕДЕННОЕ В ПОЛОСТЬ ВЕЩЕСТВО ПОЛЯМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ТЭ(физических, химических, биологических и геометрических).
Рис. 7.121. Управление капиллярно-пористыми материалами (КПМ)
Где
# - структура полости;
В - вещество;
ТЭ - технологический эффект.
Эта закономерность характерна для каждого из этапов A - D.
СТРУКТУРИРОВАНИЕ, ЗАПОЛНЕНИЕ ВЕЩЕСТВОМ и использование ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ возможны для любых размеров и любого количества полостей, в том числе и ОДНОЙ.
СТРУКТУРИРОВАНИЕполостей осуществляется:
- созданием ПЕРЕГОРОДОКопределенной формы;
- созданием ЯЧЕЙКИ определенной формы, из которых собирается общая структура.
Структура полостей (ее форма) определяется функцией, которую должен выполнять данный материал или конструкция.
Например, для функции устойчивость, часто делают перегородки в форме треугольников, пятиугольников, шестиугольников, кругов, их частей или других геометрических фигур. Наиболее часто встречаются полости в форме гиперболического параболоида, эллипсоидов, сфер и полусфер, конусов, сотовых конструкций.
Эти формы могут использоваться и для других функций.
СТРУКТУРИРОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЭТАПА А4.
ПРИМЕР 7.172.ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ ДЛЯ БОЛЬШИХ ГЛУБИН.
Для опускания на большие глубины использовали батисферы. Сферическая форма наиболее устойчива к большим нагрузкам.
Подводная лодка АС-12 предназначена для погружения на очень большие глубины. Ее корпус представляет собой несколько сопряженных между собой сферических оболочек из титана
(рис. 7.122). Такой корпус способен выдержать большее гидростатическое давление, чем цилиндрический той же массы.
Во время постройки лодку неофициально окрестили Лошариком.[342 - Глубоководная атомная подводная лодка «Лошарик». URL:7.122. Схема подводной лодки АС-12
ПРИМЕР 7.173.СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Сотовые конструкции используются во многих областях строительства и техники. Из них делают перегородки, несущие конструкции и т. д. Такие конструкции достаточно прочные и легкие. Известны теплоизоляторы, выполненные в виде сотовых, сферических и эллипсоидных конструкций.
Часто для получения большей прочности используют и принцип усиления материала по линиям главных напряжений.
ПРИМЕР 7.174.УСИЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ.
Усиление материала по линиям главных напряжений - принцип «подсмотренный» у природы. Так, например, устроены листья растений.
Структурирование полостей используется в строительстве с древних времен. Наибольшее распространение оно имеет сейчас при строительстве спортивных комплексов, выставочных павильонов и т. п. Основное качество современных покрытий - легкость, и чем больше пролет, тем легче купол. В современных постройках толщина купола измеряется миллиметрами, и получили такие купола название оболочек-скорлуп.
СТРУКТУРИРОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЭТАПА D.
ПРИМЕР 7.175.ПОРЫ КРИСТАЛЛОВ ВМЕСТО КОЛБЫ.
Исследователи из Университета Токио получили комплекс, который кристаллизуется в виде твердого пористого вещества. Было обнаружено, что вещества, в том числе и обладающие существенным большим стерическим объемом, могут легко диффундировать внутрь пор, оставаясь подвижными для реакции с субстратами, связанными с материалом пор.
По словам исследователей, поры нового материала представляют собой молекулярную «пробирку». Образующийся в этой «пробирке» продукт реакции может быть проанализирован методом рентгеноструктурного анализа непосредственно в ней же.
В исследовательской группе Макото Фуджиты (Makoto Fujita) был получен комплекс на основе ионов цинка и ароматических систем, который кристаллизуется в виде устойчивой трехмерной каркасной конструкции с порами большого размера. Структура комплекса разработана таким образом, что реакционноспособные частицы могут проникать в поры. Замачивание кристаллов в растворе, содержащем реагенты, приводит к тому, что эти участники контактируют друг с другом.
Таким образом, в порах были осуществлены реакции между аминокислотами и уксусным ангидридом или анилином. Реакционная способность веществ и их поведение в порах не отличается от поведения в растворе. Кристаллы, в порах которых протекают химические реакции, незначительно меняют окраску, но не разрушаются при этом.
ЗАПОЛНЕНИЕ ВЕЩЕСТВОМ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.
Полости могут заполняться веществом. Это вещество может быть ГАЗООБРАЗНЫМ, ЖИДКИМ, ГЕЛЕОБАЗНЫМ и ТВЕРДЫМ, которое под воздействием различных полей может, например, увеличивать объем, а, следовательно, и создавать давление.
При этом используются разнообразные технологические (физические, химические, биологические и геометрические) эффекты.
На этапах A и B используются следующие ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ:
- ФИЗИЧЕСКИЕ:
- ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ (ПНЕВМО- И ГИДРО),ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ, ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПЕРВОГО И ВТОРОГО РОДА, в том числе ЭФФЕКТ ПАМЯТИ ФОРМЫ, ИЗМЕНЕНИЕ КАЖУЩЕЙСЯ ПЛОТНОСТИ МАГНИТНОЙ И РЕОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ В МАГНИТНЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ,ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФЕРРОМАГНИТНОЕ ВЕЩЕСТВО, ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СИЛЫ, ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР.
- ХИМИЧЕСКИЕ:
- РАЗЛОЖЕНИЕ ГИДРАТОВ И ГАЗОГИДРАТОВ, РАЗБУХАНИЕ МЕТАЛЛОВ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ ЖИДКОГО ОЗОНА, ПЕРЕВОД В ХИМИЧЕСКИ СВЯЗАННЫЙ ВИД, ТРАНСПОРТНЫЕ РЕАКЦИИ, ПЕРЕВОД В ГИДРАТНОЕ СОСТОЯНИЕ, РАСТВОРЕНИЕ В СЖАТЫХ ГАЗАХ, ПЕРЕВОД В ГИДРИДЫ, В ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ, В ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ, РАСТВОРЕНИЕ, РАЗБУХАНИЕ ГЕЛЯ.
- ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ:
- использование различных форм: ТРЕУГОЛЬНИКОВ, ПЯТИУГОЛЬНИКОВ, ШЕСТИУГОЛЬНИКОВ, КРУГОВ, их частей (сегментов), ГИПЕРБОЛИЧЕСКИХ ПАРАБОЛОИДОВ, ЭЛЛИПСОИДОВ, СФЕР И ПОЛУСФЕР, КОНУСОВ, СОТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Для придания большей прочности конструкций, полости заполняют жидкостями, гелями, сыпучими материалами, пластмассами и т. д.
ЭТАП A.
ПРИМЕР 7.176.ПОДВОДНАЯ ЛОДКА.
В подводных лодках при погружении заполняются водой балластные цистерны, при подъеме на поверхность вода вытесняется воздухом под давлением. Цистерны располагаются вдоль всего корпуса.
Полости заполняются ВОДОЙ используя ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ - ФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
ПРИМЕР 7.177.НАДУВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Известны конструкции временных построек: выставочных и ярмарочных павильонов, спортивных залов, туристических лагерей, овощехранилищ и пр., выполненные из легкой пленки. Пневматическое напряжение, создаваемое избыточным давлением газа или жидкости (подобно клетке организма), обеспечивает гибкой герметичной оболочке несущую способность и устойчивость при любых видах нагрузок. Важнейшими преимуществами надувных систем (получивших название пневматически напряженных конструкций) являются экономичность, малый вес, транспортабельность, компактность, быстрота монтажа. Наиболее распространенными формами надувных построек пока являются цилиндрический свод и сферический купол, хотя в природе этот принцип допускает огромное разнообразие форм.
Полости заполняются ВОЗДУХОМ, используя ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ - ФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
ПРИМЕР 7.178.НАДУВНЫЕ ДОМА.
Использование свойства расширения воздуха или каких-либо смесей газов от перегрева создает возможность автоматической регуляции микроклимата в пневматических сооружениях. Эффект улучшения изоляции здесь может дать автоматическое увеличение толщины двухслойного покрытия надувных оболочек в связи с расширением от повышения температуры их наполняющих газов, а также изменение их «теплых» расцветок на «холодные». Используя этот принцип, архитектор Ю. Лебедев предложил проект-идею оригинального туристского городка в жарком климате (рис. 7.123)[343 - ЛЕБЕДЕВ Ю. С. АРХИТЕКТУРА И БИОНИКА. Изд. 2-е, перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1977. - 221 с., С.164 -169.].
Полости заполняются ВОЗДУХОМ, используя ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ - ФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
Рис. 7.123. Проект-идея оригинального туристского городка в жарком климате
ЭТАП B.
ПРИМЕР 7.179.ПЧЕЛИНЫЕ СОТЫ.
ПЧЕЛИНЫЕ СОТЫ - постройки пчел из воска. Они предназначены для хранения запасов меда и перги (пыльцы цветов) и выращивания потомства; являются также гнездом пчелиной семьи. Пчелиные соты состоят из шестигранных призматических ячеек, расположенных по обе стороны от общего средостения, которое может быть искусственным. Пчелиные соты - наиболее совершенные постройки насекомых. Соты строятся с двух сторон, и способ «крепления» каждой из ячеек не предусматривает каких-либо зазоров и нестыковок в трех измерениях. Благодаря этому на строительство одной ячейки уходит минимум воска - на постройку одной пчелиной ячейки пчелы тратят около 13 мг воска, трутневой - 30 мг, на постройку всего сота - 140 -150 г.
Шестиугольная форма является наиболее экономичной и эффективной фигурой для строительства сот.
Полости заполняются МЕДОМ(гелем)или ПЫЛЬЦОЙ (порошком). Ячейки структурированы - ШЕСТИУГОЛЬНАЯ ФОРМА - ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
ПРИМЕР 7.180.ВОЗДУШНО-ПУЗЫРЬКОВАЯ ПЛЕНКА.
ВОЗДУШНО-ПУЗЫРЬКОВАЯ ПЛЕНКА - упаковочный материал
(рис. 7.124а). Эта пленка объединяет в себе свойства обычной полиэтиленовой пленки, предохраняющей изделия от атмосферного влияния, истирания и загрязнения, и великолепные амортизирующие свойства, позволяющие избежать повреждений при ударах, вибрации и толчках, бережно сохраняя продукт, упакованный в нее. Она также применяется при отделке помещений для изоляции стен и пространства под кровлей.
Пленка представляет собой слой пузырьков из полиэтилена
(рис. 7.124б), с одной или двух сторон закрытых полиэтиленовой пленкой. Все пузырьки четко ограничены и поэтому при нарушении целостности одного пузырька (например, при резке пленки, ударах, сдавливании), другие сохраняют внутри себя воздух, тем самым, обеспечивая в целом защитные свойства.
Полости заполняются ВОЗДУХОМ. Ячейки структурированы - ПОЛУСФЕРА - ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
Рис. 7.124. Воздушно-пузырьковая пленка
ЭТАПЫ C и D.
Этап С представляет собой качественный скачок - переход на микроуровень, т. е. использование КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (КПМ).
Переход к капиллярной структуре изменяет требования к СТРУКТУРИРОВАНИЮ ячеек и использованию ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.
В КПМ могут использоваться структуры с открытыми и закрытыми капиллярами различных размеров и направлений.
Из ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ на этапах Cи D, прежде всего, используются КАПИЛЛЯРНЫЕ ЭФФЕКТЫ.
Наиболее известные из КАПИЛЛЯРНЫХ ЭФФЕКТОВ: УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ, ТЕРМОКАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ,ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ.
КАПИЛЛЯР - это трубка с малым внутренним диаметром.
КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ(от лат. Capillaris - волосяной), физические явления, заключающиеся в способности жидкости изменять уровень в капилляре.
Поднятие жидкости происходит в случаях СМАЧИВАНИЯ каналов жидкостями, например, воды в стеклянных трубках, песке, грунте и т. п.
Понижение жидкости происходит в капиллярах, НЕ СМАЧИВАЕМЫХ жидкостью, например, ртуть в стеклянной трубке.
Это явление обусловлено действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред.
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ: увеличение в десятки раз скорости движения и высоты подъема жидкости в капиллярах при непосредственном воздействии ультразвука (рис. 7.125а). На рисунке стрелкой условно показано воздействие ультразвука (УЗ) на капилляр. При воздействии УЗ жидкость в капилляре поднимается на высоту h^1^большую, чем в капилляре без воздействия h^2^(h^1^> h^2^).
Рис. 7.125. Виды капиллярных эффектов
Действие ТЕРМОКАПИЛЛЯРНОГО ЭФФЕКТА аналогично ультразвуковому капиллярному эффекту - увеличение скорости и высоты подъема жидкости при наличии в капилляре разности температур (рис. 7.125б). На рисунке стрелкой условно показано воздействие температуры (ТО) на капилляр. Наверху капилляра температура выше, чем внизу. Это условно показано знаком плюс (+ТО). Жидкость в капилляре течет в сторону большей температуры и поднимается на высоту h^1^большую, чем в капилляре без воздействия h^2^ (h^1^> h^2^).
ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ - зависимость поверхностного натяжения на границе раздела твердых и жидких электродов с растворами электролитов и расплавами ионных соединений от электрического потенциала. Эта зависимость обусловлена образованием двойного электрического слоя на границе раздела фаз.
Воздействие электрического потенциала (+U, -U) к капилляру условно показано стрелками (рис. 7.125в). Электрический ток заставляет жидкость течь в капилляре в определенном направлении и поднимается на высоту h^1^большую, чем в капилляре без воздействия тока h^2^(h^1^> h^2^). Приложение потенциала зависит от вида жидкости.
Изменением потенциала можно осуществлять инверсию смачивания - переход от несмачивания к смачиванию и наоборот[344 - УКАЗАТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ И ЯВЛЕНИЙ ДЛЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЕЙ И РАЦИОНАЛИЗАТОРОВ. - Обнинск, 1977.].
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ - это условное название явления (название дал автор), при котором жидкость течет в сторону меньшего диаметра капилляра (рис. 7.125г). Диаметр верхнего конца капилляра d^2^меньше диаметра нижнего конца капилляра d^1^(d^1^> d^2^). На рисунке утрированно показано сужение капилляра. В сужающемся капилляре жидкость поднимается на высоту h^1^большую, чем в ровном капилляре h^2^(h^1^> h^2^).
Изменить диаметр капилляра можно, например, если сделать его из материала с эффектом обратимой памяти формы. Тогда можно управлять движением жидкости.
Управлять процессами, происходящими в капиллярах, можно, изменяя ВЯЗКОСТЬ и СМАЧИВАНИЕ ЖИДКОСТИ всеми известными способами, в том числе и химическими, например, использование поверхностно-активных веществ. Кроме того, можно использовать ФЕРРОМАГНИТНУЮилиРЕОЛОГИЧЕСКУЮ ЖИДКОСТИ и магнитное или электрическое поля.
Наиболее эффективно применение сочетаний описанных эффектов для управления процессами, происходящими в капиллярах.
Помимо указанных ранее эффектов, в линии перехода к КПМ применяются ОСМОС И ЭЛЕКТРООСМОС, эффекты, связанные с СОРБЦИЕЙи ХЕМОСОРБЦИЕЙ(КАПИЛЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ, ФОТОАДСОРБЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ, ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА АДСОРБЦИЮ, АДСОРБЛЮМИНИСЦЕНЦИЯ И ХЕМОЛЮМИНИСЦЕНЦИЯ, РАДИКАЛЬНО-РЕКОМБИНАЦИОННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, АДСОРБЦИОННАЯ ЭМИССИЯ, ВЛИЯНИЯ АДСОРБЦИИ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКА).
ПРИМЕР 7.181.УЛЬТРАЗВУКОВОЙ НАСОС.
Е. Г. Конавалов (открыватель ультразвукового капиллярного эффекта) говорил, что открытый им эффект послужит разгадке нескольких биологических явлений. Он подсчитал, что если бы сердце и сосуды работали по известным законам гидродинамики, то, чтобы прокачать кровь, сердце должно быть в 40 раз мощнее. Ведь сердечно-сосудистая система - это капилляры общей длиной 100 тыс. км. Нет ли у сердца помощника - ультразвукового насоса?
Полости заполняются ЖИДКОСТЬЮ, используя УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ - ФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
ПРИМЕР 7.182.КОРОЛЕВСКАЯ ПРИМУЛА.
Королевская примула, растущая на острове Ява, цветет перед землетрясением. Для местных жителей цветок служит прибором, предсказывающим приближение беды. Почему происходит это явление? Е. Г. Коновалов считает, что мощным толчкам земной коры предшествуют слабые колебания разных частот, в том числе и ультразвуковые. Они ускоряют движение питательных соков по капиллярам растений, интенсифицируют процесс обмена веществ, и цветок расцветает. Индийские ученые Сингх и Панниах наблюдали влияние музыки на элодею и мимозу. Растения «слушали» музыку по полчаса в день. В это время они росли в полтора раза быстрее. Применение этого явления может интенсифицировать многие процессы.
Полости заполняются ЖИДКОСТЬЮ, используя УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭФФЕКТ - ФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
Выше были описаны три линии развития КПМ (см. рис. 7.118, 7.119, 7.121):
- Монолит ТВЕРДОЕ(1) или ЭЛАСТИЧНОЕ (2) >ВЕЩЕСТВО С ОДНОЙ ПОЛОСТЬЮ (A)>ВЕЩЕСТВО СО МНОГИМИ ПОЛОСТЯМИ (B)> КПМ (C) > µКПМ (рис. 7.126а).
- ПОЛОСТЬ > СТРУКТУРИРОВАННАЯ ПОЛОСТЬ > ПОЛОСТЬ,заполненнаяВЕЩЕСТВОМ>использованиеТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ТЭ
- (рис. 7.126б).
- Вещество с ОДНОЙ полостью A1> вещество с ДВУМЯ полостями A2 > вещество со МНОГИМИ полостями A3-A4 (рис.7.126в).
Рис. 7.126. Линии развития капиллярно-пористого материала (КПМ)
Они представлены вместе на рис. 7.127.
В общем виде система развивается по всем трем направлениям, а все состояния могут быть описаны в виде морфологической матрицы, где в качестве морфем, помимо указанных трех составляющих может быть еще четвертая - виды технологических эффектов.
В упрощенном виде эту закономерность можно представить в виде схемы (рис. 7.127).
Рис. 7.127. Общая схема перехода к КПМ
Где
КПМ^#^ - КПМ со структурированными капиллярами,
µКПМ^#^ - µКПМ со структурированными капиллярами.
7.5.5.2. Тенденция развития автомобильных шин
Продемонстрируем тенденцию перехода к КПМ, закономерностью развития автомобильных шин.
ПРИМЕР 7.183.ПЕРВЫЕ ШИНЫ.
Первоначально шины представляли собой сплошную резину. Это соответствует этапу 2 (рис.7.126а). Такая шина частично амортизировала тряску при движении, но амортизация была недостаточной и одинаковой для любых дорог.
ПРИМЕР 7.184.НАДУВНАЯ ШИНА.
Для улучшения амортизации изобрели надувную шину (этап A, рис. 7.126а), которая до сегодняшнего дня является самой распространенной. Эта шина лучше амортизирует тряску, и с помощью изменения давления в шине можно приспосабливаться к различным дорогам и к погодным условиям, так как изменяется форма той части шины, которая соприкасается с дорогой. Таким образом, происходит структуризация полости.
Следующим этапом в развитии шин было деление их на две (A2) и более (A3, A4) секций (рис. 7.126в), которые отдельно накачиваются.
ПРИМЕР 7.185.СЕКЦИОННАЯ ШИНА.
Предложена шина[345 - Патент США 2 859 791.], состоящая из двенадцати секций (рис.7.128). Теоретически в такой шине могли проколоться все 12 секций.
Такая шина соответствует этапам A4(рис.7.126 в).
Рис. 7.128. Секционная шина. Патент США 2 859 791
ПРИМЕР 7.186.МНОГОСЕКЦИОННАЯ ШИНА.
В дальнейшем число таких секций увеличивалось. Шина уже делилась не только в радиальном, но и в продольном направлениях (рис. 7.129). Эти шины уже не боялись прокола, но их нужно было долго накачивать - каждую камеру отдельно.
Рис. 7.129. Многосекционная шина
Разрешение этого противоречия - в соединении отдельных секций в единый патрубок с помощью трубок. Теперь можно накачивать сразу все секции шины, но шина стала значительно тяжелее. Возникло новое противоречие. Для того, чтобы шина была более надежной, количество камер в ней должно быть, как можно больше, но большое количество камер усложняет накачивание, а соединение всех камер системой трубок утяжеляет шину.
Обычное мышление подсказывает, что нужно вернуться назад и не увеличивать число камер в шине. ТРИЗное мышление подсказывает обратное - нужно еще более увеличить число камер, выполняя главное действие, и устранить вредное действие - трудности при накачивании. В идеале шина вообще не должна накачиваться.
В результате переходим к шинам из капиллярно-пористого материала (КПМ) - этап C (рис. 7.126а).
ПРИМЕР 7.187. ШИНА С ПЕНОПОЛИУРИТАНОМ.
Сомпания «Синэйр» (США) впервые выпустила шины, заполнены пенополиуританом (рис.7.130). Такие шины не боятся прокола[346 - Химия и Жизнь, №1, 1975, С. 33.].
Разработаны различные модификации этих шин.
Рис. 7.129. Многосекционная шина
Виток спирали замкнулся. Мы снова пришли к сплошной шине на новом качественном уровне (отрицание отрицания), и ей присущи почти те же противоречия, что и раньше. Шина не прокалывается, но имеет постоянную жесткость. Как сделать шину более управляемой?
Разрешение противоречия в следующем этапе развития - поры делаются вполне определенной структуры и размеров этап C2
(рис. 7.127).
Определенным сочетанием ячеек различных форм и размеров можно получить различную жесткость шин, но такое управление жесткостью нединамично, а задано заранее.
Следующий этап в развитии - заполнение пор веществом, например, жидкостью этап C3(рис. 7.127). Шины становятся с более управляемой жесткостью.
Для дальнейшего увеличения или уменьшения давления шины должны «научиться» быстро подавать и убирать жидкость из пор, но делать это с помощью обычных насосов невозможно, так как в капиллярах своя гидродинамика. Разрешение этого противоречия требует согласования уровней решений. Капилляры - это микроуровень, а насосы - макроуровень.
Необходимо использовать насосы на микроуровне, т. е. нужно использовать физические, химические и прочие технологические эффекты C4(рис. 7.127). Прежде всего, следует использовать капиллярные эффекты, описаны ранее.
7.5.6. ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ «ПУСТОТНОСТИ»
Эта тенденция, разработанная Г. С. Альтшуллером, представляет собой одно из направлений ЗАКОНОМЕРНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ (рис. 7.131).
Рис. 7.131. Схема закона изменения связанности
Линия пустотности в чем-то повторяет тенденции увеличения степени дробления и перехода к КПМ, но имеет свои особенности.
Приведем сокращенный вариант статьи, в полном объеме она изложена на сайте официального фонда Г. С. Альтшуллера[347 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. М. ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ «ПУСТОТНОСТИ». -Баку, 1987. технических систем объединиться с пустотой обусловлено действием закона увеличения степени идеальности.
Пустота дает возможность объекту увеличить (без утяжеления) число возможных функций.
Анализ патентного фонда показал, что существует линия увеличения пустотности, основные элементы которой показаны на рис. 7.132.
Рис. 7.132. Линия увеличения «пустотности»[348 - Рис. 7.132 частично изменен нами по сравнению с оригиналом объект;
- пустота вне прямого контакта с объектом;
- пустота соприкасается с объектом;
- пустота частично «вклинивается» в объект;
- пустота находится внутри объекта;
- раздробленная пустота;
- сквозная пустота (пустая трубка в сплошном объекте);
- капиллярная структура;
- цеолитовая структура (трубки образованы молекулами);
- пустота выделяется из объекта в результате физэффекта (например, возникновение пузырьков при кипении жидкости);
- пустота, выделяемая при химическом разложении вещества (например, выделение газа при реакции разложения).
Нетрудно заметить общее направление линии: увеличивается взаимодействие между объектом и «пустотой» - вплоть до превращения этих компонентов в единую систему. Наличие общего направления не означает, однако, что в принципе невозможен «обратный ход»; встречаются задачи на устранение вредной или ненужной «пустоты». Существуют и боковые линии: на каждом этапе возможно увеличение динамичности, структурированности, переход к би- и полисистемам.
Следует также подчеркнуть: «объектом», развивающимся по линии увеличения «пустотности», могут быть инструмент, изделие, внешняя среда и различные сочетания этих компонентов системы. Поэтому увеличение степени «пустотности» отнюдь не такая линия, как может показаться на первый взгляд.
Схема на рис. 7.132 отражает лишь главную идею увеличения «пустотности».
7.5.7. ВЫВОДЫ
Закон изменения управляемости веществом является подзаконном закона увеличения степени управляемости и динамичности. Он включает основные тенденции:
- изменение концентрации вещества;
- изменение степени дробления;
- переход к капиллярно-пористому материалу (КПМ).
Кроме того, имеется еще одна тенденция - линия увеличения пустотности. Эта тенденция является дополнением к тенденции перехода к КПМ, показывая некоторые нюансы использования пустоты.
В целом закон изменения управляемости веществом можно свести к изменению степеней свободы системы и тенденциям изменения концентрации вещества, его дроблении или обратной тенденции превращению в монолит.
7.6. Закономерность изменения управляемости энергией и информацией
МУДР ТОТ, КТО ЗНАЕТ НЕ МНОГОЕ, А НУЖНОЕ.
ЭСХИЛ
древнегреческий драматург,
отец европейской трагедии,
525 -456 гг. до н.э.
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 7.6
7.6.1.ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ
7.6.2.УВЕЛИЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭНЕРГИИ
7.6.3.УВЕЛИЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ
7.6.4.ПЕРЕХОД К БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМЫМ ПОЛЯМ
7.6.4.1.ЗАМЕНА ВИДА ПОЛЯ
7.6.4.2.ПЕРЕХОД ПОЛЯ ОТ МОНО К БИ И ПОЛИ
7.6.4.3.ДИНАМИЗАЦИЯ ПОЛЕЙ
7.6.6. ВЫВОДЫ
7.6.1. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙявляется составной частью ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ,который относится к группе законов эволюции систем(рис. 7.133).
Рис. 7.133. Структура законов эволюции систем
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ заключается в том, что ЛЮБАЯ СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СТРЕМИТСЯ ИЗМЕНИТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ И ИНФОРМАЦИОННУЮ НАСЫЩЕННОСТЬ В НЕОБХОДИМЫЙ МОМЕНТ В НУЖНОМ МЕСТЕ.
Энергию и информацию можно:
- передавать;
- обрабатывать (перерабатывать);
- хранить;
- уничтожать (стирать).
Рассмотрим механизмы энергетического и информационного насыщения, которые, прежде всего, относятся к рабочему органу.
ИЗМЕНЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ осуществляется за счет тенденций (см. рис. 7.134):
- ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ:
- ЭНЕРГИИ;
- ИНФОРМАЦИИ;
- ПЕРЕХОДА К БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМЫМ ПОЛЯМ:
- ЗАМЕНА ВИДА ПОЛЯ;
- ПЕРЕХОД К МОНО-, БИ-, ПОЛИПОЛЯМ;
- ДИНАМИЗАЦИЯ ПОЛЕЙ.
Рис. 7.134. Закон изменения управляемости энергией и информацией
Можно увеличивать или уменьшать управляемость энергией и информацией.
Первоначально рассмотрим механизмыУВЕЛИЧЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ.Управляемость энергиейи информацией увеличивается с увеличением их концентрации
(рис. 7.135):
- ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ И/ИЛИ ИНФОРМАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ ЗА КОРОТКИЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ.
- ПЕРЕХОД: ОБЪЕМ - ПЛОСКОСТЬ - ЛИНИЯ - ТОЧКА.Концентрация (фокусирование) энергии и/или информации из разных источников в определенной зоне (точке).
- СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ.Каждой операции или виду работы должен соответствовать свой механизм, наилучшим образом выполняющий свою функцию.
- СЖИМАНИЕ ЭНЕРГИИ И/ИЛИ ИНФОРМАЦИИ.Один из способов сжатия - это использованиеЭФФЕКТОВ: ФИЗИЧЕСКИХ, ХИМИЧЕСКИХ, БИОЛОГИЧЕСКИХ, МАТЕМАТИЧЕСКИХ, в частности,ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ.
- РАЗДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ И/ИЛИ ИНФОРМАЦИИ И ПЕРЕДАЧА ИХ ОДНОВРЕМЕННО:
- РАЗДЕЛЕНИЕ НА ЧАСТИ И ПЕРЕДАЧА ИХ ПАРАЛЛЕЛЬНО;
- РАЗДЕЛЕНИЕ ПО ВИДАМ (ЧАСТОТАМ, ПОЛЯРНОСТЯМ, СКВАЖНОСТЯМ И Т. П.) И ПЕРЕДАЧА ИХ ОДНОВРЕМЕННО.
- ОДНОВРЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ И/ИЛИ ИНФОРМАЦИИ В ДРУГИХ НАПРАВЛЕНИЯХ.
- РАСШИРЕНИЕ ПРИЕМНЫХ И ПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ЭНЕРГИИ И/ИЛИ ИНФОРМАЦИИ.
- ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ПРИНЦИПОВ, МАТЕРИАЛОВ И ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ(физических, химических, биологических и математических).
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
Рис. 7.135. Механизмы увеличения управляемости энергией и информацией
7.6.2. Увеличение концентрации энергии
УВЕЛИЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭНЕРГИИ, прежде всего, следует осуществлять на рабочем органе. Это позволяет не только повысить производительность и качество технологических процессов, но и выполнять качественно новые технологические процессы.
История развития техники связана с накоплением и концентрации энергии.
Рассмотрим тенденцию увеличения удельной концентрации энергии на примерах.
ПРИМЕР 7.188. ЛУК И СТРЕЛЫ.
Археологические находки позволяют заключить, что лук был изобретен человеком как минимум 10 000 лет назад.
Натягивая тетиву лука, совершают работу, предварительно НАКАПЛИВАЯ ЭНЕРГИЮ в согнутом луке. В момент спуска тетивы накопленная энергия отдается стреле за очень МАЛЫЙ ПРОМЕЖУТОК ВРЕМЕНИ, создавая ИМПУЛЬС СИЛЫ.
Тем самым происходит КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭНЕРГИИ при ее обработке (ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАКОПЛЕНИЕ), кратковременном храни и дальнейшей транспортировке.
ПРИМЕР 7.189. НАКОНЕЧНИК СТРЕЛЫ.
Дальнейшая концентрация энергии лука была осуществлена за счет заострения стрелы - создания наконечника. Та же самая сила стала воздействовать на значительно меньшую площадь. Энергия была СФОКУСИРОВАНА В ТОЧКУ(переход от ОБЪЕМАк ПЛОСКОСТИ, ЛИНИИ, ТОЧКЕ).
Помимо того, что наконечник сводит энергию в точку, он достаточно тяжел, поэтому за счет сил инерции стрела летела дальше и создавала большую пробивную силу (дополнительная концентрация энергии за счет КОНЦЕНТРАЦИИ МАССЫ В ОПРЕДЕЛЕННОМ МЕСТЕ и использовании ФИЗИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА - сила инерции).
Первые наконечники для стрел делали из кости или камня, а затем металлические.
ПРИМЕР 7.190. ЭВОЛЮЦИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДНЕВЕКОВЫХ ЛУКОВ.
Следующим этапом концентрации энергии лука стала модификация его конструкции.
Первоначально лук делался из ЦЕЛЬНОГО КУСКА древесины - ветки дерева. Это так называемый простой лук.
Когда стрелок натягивает тетиву, дуга лука с внешней (от стрелка) стороны (спина лука) испытывает натяжение, а с внутренней (живот) - сжатие. При чрезмерном натяжении древесные волокна дуги начинают деформироваться и на внутренней стороне появляются морщины.
Следующим качественным шагом было изобретение составного лука. Он создавал значительно большее натяжение при той же длине, поэтому был как минимум в два раза мощнее простого лука.
Составной лук делается из разных материалов, каждый из которых наилучшим образом выполняет свою функцию, поэтому такой лук обладает явными преимуществами по сравнению с простым луком, сделанным из одного куска дерева, поскольку последний имеет ограниченную упругость, определяемую природными свойствами материала.
Составной лук был весьма сложным сооружением.
Переход от сплошного лука к составному соответствует тенденции УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ.Подбор наилучшим образом выполняющих определенную функцию соответствует общей тенденции ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ и ЗАКОНУ СОГЛАСОВАНИЯ.
Этим примером мы продемонстрировали механизм СПЕЦИАЛИЗАЦИИ (каждая часть наилучшим способом осуществляет свою функцию) в накоплении энергии, ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ПРИНЦИПОВ, МАТЕРИАЛОВ, ПРОГРЕССИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ и ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕСУРСОВ.
ПРИМЕР 7.191. ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
Отношение мощности взрыва к объему «взрывчатого вещества» увеличивается в процессе изобретения новых видов «взрывчатки».
Сначала использовали порох, далее изобрели взрывчатку (тринитротолуол), затем атомную и водородную бомбы.
Увеличение степени концентрации энергии происходит путем использования более ПРОГРЕССИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ и ТЕХНОЛОГИЙ.
ПРИМЕР 7.192. КУМУЛЯЦИЯ.
КУМУЛЯЦИЯ (лат. cumulatio - «скопление» или cumulo - «накапливаю») - увеличение или усиление какого-либо эффекта за счет сложения или накопления нескольких однородных с ним эффектов.
КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ, ЭФФЕКТ МОНРО (англ. Munroe effect) - усиление действия взрыва путем его концентрации в заданном направлении[349 - КУМУЛЯТИВНЫЙ ЭФФЕКТ. - Материал из БСЭ, Википедии и сайта энергии взрыва осуществляется с помощью КОНУСА (ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ). Энергия концентрируется в тонкую газо-металлическую струю очень большого давления (1 -2 млн. кгс/см^2^) и распространяющуюся с очень большой скоростью (7 -15 км/с).
Это пример концентрации энергии путем СЖАТИЯ ЭНЕРГИИ, ПЕРЕХОДА ОТ ОБЪЕМА К… ТОЧКЕ и ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭФФЕКТОВ (геометрических).
ПРИМЕР 7.193. КОНЦЕНТРАЦИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ.
Концентрация солнечной энергии осуществляется с помощью зеркал, как правило, гиперболической формы. В фокусе гиперболоида расположена емкость, заполненная жидкостью, например, синтетическим маслом, которое нагревается до 400^о^ С. Эта жидкость поступает в теплообменники, превращая воду в пар высокого давления, поступающий на турбину, которая вырабатывает электроэнергию.
В данном примере концентрация энергии осуществляется за счет использования ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА - ГИПЕРБОЛОИДи осуществленПЕРЕХОД ОТ ОБЪЕМА К… ТОЧКЕ.
ПРИМЕР 7.194. СВЕТИЛЬНИКИ.
Концентрация энергии в светильниках постоянно растет.
Лампа накаливания - галогенная лампа - люминесцентная лампа - светодиодная лампа - органическая светодиодная лампа.
Данные по световой отдаче - светоотдаче (отношение светового потока к мощности) приведены в табл. 7.2.
Интересно рассмотреть и изменение концентрации энергии светильников по отношению к их объему. Объем светильников, уменьшается при переходе от лампы накаливания к галогенной лампе, к светодиодной лампе и органической светодиодной ламы. Очевидно, что такое отношение максимальное на сегодняшний день у органических светодиодов.
Пример концентрации энергии за счет применения НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
Таблица 7.2 Светоотдача (световая отдача) светильников разных типов.
ПРИМЕР 7.195. ИСТОЧНИК СВЕТА НЕ ПОТРЕБЛЯЮЩИЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ.
Компания Sharp выпустила светильник Sharp Lumiwall не потребляющий электроэнергию. Он работает на солнечной энергии.
Sharp Lumiwall - это стекло с солнечными панелями (они располагаются с внутренней стороны стекла). Одновременно это стекло является источником света.
В течение дня Sharp Lumiwall с помощью солнечных панелей преобразует солнечный свет в электрическую энергию, накапливает ее (само стекло в течение дня становится матовым), а ночью ее расходует, при этом являясь интересным и оригинальным пространственным источником света.
Пример на НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ.
ПРИМЕР 7.196. СВАРКА.
При ОБЫЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ тепловая энергия не концентрирована, что приводит к нагреву большой зоны
(рис. 7.136). Это, в свою очередь, приводит к дефектам шва и температурным деформациям свариваемых деталей.
СЖИМАЯ ДУГУ и увеличивая ее плотность (КОНЦЕНТРАЦИЮ), например, с помощью МАГНИТНОГО ПОЛЯ, можно получить более сконцентрированную тепловую энергию. В пределе получается ПЛАЗМА. У ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ пятно расплава значительно меньше. Тем самым повышается качество и производительность сварки.
В ЛАЗЕРНОМ ЛУЧЕ наибольшая удельная плотность (КОНЦЕНТРАЦИЯ) ЭНЕРГИИ. Этот вид сварки наиболее перспективный.
При лазерной сварке снижается объем расплава. Швы получаются с большим отношением глубины проплавления к ширине шва (на порядок по отношению к дуговой сварке) дает возможность уменьшить деформации деталей до 10 раз. Снижение деформаций в свою очередь приводит к значительной экономии как металла (за счет уменьшения размеров допусков), так и к повышению производительности (за счет экономии времени на правку после сварки). Поэтому лазерная обработка позволяет осуществить процессы, которые невозможно сделать, например, с помощью дуговой сварки. Сканируя лазерным лучом по поверхности металлической детали, можно ее упрочнять. Это происходит потому, что слой поверхности детали моментально расплавляется под лучом лазера и затем быстро остывает.
Этот вид сварки, наиболее управляемый.
В ЭЛЕКТРОННОМ ЛУЧЕ удельная плотность (КОНЦЕНТРАЦИЯ) ЭНЕРГИИ еще больше увеличивается. Поэтому электронно-лучевая сварка еще более производительная и качественная. Однако при использовании электронно-лучевая сварки необходимо создавать вакуум, что значительно усложняет процесс и стоимость оборудования.
Данный пример на увеличение степени концентрации энергии использованием НОВЫХ ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
Рис. 7.136. Концентрация энергии в различных видах сварки
7.6.3. УВЕЛИЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ
УВЕЛИЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ позволяет значительно
эффективнее управлять системой и создавать принципиально новые процессы[350 - ПЕТРОВ В. М. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ НАСЫЩЕННОСТИ. - Л. 1982 (рукопись). ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ СИСТЕМЫ. - ТЕЛЬ-АВИВ, 2002.предусматривает предварительный отбор - ФИЛЬТРАЦИЮ ИНФОРМАЦИИ. Концентрируется только необходимая информация.
Информацию можно:
- создавать;
- передавать;
- обрабатывать;
- хранить;
- уничтожать (стирать).
Обработка информации достаточно общая функция, которая предусматривает, поиск, сортировку информации, выполнение различных действий с информацией, в частности, создание новой информации (знаний). Сортировка информации предусматривает как выбор нужной и отбрасывание ненужной информации (фильтрация информации), так классификация и распределение информации по определенным классам, группам, местам и т. д.
ПРИМЕР 7.197. УЗКОПОЛОСНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ.
Большинство традиционных радиотехнических систем являются узкополосными - т. е. работают в полосе частот, много меньшей, чем их несущая частота.
В узкополосных системах связи передача информации осуществляется за счет модуляции синусоидального электромагнитного колебания. Фактически для передачи информации необходим некий несущий гармонический сигнал, выполняющий функцию транспорта для доставки информации. Однако сам по себе гармонический сигнал не несет никакой полезной информации, а только расходует энергию.
Как быть?
Несущий сигнал предварительно подвергают модуляции, таким образом, он передает данные. Процесс модуляции как раз и заключается в том, чтобы закодировать в исходном несущем сигнале необходимую информацию.
НЕСУЩИЙ СИГНАЛ САМ ПЕРЕДАЕТ ИНФОРМАЦИЮ, тем самым происходитУВЕЛИЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ ЗА СЧЕТ УСТРАНЕНИЯ ЛИШНИХ ОПЕРАЦИЙ.
ПРИМЕР 7.198. СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЕ СИГНАЛЫ.
В узкополосных системах, чем выше скорость модуляции, тем больше ширина спектра результирующего сигнала.
Как передавать в таком широком спектре больше сигналов?
В традиционной радиосвязи ВЕСЬ допустимый ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОНРАЗБИЛИна множество выделенных частотных каналов, в которых возможно вещание радиопередатчиков без взаимных помех друг другу.
Однако разрешенный для вещания диапазон ограничен, а желающих его использовать становится все больше.
Решить проблемы узкополосных радиотехнических систем можно с помощью технологии, использующей СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЕ (СШП) сигналы.
В СШП-технологии увеличение информационной скорости передачи реализуется за счет УВЕЛИЧЕНИЯ ШИРИНЫ ПРОПУСКАНИЯ канала связи.
Идея метода проста: если не удается достичь высоких скоростей передачи в узкой полосе частот, то следует попытаться использовать как можно более широкий частотный диапазон, но так, чтобы не создавать помех другим передающим и принимающим устройствам в этом же диапазоне.
В классической технологии СШП для передачи информации вместо несущего синусоидального колебания используется последовательность сверхкоротких импульсов, имеющих соответственно сверхширокополосный спектр. Длительность таких импульсов составляет менее 0,5 нс, а период их следования может колебаться от 10 до 1000 нс.
Короткий импульсный сигнал их-за малого пространственно-временного объема позволяет передавать большее количество информации в единицу времени.
Таким образом, КОНЦЕНТРАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ происходит за счет УМЕНЬШЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА И ПЕРИОДА СИГНАЛА.
ПРИМЕР 7.199. МНОГОПОЛОСНАЯ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНАЯ СВЯЗЬ
Многополосная сверхширокополосная связь (Multi-bands UWB) заключается в том, что весь доступный СШП-частотный ДИАПАЗОН РАЗДЕЛЯЕТСЯ НА НЕСКОЛЬКО УЗКИХ ПОДДИАПАЗОНОВ. При этом, учитывая частотную независимость поддиапазонов, ПЕРЕДАЧА МОЖЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ ОДНОВРЕМЕННО В КАЖДОМ ИЗ ТАКИХ ДИАПАЗОНОВ.
Для каждого частотного поддиапазона существует своя несущая частота сигнала. Передача в каждом из частотных поддиапазонов осуществляется при использовании той или иной техники модуляции.
ПРИМЕР 7.200. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ С ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ.
Радиосвязь с подводной лодки (ПЛ) в подводном положении представляет собой серьезную проблему, так как электромагнитные волны с частотами, использующимися в традиционной радиосвязи, сильно ослабляются при прохождении через толстый слой проводящего материала, которым является соленая вода. В связи с этим требуется, чтобы антенна ПЛ находилась на поверхности. Это опасно, так как в это время подводную лодку могут обнаружить.
Как быть?
Опишем одно из решений.
Антенна поднимается на короткий срок, чтобы передать СЖАТУЮ ИНФОРМАЦИЮ. Информацию кодируют, и передача занимает доли секунды.
Другие способы передачи информации с ПЛ изложены в статье «Связь с подводными лодками»[351 - СВЯЗЬ С ПОДВОДНЫМИ ЛОДКАМИ. - Материал из Википедии.].
ПРИМЕР 7.201. ПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ.
Раньше по одному проводу передавали одну информацию (один сигнал). Затем передавали несколько сигналов на разных частотах.
При передаче импульсных сигналов, МЕЖДУ ИМПУЛЬСАМИ ОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПОМЕЩАЛИ ИМПУЛЬСЫ ДРУГОЙ ИНФОРМАЦИИ.
ПРИМЕР 7.202. ОПТОВОЛОКНО[352 - ОПТОВОЛОКНО - это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. - Материал из Википедии.].
Использование оптического волокна вместо традиционных проводов значительно улучшило качество и увеличило скорость передачи информации.
К преимуществам оптических волокон относятся:
- высокая пропускная способность;
- нечувствительность к электромагнитным помехам и отсутствие собственного излучения (материалы, из которых изготовлены волокна - диэлектрики);
- невозможность прослушивания передаваемой информации;
- малый вес;
- легкость обработки и стыковки;
- невысокие цены всей системы.
Широкополосность оптических сигналов обусловлена чрезвычайно высокой несущей частотой, что позволяет по оптической линии связи передавать информацию с большими скоростями до Терабит/с. По одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов.
Скорость передачи данных может быть увеличена за счет передачи информации СРАЗУ В ДВУХ НАПРАВЛЕНИЯХ, так как световые волны могут распространяться в одном волокне независимо друг от друга.
Кроме того, в оптическом волокне могут распространяться световые сигналы ДВУХ РАЗНЫХ ПОЛЯРИЗАЦИЙ, что позволяет УДВОИТЬпропускную способность оптического каналасвязи. На сегодняшний день, еще не достигнут предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну.
Пример на КОНЦЕНТРАЦИЮ ИНФОРМАЦИИпутем:
- использованияНОВЫХ ПРИНЦИПОВ И ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ;
- РАЗДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ ПО ПОЛЯРИЗАЦИЯМ И ПЕРЕДАЧА ПО ОДНОМУ ПРОВОДУ;
- ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА В ДВУХ НАПРАВЛЕНИЯХ.
ПРИМЕР 7.203. МИКРОСХЕМЫ.
Количество и скорость обрабатываемой информации на единицу площади микросхемы постоянно растет, так как площадь, занимаемая транзистором, уменьшается. Следовательно, УДЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ.
ПРИМЕР 7.204. ФЛЕШ-ПАМЯТЬ.
Тенденция увеличения плотности записи информации на флэш-памяти осуществляется за счет уменьшения размеров транзистора. На каждом транзисторе записывается один бит информации.
Революционным шагом стало возможность записи двух, а затем и четырех бит информации на одном транзисторе.
Происходит увеличение плотности информации на один транзистор. Учитывая, что постоянно увеличивается количество транзисторов на единицу площади, то в целом резкое УВЕЛИЧЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ИНФОРМАЦИИ НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ.
ПРИМЕР 7.205. СЖИМАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
Один из способов увеличения плотности передаваемой и хранящейся информации - это ее предварительное сжатие, например, архивирование, кодирование. Для этого используются различные алгоритмы.
ПРИМЕР 7.206. ВХОД/ВЫХОД.
Скорость приема и передачи информации зависит от возможностей приемно-передающих устройств (вход/выход).
Для наглядности можно представить себе гавань с двумя морскими портами, куда заходят корабли (вводятся электрические сигналы) и откуда они отправляются в плавание (выходят электрические сигналы). Разряды порта - это отдельные судоходные каналы или, по-морскому, фарватеры, ограниченные бакенами (буями).
В современных компьютерах ширина входной шины доходит до 64 бит.
Что бы еще повысить скорость обмена данными между устройствами был создан прямой доступ к памяти (Direct Memory Access, DMA). Обмен осуществляется без участия центрального процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.
Данные пересылаются сразу для многих слов, расположенных по подряд идущим адресам. Это позволяет использовать «пакетный» (burst) режим работы шины - один цикл адреса и следующие за ним многочисленные циклы данных. Аналогичная оптимизация работы ЦП с памятью крайне затруднена.
DMA - своего рода «ДИНАМИЧЕСКОЕ» РАСШИРЕНИЕ ШИНЫ.
ПРИМЕР 7.207. ИНТЕРНЕТ.
Интернет сегодня стал самым мощным средством концентрации информации.
Опишем СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ:
- ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАКОПЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕЕ ЗА КОРОТКИЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ В НУЖНЫЙ МОМЕНТ В НУЖНОМ МЕСТЕ.
- УСТРАНЕНИЕ ЛИШНИХ ОПЕРАЦИЙ, НАПРИМЕР, ТРАНСПОРТНЫХ.
- РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ, В ТОМ ЧИСЛЕ ДИНАМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ.
- УВЕЛИЧЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ИНФОРМАЦИИ НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ.
- УМЕНЬШЕНИЕ ИМПУЛЬСА И ПЕРИОДА ПЕРЕДАВАЕМОГО СИГНАЛА.
- СЖИМАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
- РАЗДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ НА ЧАСТИ И ПЕРЕДАЧА ЕЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО.
- РАЗДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ ПО ЧАСТОТАМ, ПОЛЯРНОСТЯМ, СКВАЖНОСТЯМ, ПОЛЯРИЗАЦИЯМ И ПЕРЕДАЧА ОДНОВРЕМЕННО ПО ОДНОМУ ПРОВОДУ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЯМОГО ДОСТУПА К ПАМЯТИ (DIRECT MEMORY ACCESS - DMA), ЧТОБЫ УМЕНЬШИТЬ НАГРУЗКУ НА CPU.
- МЕЖДУ ИМПУЛЬСАМИ ОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПОМЕЩАЛИ ИМПУЛЬСЫ ДРУГОЙ ИНФОРМАЦИИ.
- ОДНОВРЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ В ДВУХ НАПРАВЛЕНИЯХ.
- РАСШИРЕНИЕ ПРИЕМНОГО И ПЕРЕДАЮЩЕГО ПОРТА.
- ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ПРИНЦИПОВ И ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ.
7.6.4. ПЕРЕХОД К БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМЫМ ПОЛЯМ
ЛЮБАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СТРЕМИТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ПОЛЯ.
УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ ПОЛЕЙосуществляется по трем направлениям (рис. 7.137):
- замена ВИДАПОЛЯ (рис. 7.138 -7.139);
- своеобразный переходу МОНО-, БИ-, ПОЛИ- ДЛЯ ПОЛЕЙ
- (рис. 7.138);
- динамизация поля (использование тенденции изменения поля), например, рис. 7.147.
Рис. 7.137. Тенденции увеличения степени управляемости полей
7.6.4.1. ЗАМЕНА ВИДА ПОЛЯ[353 - Эта закономерность была разработана В. Петровым в 1976 году.]
ЗАМЕНА ВИДА ПОЛЯ НА БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМОЕ ПОЛЕ может осуществляться в следующей последовательности: ГРАВИТАЦИОННОЕ, МЕХАНИЧЕСКОЕ, ТЕПЛОВОЕ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ, ХИМИЧЕСКОЕ и любые комбинации этих полей.
Эта закономерность показана на рис. 7.138.
Рис. 7.138. Последовательность увеличения управляемости полей
Каждым из этих полей можно управлять по определенной закономерности, но имеется и общая закономерность их изменений, которую автор назвал «ГИПЕРВЕПОЛИ»[354 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ФОНДА ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ. - Всесоюзная конференция «Автоматизация поискового конструирования» АПК-83, Иваново. 1983. Ч 2. - С. 136. ПЕТРОВ В. ГИПЕРВЕПОЛИ И ТЕНДЕНЦИИ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ. - Л. 1990. - 9 С.7.139).
Рис. 7.139. Тенденция изменения полей - гипервеполи
Полное описание тенденций изменения полей представлено в приложениях 4 и 5.
7.6.4.2. Переход поля от МОНО к БИ и ПОЛИ
Эффективность работы рабочего органа увеличивается путем применением комплекса полей по схеме моно-би-поли (рис. 7.140).
Рис. 7.140. Тенденция перехода моно-, би-, полиполя
Динамика развития рабочих органов показывает, что первоначально используется только ОДНО ПОЛЕ (П1), вид которого изменяется по указанным выше закономерностям (рис. 7.138 и 7.139).
На следующем этапе используются ДВА ПОЛЯ (П1+П2), т. е. происходит ПЕРЕХОД ОТ МОНОПОЛЯ К БИПОЛЮ. При этом возможно объединение полей одинаковой или различной физической природы. Поля одинаковой природы могут быть полностью идентичными (П1+П1) или отличаться своими характеристиками (П1+П1»).
Как и в случае объединения систем, в дальнейшем происходит согласование полей в системе, например, П1+П1~ - согласование постоянного поля П1 с переменным полем П1~. Затем поля объединяются в единое МОНОПОЛЕ (ПО) - происходит СВЕРТЫВАНИЕ.
Дальнейший переход может использовать более двух полей (П1+П2+П3+…) с образованием ПОЛИСИСТЕМЫ ПОЛЕЙ.
Возможная последовательность перехода МОНО-БИ-ПОЛИ-СВЕРТЫВАНИЕ ПОЛЯ показан на рис. 7.141.
Рис. 7.141. Возможная последовательность перехода
МОНО-БИ-ПОЛИ-Свертывание поля
7.6.4.2.1. Пример перехода поля от моно-к би- и поли-
Рассмотрим развитие дуговой сварки.
Рабочим органом дуговой сварки является дуга, которая воздействует ТЕПЛОВЫМ ПОЛЕМП1 на свариваемый объект, например, деталь.
Управление процессом сварки сводится в основном к изменению параметров теплового поля (П1) и перемещению (П2) дуги.
Изменение теплового поля осуществляется полем П3 - управление параметрами дуги.
Модель процесса сварки изображена на рис. 7.142.
Рис. 7.142. Модель процесса сварки
Где
П^1^ - тепловое поле;
П^2^ - поле перемещения дуги;
П^3^ - поле управления параметрами дуги.
Согласно законам организации технических систем рабочий орган (дуга), для обеспечения работоспособности должен быть обеспечен энергией и управлением. Энергия обеспечивается источником энергии (в данном случае источником электрического тока). Передача этой энергии осуществляется с помощью связи - трансмиссии (электрода). Процесс управления сваркой сводится к управлению параметрами дуги и ее перемещению. Упрощенная схема процесса дуговой сварки показана на рис. 7.143, где для наглядности П1 представлено как ПТЕМ, П3 - ПУПР1, а П2 - ПУПР2.
Рис. 7.143. Модель процесса сварки
Где
П^теп^ - тепловое поле;
П^упр1^ - поле управления параметрами тока (управление дугой);
П^упр2^ - поле управления перемещением дуги;
П^эл1^ - поле электрическое, подаваемое на электрод;
П^эл2^ - поле электромагнитное, воздействующее на дугу.
Управление тепловым полем осуществляется изменением параметров дуги и ее перемещением (временем удержания дуга на одном месте и расстоянием электрода от детали).
Управление параметрами дуги сводилось к изменению параметров сварочного тока ПЭЛ1.
Тенденции изменения управления током при дуговой сварке приведены на рис. 7.144.
Рис. 7.144. Тенденция изменения управления сварочным током
Первоначально сварочный ток выставляли в начале сварки и весь процесс сварки велся при этом токе, а перемещение дуги осуществлялось рукой сварщика путем перемещения электрода.
Затем в полуавтоматической сварке появилась возможность управления током. Однако перемещение дуги все еще производилось вручную.
Изменение тока первоначально задавалось характеристиками источника сварочного тока (рис. 7.145).
Рис. 7.145. Тенденция изменения характеристик сварочного тока
Например, падающая характеристика источника сварочного тока может обеспечить постоянный нагрев при изменении расстояния между электродом и свариваемой деталью, что существенно облегчает работу сварщика.
На следующем этапе развития источники сварочного тока имели две или более характеристик, которые выбирались в зависимости от типа шва, материала и вида дуговой сварки. Характеристику можно было переключить и в процессе сварки.
С появлением автоматического способа сварки возросли требования к регулированию тока. Ток изменялся по определенной программе (рис. 7.146).
Рис. 7.146. Тенденция изменения сварочного тока по программе
Программа задавалась постоянная (жесткая), например, для сваривания прямолинейных швов. В дальнейшем были созданы источники, изменяющие сварочный ток по динамичной программе (управление сварочным током ПЭЛ1осуществляется по необходимому закону).
Например, для получения более качественного шва в толстых заготовках необходим предварительный подогрев (П'ТЕМ) свариваемых кромок. Его можно осуществить с помощью слабой дуги (малого тока). Такие операции можно проводить регулированием сварочного тока (ПЭЛ1), причем ток может регулироваться плавно (П'ЭЛ1) или импульсно (П“„ЭЛ1). Кроме того, можно использовать наложение двух полей (ПЭЛ1+П`ЭЛ1), например, на постоянный сварочный ток (ПЭЛ1) накладывается (П`ЭЛ1) - переменный ток[355 - А. с. 747 643.] или (П“„ЭЛ1) - импульсный ток[356 - А. с. 563 244.], причем импульсы подаются в строго определенной момент, т. е. происходит согласование ПЭЛ1 и П“„ЭЛ1 - второго поля с процессом сварки. Импульс может подаваться для того, чтобы убыстрить или замедлить перенос капель металла или расширить поле воздействия дуги.
Адаптивное управление сварочным током, приспосабливающееся к виду материала, типу шва, который необходимо получить, изменения внешних условий и т. п.
Для дальнейших рассуждений представим более детальную схему процесса дуговой сварки, изображенного на рис. 7.147.
Рис. 7.147. Модель процесса сварки
Где
П^упр 1^ - поля, управляющие источником питания;
П^упр 2^ - поле, управляющее перемещением электрода;
П^упр 3^ - поля, управляющие сварочным током;
П^упр 4^ - поле, управляющее параметрами дуги;
П^упр 5^ - поле, управляющее процессом формирования ванны;
П^упр 6^ - поле, управляющее перемещением дуги;
П^упр 7^ - поле, управляющее деталью;
П^упр 8^ - поле, управляющее процессом металла;
П^упр 9^ - поле, управляющее защитой сварочной ванны от окисления.
На схеме введены новые элементы, участвующие в процессе сварки: сварная ванна (представляющая собой расплав металла), дополнительный металл, необходимый для образования шва, и защита сварочной ванны от окисления. Дополнительный металл может браться из плавящегося электрода (стрелка от электрода к металлу) или из присадочной проволоки. Управление процессом сварки можно вести любым полем (ПУПР1 - ПУПР9) или их совокупностью.
Ранее мы рассматривали управление процессом сварки путем изменения сварочного тока, т. е. использовали только управляющее воздействие ПУПР1.
Управляемость процессом сварки увеличивается, если использовать еще одно поле (ПУПР3). Это воздействие может регулировать как параметры дуги, так и направленно воздействовать на перенос металла.
Изменять параметры дуги можно, воздействуя на электрод не только электрическим, но и магнитным полем.
Перенос капель металла от электрода в ванну осуществляться гравитационным полем. Замедлить или убыстрить процесс переноса металла, можно используя различные поля: электрическое, например, импульсное[357 - А. с. 563 244.]; ультразвуковое[358 - А. с. 515 608.]. В дальнейшем и ультразвуковое поле делают импульсным, затем его согласовывают с имеющимся процессом, т. е. модулируют по величине, продолжительности и частоте[359 - А. с. 153 760.]. Могут использоваться и комбинации электрического и ультразвукового полей.
Таким образом, поле управления ПУПР3 может представлять собой электрическое поле (ПЭЛ), его видоизменение: переменное (П~ЭЛ), импульсное (П“„ЭЛ); магнитное (ПМАГ) с его различными видоизменениями: постоянным (П=МАГ), переменным (П~МАГ), импульсным (П“„МАГ), вращающимся (ПОМАГ); ультразвуковое (ПУЗ) или импульсное ультразвуковое (П“„УЗ) и любые комбинации. Один из примеров изображен ниже.
ПУПР3 = ПЭЛ + П“„ЭЛ + П=МАГ + П“„УЗ
Управление параметрами дуги (ПУПР3) можно осуществлять и действуя непосредственно на саму дугу (ПУПР4), например, сжимать ее магнитным полем, концентрируя энергию дуги.
В более общем виде управление процессом сварки сводится к формированию структуры сварочного шва. Для этого необходимо воздействовать на ванну (ПУПР5). Воздействия на ванну должны быть различными в зависимости от необходимых свойств шва.
Пока мы рассматривали воздействие только тепловым полем, да и то только для расплавления металла. В процессе формирования шва участвует процесс застывания металла и его уплотнение.
Уплотнение металла может проводиться в процессе сварки, переносом капель с большой скоростью, перемешиванием ванны, ее вибрацией или созданием дополнительных давлений. При этом используются магнитное, электрические поля и их взаимодействие, ультразвуковое поле и давление защитного газа.
Возможные способы формирования сварочного шва представляют в виде функционально-логического дерева. Фрагмент такого дерева изображен на рис. 7.148.
Рис. 7.148. Способы формирования сварочного шва
Сварочный шов можно создавать путем расплавления металла или, не расплавляя его, например, созданием больших давлений.
Такие давления могут создаваться импульсно (удар, взрыв) или в течение длительного времени. Этот вид создания сварочного соединения мы не будем рассматривать.
При создании сварочного шва путем расплавления он формируется не только за счет расплавления, но и уплотнение металла. В свою очередь на формирование шва влияет не только процесс расплавления, но и застывания, в частности, скорость остывания металла.
Тепло можно создавать непосредственно в месте нагрева или передавать его от какого-нибудь источника. Причем в том и другом случае источники тепла могут быть одинаковой или различной физической природы. Передача тепла лучше всего осуществляется тепловыми трубами, которые передают тепло практически без потерь. Кроме того, с помощью тепловых труб можно и управлять потоком тепла.
Использование различных источников тепла непосредственно в месте нагрева привело к различным видам сварки: дуговая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная, трением.
Функции перемещения (ПУПР2) дуги относительно детали можно выполнять различными способами. Первоначально, как указывалось выше, дуга перемещалась рукой сварщика, с помощью передвижения электрода. На рис. 7.141 электрод перемещается с помощью управляющего поля ПУПР2. В дальнейшем появились специальные тележки или роботы (ПУПР2»), перемещающие сварочный автомат, т. е. перемещение осуществлялось механическим полем.
Идеально если дуга перемещается сама, а не с помощью электрода. Здесь используется поле, управляющее перемещением дуги ПУПР6. Известны и способы сварки без перемещений электрода. Электрод укладывают в разделку шва. Дуга движется по мере расплавления электродной проволоки. Для заполнения большого объема шва проволоку укладывают в виде зигзага (рис. 5.7а)[360 - А. с. 66582.] - использование геометрических эффектов. Дуга может перемещаться сама, если использовать много электродов, расположенных по линии шва на расстоянии зоны действия теплового пятна. Каждый из электродов соединен со своим источником питания (рис. 5.7б)[361 - А. с. 285 740.]. В этом способе механическое поле заменено системой подключения электродов.
Дальнейший переход к другим управляющим полям ПУПР6 требует использовать ресурсы рабочего органа - дуги. Управление дугой лучше всего проводится магнитным полем (ПМАГ)[362 - А. с. 166 981.]. Сначала управляли постоянным (П=МАГ) магнитным полем[363 - А. с. 221 867.], в дальнейшем магнитное поле было направлено перпендикулярно (П‘МАГ) воздействию дуги[364 - А. с. 172 932.]. На это поле накладывали переменное (П~МАГ) магнитное поле, а для сварки труб - вращающееся (ПОМАГ) магнитное поле. Магнитное поле подавали импульсами - П“„МАГ[365 - А. с. 221 867.], использовали бегущее - П“'„МАГ[366 - А. с. 230342.], наконец соединение этих полей с управлением магнитным полем, воздействующим перпендикулярно постоянному магнитному полю[367 - А. с. 546 446.]. Последний вариант изображен ниже
ПУПР6 = П“„МАГ + П“'„МАГ + П‘МАГ
Управление процессом формирования ванны (ПУПР5) может осуществляться не только дугой, но и дополнительными полями.
В качестве этих полей могут использоваться магнитное, электрическое, ультразвуковое или поле давления защитного газа.
Магнитное поле используется и для перемешивания сварочной ванны с помощью центробежных сил (ПЦС). Для этого используется наложение (соединение) двух полей. Электрическое поле дуги (ПЭЛ) и импульсное магнитное поле (П“„МАГ), складываясь вместе (ПЭЛ + П“„МАГ), образуют центробежное поле - ПЦС[368 - А. с. 305 969.]. Это описан процесс свертывания поля
ПЦС = ПЭЛ + П“„МАГ
Известны способы дуговой сварки, в которых используются три и более полей для управления дугой[369 - А. с. 721 267, 1 050 828, 1 050 829; патент США 2 920 183 и др.].
7.6.4.3. Динамизация полей
Под ДИНАМИЗАЦИЕЙ ПОЛЕЙ подразумевается переход от постоянных полей к меняющимся.
Поля могут меняться по:
- ЧАСТОТЕ;
- АМПЛИТУДЕ;
- ПОЛЯРНОСТИ;
- НАПРЯЖЕННОСТИ;
- НАПРАВЛЕНИЮ ВОЗДЕЙСТВИЯ;
- ФАЗЕ;
- ФОРМЕ;
- и т. д.
Поля могут быть импульсными, с измененяемой скважностью.
Общая тенденция динамизации полей - это ПЕРЕХОД ОТ ПОСТОЯННОГО К ПЕРЕМЕННОМУи ИМПУЛЬСНОМУ ПОЛЮ (рис. 7.149).
Рис. 7.149. Тенденция динамизации полей
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ может быть статичным и динамичным. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК может быть: постоянный, переменный и импульсный, положительный и отрицательный. ЧАСТОТА и АМПЛИТУДА тока могут меняться. ФОРМА КРИВОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА может быть разная: синусоидальная, прямоугольная, треугольная, пилообразная и т. д.
Поля могут взаимодействовать под определенным углом.
ПРИМЕР 7.208. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
Электромагнитные волны образуются в результате взаимодействия электрических и магнитных полей. Плоскости этих полей расположены под прямым углом относительно друг друга, а также перпендикулярно направлению движения волны.
На этом взаимодействии основана работа электродвигателя.
Рис. 7.150. Схема электромагнитного воздействия
Е - вертикальная волна, отображает движение электрического поля.
Н - горизонтальная волна, соответствует движению магнитного поля.
7.6.5. ТЕНДЕНЦИЯ УМЕНЬШЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ
7.6.5.1. Тенденция уменьшения концентрации энергии
УМЕНЬШЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭНЕРГИИ характерно для ее распределения или рассеивания от источника энергии, а также для уменьшения нагрузки на объект.
Распределение часто идет от ТОЧКИ к ЛИНИИ, ПОВЕРХНОСТИ и ОБЪЕМУ.
Много примеров распределения энергии от источника, где она сконцентрирована.
ПРИМЕР 7.209. ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ.
Электростанция и источники питания, распределяют электроэнергию по потребителям.
ПРИМЕР 7.210. ИСТОЧНИК СВЕТА.
Источники света распределяют свет по линии, поверхности или объему.
ЛАЗЕРНАЯ УКАЗКА распространяет свет от светодиода по линии.
В УСТРОЙСТВАХ ДЛЯ ЗАГОРАНИЯ ультрафиолетовые лучи распространяются от источника по поверхности кожи.
ЛАМПА распространяет свет в объеме.
ПРИМЕР 7.211. ОБОГРЕВАТЕЛЬ.
Обогреватели распространяют тепловую энергию в объеме.
Таким же образом происходит и охлаждение объектов. Это процесс РАССЕИВАНИЯ ЭНЕРГИИ.
ПРИМЕР 7.212. МИКРОЭЛЕКТРОНИКА.
Уменьшения питающего напряжения характерно для микроэлектроники.
7.6.5.2. Тенденция уменьшения концентрации информации
УМЕНЬШЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ позволяет снизить информационную нагрузку на объект или упростить его структуру, использование, улучшить его управляемость и т. д.
Информационная нагрузка на какой-то объект может быть снижена путем распределения ее между другими объектами. Таким образом, можно значительно сократить время на выполнения всей работы
ПРИМЕР 7.213. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТ.
Если необходимо выполнить какую-то работу, которая требует больших ресурсов, то для сокращения времени на выполнения всей работы ее распределяют по разным компьютерам, например, с помощью Интернета.
Один из видов вируса именно так и поступает. В компьютер подсаживается вирус, который забирает большую часть ресурсов. «Злоумышленник» бесплатно использует ресурсы многих компьютеров для выполнения необходимой для него работы.
Эта тенденция противоположена закону увеличения концентрации информации, который нацелен на вытеснение человека из технической системы, т. е. механизация - автоматизация - кибернетизация технических систем.
История развития технических систем показывает, что наряду с кибернетизацией остается много процессов, где минимально или совсем не используется информация, например, работ, использующих ручной труд. Для этого выпускаются специальные инструменты и приспособления, которые усовершенствуются и становятся более простыми и удобными. Это своего рода следствие закона стремления к идеалу. В идеальной системе должно быть мало деталей.
К ним, например, относятся ручные инструменты: молотки, пилы, ножи, ломы, лопаты и т. п., примитивные, но хитроумные, приспособления, которые описывались выше (см. пример 7.105 - инструмент для очистки апельсинов, рис. 7.72) и т. д.
До сих пор используют наперсток.
ПРИМЕР 7.214. ИЗОБРЕТЕНИЯ ОТ ВОРОВ.
В 1850-х гг. Лондон охватила паника из-за уличных нападений так называемых «душителей». Бандиты накидывали жертве удавки на горло и забирали все ценное. Из-за возмущения лондонцев, решено было ужесточить наказания для уличных грабителей. Согласно парламентскому акту 1863 г., уличные ограбления, сопровождаемые насилием, наказывались не только тюремным заключением, но еще и поркой (25 ударов плетью-девятихвосткой для несовершеннолетних грабителей, 50 для взрослых).
Начали рекламировать колючие воротнички и прочие приспособления для самозащиты (рис. 7.151)[370 - Хитроумные изобретения от воров: 7.151. Устройства от воров
ПРИМЕР 7.215. КЕТЧУП И ГОРЧИЦА.
Японцы сделали простейшее приспособление наносить горчицу и кетчуп одновременно на пищу. Приспособление представляет собой одноразовые порции горчицы и кетчупа, размещенные в разных секциях пластмассовой коробочки. Коробочку сгибают пополам и из нее выдавливаются одновременно две струи (рис. 7.152).
Рис. 7.152. Одноразовый пакетик кетчупа и горчицы
ПРИМЕР 7.216. ИНТЕРНЕТ.
В интернете максимальное распределение (рассеивание) информации.
7.6.6. ВЫВОДЫ
Увеличение управляемости энергии и информации осуществляется путем:
- концентрации энергии и информации;
- заменой на более управляемое поле;
- динамизацией полей;
- переходом от МОНО к БИ и ПОЛИполям.
Концентрация энергии и информации может ПОВЫШАТЬСЯ при необходимости их локального использования или ПОНИЖАТЬСЯ при распределении энергии и информации.
7.7. Закономерность изменения степени вепольности
ВЕПОЛЬ - МИНИМАЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[371 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 30.]
РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ИДЕТ В НАПРАВЛЕНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[372 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 127.]
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 7.7
7.7.1.ПОНЯТИЯ ВЕПОЛЬНОГО АНАЛИЗА.
7.7.2.ЗАКОНОМЕРНОСТЬ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.
7.7.3.ОБЩАЯ СХЕМА ЗАКОНОМЕРНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.
7.7.4.УМЕНЬШЕНИЕ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.
7.7.1. ПОНЯТИЯ ВЕПОЛЬНОГО АНАЛИЗА
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ является следствием ЗАКОНАИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ,относящийся к группе законов эволюции систем
(рис. 7.153).
Рис. 7.153. Структура законов эволюции систем
СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ (ВЕПОЛЬНЫЙ) АНАЛИЗ - раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру технических систем. Вепольный анализ разработан Г. Альтшуллером[373 - АЛЬТШУЛЛЕР Г., ГАДЖИЕВ Ч., ФЛИКШТЕЙН И. ВВЕДЕНИЕ В ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ. - Баку, ОЛМИ, 1973, 26 с. АЛЬТШУЛЛЕР Г. ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ. Методические указания. - Баку, ОЛМИ, 1973, 23 с.].
Представим определения Г. Альтшуллера.
ВЕПОЛЬ - МИНИМАЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА[374 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 30.]
«РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ИДЕТ В НАПРАВЛЕНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.
Смысл этого закона заключается в том, что невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах развитие идет в направлении перехода от механических полей к электромагнитным; увеличения степени дисперсности веществ, числа связей между элементами и отзывчивости системы»[375 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 127.].
Далее будут представлены определения автора[376 - ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ. - Л. 1981.].
ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ - это специальный язык формул, позволяющий представить исходную техническую систему в виде определенной (структурной) модели. С помощью специальных правил выявляются свойства этой технической системы. Затем по специальным закономерностям преобразовывают исходную модель задачи и получают структуру решения, которое устраняет недостатки исходной системы.
Статистический анализ технических решений показал, что для повышения эффективности технических систем их структура должна быть выполнена определенной. Модель такой структуры называется ВЕПОЛЕМ.
ВЕПОЛЬ - модель минимально управляемой технической системы, состоящей из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия.
Взаимодействующие объекты условно названы ВЕЩЕСТВАМИ и обозначаются В1 и В2, а само взаимодействие называется ПОЛЕМ и обозначается П. Поле может представлять собой ЭНЕРГИЮ, СИЛУ или ИНФОРМАЦИЮ.
Подробней о вепольном анализе можно прочитать в учебном пособии[377 - ПЕТРОВ В., ЗЛОТИНА Э. СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. Учебное пособие. Тел-Авив, 1992. ЗАКОНОМЕРНОСТЬ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИзаключается в том, что ЛЮБАЯ СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СТРЕМИТСЯ СТАТЬ БОЛЕЕ ВЕПОЛЬНОЙ, Т. Е. ДОЛЖНА ПОВЫШАТЬСЯ СТЕПЕНЬ ВЕПОЛЬНОСТИ.
Ниже будет представлена закономерность увеличения степени вепольности в усовершенствованном автором виде.
Закономерность включает ТЕНДЕНЦИИ, описывающие последовательность ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ и ЭЛЕМЕНТОВ (веществ и полей) ВЕПОЛЕЙ с целью получения более управляемых технических систем, т. е. БОЛЕЕ ИДЕАЛЬНЫХ систем. При этом в процессе изменения необходимо осуществлять СОГЛАСОВАНИЕ ВЕЩЕСТВ, ПОЛЕЙ И СТРУКТУРЫ.
ОБЩАЯ ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ ВЕПОЛЕЙ (см. рис. 7.154) представляет собой переходы: от НЕВЕПОЛЬНОЙ системы к ПРОСТОМУ веполю; на следующем этапе происходит ИЗМЕНЕНИЕ и последующее СОГЛАСОВАНИЕ веществ и полей; затем ИЗМЕНЕНИЕ структуры веполя; и, в конце концов, переход к ФОРСИРОВАННОМУ веполю.
ФОРСИРОВАННЫЙ - это максимально управляемый веполь.
Таким образом, в тенденциях развития веполей можно выделить ТЕНДЕНЦИЮ ПОСТРОЕНИЯ ВЕПОЛЕЙ. Другие тенденции вепольного анализа рассматривают преобразование веполей с целью ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ или ЛИКВИДАЦИИ В НИХ ВРЕДНЫХ СВЯЗЕЙ. Они являются следствием закона увеличения степени вепольности технических систем. При преобразовании в веполях МОГУТ ИЗМЕНЯТЬСЯСОСТАВЛЯЮЩИЕ (вещества и поля) и СТРУКТУРА. Эти ИЗМЕНЕНИЯ могут осуществляться ЧАСТИЧНО или ПОЛНОСТЬЮ, В ПРОСТРАНСТВЕ и ВО ВРЕМЕНИ.
Общая тенденция представлена на рис. 7.154 -7.158.
Рис. 7.154. Общая тенденция развития веполей
Рис. 7.155. Тенденция изменения структуры веполя
Рис. 7.156. Тенденция изменения комплексного веполя
Рис. 7.157. Тенденция изменения сложного веполя
Рис. 7.158. Тенденция изменения форсированного веполя
ПЕРВАЯ ТЕНДЕНЦИЯ развития веполей - ДОСТРОЙКА(ПОСТРОЕНИЕ) веполей, т. е. переход от НЕВОПОЛЬНОЙк ВЕПОЛЬНОЙ СИСТЕМЕ. В результате получаем ПРОСТОЙ ВЕПОЛЬ(рис. 7.154).
ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЩЕСТВ(В)и ПОЛЕЙ (П) начинается с подбора или ВЕЩЕСТВА«ОТЗЫВЧИВОГО» на имеющееся ПОЛЕ или ПОЛЯ «ОТЗЫВЧИВОГО» на имеющееся ВЕЩЕСТВО или «ОТЗЫВЧИВОЙ» ПАРЫ (ВЕЩЕСТВО-ПОЛЕ). Подбирая «отзывчивые» вещества и поля мы осуществляем их СОГЛАСОВАНИЕ.
Приведем примеры «отзывчивых» веществ и полей.
- ФЕРРОМАГНИТНОЕ ВЕЩЕСТВО отзывчиво на МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
- ПЬЕЗОВЕЩЕСТВОВЕЩЕСТВО отзывчиво на ДАВЛЕНИЕ, КОЛЕБАНИЕ, ВИБРАЦИЮ (МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОЛЕ).
- МАТЕРИАЛ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ отзывчив на ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ,
- ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ и ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА отзывчивы на ОПТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
- ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ отзывчивы на ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ И ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕи т. д.
Практически после построения веполя целесообразно подобрать другие, более подходящие вещества или поля, и после их замены согласовать вновь введенные вещества с имеющимися элементами.
Иногда этого достаточно для повышения эффективности системы.
Дальнейшее развитие системы идет путем изменения структуры и использования форсированных веполей. После каждого изменения необходимо делать согласование.
Рассмотрим более подробно отдельные тенденции построения и развития веполей.
ТЕНДЕНЦИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ВЕПОЛЯ (рис. 7.155) представляет собой переход от ПРОСТОГО ВЕПОЛЯ к КОМПЛЕКСНОМУ и от комплексногок СЛОЖНОМУ ВЕПОЛЮ. Это осуществляется в первую очередь за счет увеличения числа связей между элементами и их количества.
В свою очередь ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯКОМПЛЕКСНОГО ВЕПОЛЯ,
(рис. 7.156) представляет собой переход от ВНУТРЕННЕГО КОМПЛЕКСНОГО ВЕПОЛЯ к ВНЕШНЕМУ КОМПЛЕКСНОМУ ВЕПОЛЮ и к КОМПЛЕКСНОМУ ВЕПОЛЮ НА ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ.
Эта тенденция обусловлена, прежде всего, тем, что добавки значительно легче вводить не внутрь системы, а прикреплять ее снаружи или еще легче вводить в окружающую среду. Кроме того, такую добавку легко удалить или заменить при необходимости.
ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯСЛОЖНОГО ВЕПОЛЯ (рис. 7.157) представляет собой переход от ЦЕПНОГО ВЕПОЛЯк ДВОЙНОМУ и СМЕШАННОМУ ВЕПОЛЯМ.
Наивысшим этапом повышения управляемости веполей является переход к ФОРСИРОВАННЫМ ВЕПОЛЯМ(рис. 7.158). Форсировать можно ВЕЩЕСТВО, ПОЛЕи СТРУКТУРУ.
ФОРСИРОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА подчиняется ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ п. 7.5 (рис. 7.83).
Напомним, что ЗАКОНОМЕРНОСТЬИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВА осуществляется тенденциями (рис. 7.159):
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ «УМНЫХ» ВЕЩЕСТВ(см. п.7.2.5);
- ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА;
- ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ;
- ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ;
- ПЕРЕХОД К КАПИЛЛЯРНО ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ (КПМ).
Рис. 7.159. Схема закономерности изменения управляемости вещества
ФОРСИРОВАНИЕ ПОЛЯ подчиняется ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИп. 7.6 (рис. 7.133).
ИЗМЕНЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ осуществляется за счет тенденций (рис. 7.160):
- ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ:
- ЭНЕРГИИ;
- ИНФОРМАЦИИ;
- ПЕРЕХОД К БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМЫМ ПОЛЯМ:
- ЗАМЕНА ВИДА ПОЛЯ;
- ПЕРЕХОД К МОНО-, БИ-, ПОЛИПОЛЯМ;
- ДИНАМИЗАЦИЯ ПОЛЕЙ.
Рис. 7.160. Закономерность изменения управляемости энергией и информацией
ФОРСИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ВЕПОЛЯ подчиняется закономерности изменения структуры веполя (рис. 7.155).
Рассмотрим общую схему закона увеличения степени вепольности (рис. 7.161).
7.7.3. ОБЩАЯ СХЕМА ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ
Рис. 7.161. Общая схема закона увеличения степени вепольности
7.7.4. УМЕНЬШЕНИЕ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ
Закономерность уменьшения степени вепольности нацелена на использование МОНОЛИТНОГО ВЕЩЕСТВА и ПРОСТЕЙШИХ ПОЛЕЙ, например, гравитационного или механического.
Это могут быть объекты, состоящие или только их одного вещества или только из одного поля.
Прежде всего, это может относиться к простейшим вещам, состоящим из одной детали. Например, предметы, отлитые из пластмассы или металла, сделанные из единого (монолитного) куска материала или использование ресурсов природы, как в виде веществ, так и в виде поля (энергии и информации).
В качестве примеров можно назвать предметы домашнего обихода, например, вешалки для белья, кухонные приборы, некоторые инструменты, одноразовые предметы и т. д.
Ранее были приведены примеры:
- Инструмент для очистки апельсинов (пример 7.105, рис. 7.72). Инструмент из моно-вещества, использующий механическое поле, создающееся человеком.
- Дозатор (пример П5.54, рис. П5.29). Моновещество и гравитационное поле.
- Самозакрывающиеся двери (пример П5.60, рис. П5.32). Гравитационное поле.
7.7.5. ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
В информационных системах и особенно в программировании не существует веществ и полей.
В связи с этим ВЕЩЕСТВО (В) мы переименовали в ЭЛЕМЕНТ и обозначили английской буквой E(ELEMENT), поле - ДЕЙСТВИЕМи обозначили английской буквой A (ACTION). Тогда веполь мы будем называть EL-ACTION.
Закон увеличения степени El-Action представлен на рис. 7.162 -7.165.
Рис. 7.162. Общая тенденция развития El-Action
Рис. 7.163. Тенденция изменения структуры El-Action
Рис. 7.164. Тенденция изменения комплексного El-Action
Рис. 7.165. Тенденция изменения форсированного El-Action
7.7.6.НОВЫЙ ПОДХОД К ВЕПОЛЬНОМУ АНАЛИЗУ
7.7.6.1. Новая структура веполя
7.7.6.1.1. Общие понятия
Вводится новая структура веполя или El-Action. Кроме ЭЛЕМЕНТОВ и ДЕЙСТВИЙ вводится еще один компонент - ЗНАНИЕ.
Новая структура включает «ЭЛЕМЕНТ - ELEMENT (E)», «ДЕЙСТВИЕ - ACTION (A)» и «ЗНАНИЯ - KNOWLEDGE (K)».
Модель, включающая элемент, действие и знание будем называть EAK. Методику анализа и преобразования EAK будем назвать EAK АНАЛИЗ.
Возможны следующие этапы учета ЗНАНИЙ(K) в системе.
1. Знания вне системы. Не EAK система. Условно это представлено моделью (7.7).
Знания вне системы
2. Частичные знания водятся при проектировании системы. Остальные необходимые знания находятся вне системы (в надсистеме). Условно это представлено моделью (7.8).
Частичные знания водятся при проектировании системы
3. Все необходимые знания вводятся в систему. Управление знаниями находится вне системы (в надсистеме). Условно это представлено моделью (7.9).
Все необходимые знания вводятся в систем
4. Управление знаниями осуществляется в системе. Условно это представлено моделью (7.10).
Управление знаниями осуществляется в системе
Пример. Необходимо просверлить отверстие в детали.
1. Знания (K) вне системы.
Сверлят вручную. Действие (A) - это вращение. Оно действует на элемент (E) - сверло. Знания (K) вне системы.
В данном примере знания находятся у рабочего. Он знает, где необходимо просверлить отверстие и как его сверлить.
2. Частичные знания в системе.
Делается специальное приспособление (кондуктор) для сверления отверстия. Рабочему не нужно не только делать разметку места сверления, но и кернить. Эти знания уже заложены в систему в виде приспособления.
Знание (K) управляет действием (A), которое воздействует на элемент (E). В данном примере Знания, как делать отверстие (технология изготовления) - вне системы (у рабочего). Пунктирная стрелка обозначает, что используется частичные знания.
3. Все знания о процессе в системе.
Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) имеют все необходимые знания для осуществления технологии изготовления изделия. Управление этими знаниями - программирование - вне системы. Управление знаниями выполняются оператором.
4. Управление знаниями осуществляется в системе.
Программирование (К2 - знание, управляющее знаниями К1) должно осуществляться в самом станке. Это следующий этап развития.
Этапы 2 - 4 (частичные знания в системе, все знания о процессе в системе, управление знаниями осуществляется в системе) могут быть в общем виде описаны более сложными схемами, чем модели (7.8) - (7.10).
Элемент (E) может первоначально содержать какие-то знания (K). Для управления элементом (E), часто необходимо знание (K) о его состоянии. Это знание учитывается при проектировании, заранее подстраивая действие под данное состояние. При работе системы не учитывается изменение состояния элемента. Действие всегда одинаково.
Тогда модель (7.8) можно представить так (7.11):
Знание о состоянии элемента изменяет действие в зависимости от состояния элемента
где K1 - знание о состоянии элемента E. Это знание K1 изменяет действие A в зависимости от состояния элемента E. Пунктирные стрелки означают, что знание о состоянии элемента введено заранее.
На этапе 3, если состояние элемента (E) контролируется, т. е. система постоянно получает информацию о состоянии элемента, то модель (7.9) может быть представлена так (7.12):
Система постоянно получает информацию о состоянии элемента
Этот случай характерен для любых самонастраивающихся систем, например, самонаводящаяся ракета.
Этап 4 при контролировании состояния элемента (E), может быть представлен, например, так (7.13):
Управление элементом в зависимости от его состояния
Где
K1 - знание, управляющее действием (A);
K2 - знание о состоянии элемента (E);
K3 - знание, управляющее знаниями (K1).
В примере с самонаводящейся ракетой K3 может представлять собой, например, изменение цели, отмену действия или самоуничтожение и т. д.
Учет знаний и закономерностей их развития - это современные тенденции развития техники. Особенно важно их учитывать при развитии информационных технологий.
Часто веполь изображают в виде треугольника. Аналогично можно представить и El-Action. Тогда EAK в общем виде можно изобразить так (7.14):
EAK
Таким образом, вепольный и El-Action анализ является ЧАСТНЫМИ СЛУЧАЯМИEAK анализа, при условии, что знания не учитываются или не рассматриваются при анализе и синтезе системы.
Для полноты картины, необходимо учитывать изменения элементов (E), действий (A) и знаний (K) во времени, т. е. их динамизацию. Схематично это изобразим в виде стрелки с буквой T (время). Тогда модель будет выглядеть (7.15)
Изменение EAK во времени
7.7.6.1.2. Закономерности развития EAK
Развитие EAK осуществляется по закону подобному закону увеличения степени вепольности (см. рис. 7.161). Общая тенденция развития EAK представлена на рис. 7.166.
Рис. 7.166. Общая тенденция развития EAK
Тенденция развития EAK начнем рассматривать с этапа, когда в систему еще не введены знания (K). Это предшествующий этап -развития El-Action (рис. 7.162 -7.165). Такой этап мы условно названия НЕ EAK СИСТЕМА.
ПРОСТОЙ EAK - это этап введения в систему знания (K). Следующий этап увеличения управляемости системы - это ИЗМЕНЕНИЕ И СОГЛАСОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ (E), ДЕЙСТВИЙ (A) И ЗНАНИЙ (K). Согласование означает, что необходимо, чтобы действие (A) отзывалось на знания (K), элемент (E) отзывался на действие (A), а знание воспринимало изменение состояния элементов (E)и действий (A), управляя ими.
СТРУКТУРА EAK, отличается от структур, изображенных на рис. 7.163 -7.164, тем, что дополнительно вводится знание (K).
Изменение структуры означает, что для каждой из структур, изображенных на рис. 7.163 и 7.164, дополнительно вводится знание (K). Схема изменения структуры EAK показана на рис. 7.167 и 7.168.
Рис. 7.167. Тенденция изменения структуры EAK
Рис. 7.168. Тенденция изменения комплексного EAK
Следующий этап - ФОРСИРОВАННЫЙ EAK. Форсирование означает увеличение степени управляемости. Форсированный EAK предусматривает форсирование ЭЛЕМЕНТА (E), ДЕЙСТВИЯ (A), ЗНАНИЙ (K) и СТРУКТУРЫ.
Рис. 7.169. Тенденция изменения форсированного EAK
Закономерности увеличения управляемости элемента, действия и знания будут изложены ниже.
7.7.6.2. Закономерность управления элементом
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОМ аналогична закономерности изменения управляемости веществом (см. п. 7.5). Она представлена на рис. 7.170.
Рис. 7.170. Структура законов эволюции технических систем
Управление элементом аналогично управлению веществом.
Закономерность перехода к КПМ не характерна для информационных систем, поэтому она не учитывается.
Закономерность изменения степени дробления рассматривается в общем виде, без цепочки, представленной на рис. 7.58. Элементы могут быть раздроблены и иметь жесткие или гибкие связи между собой.
Под пустотностью, понимается оставление «пустых» мест (например, в программе), которые заполняются в процессе разработки или работы.
7.7.6.3. Закономерности управления действием
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ ДЕЙСТВИЕМаналогична закономерности изменения управляемостиэнергией и информацией (см. п. 7.6). Она представлена на рис. 7.170.
Закономерностьзаключается в том, что ЛЮБАЯ СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СТРЕМИТСЯ ИЗМЕНИТЬ НАСЫЩЕННОСТЬ ДЕЙСТВИЙ В НЕОБХОДИМЫЙ МОМЕНТ В НУЖНОМ МЕСТЕ.
Механизмы насыщения действий аналогичны механизмам энергетического и информационного насыщения, которые, прежде всего, относятся к рабочему органу (см. рис. 7.171 -7.173).
Рис. 7.171. Закономерность управления действиями
Рис. 7.172. Тенденция замены вида действия
Рис. 7.173. Тенденция перехода моно-, би-, полидействия
7.7.6.4. Закономерности развития знаний
Нами выявлены следующие закономерности развития знаний:
- Расширение - сжатие.
- Дифференциация - специализация.
- Комбинация известных знаний и интеграция.
- Интеллектуализация.
7.7.6.4.1. Расширение - сжатие (свертывание)
Тенденцию «расширение - сжатие» можно продемонстрировать на примере развития различных теорий.
Пример. Развитие ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.
Первоначально электричество и магнетизм считались двумя отдельными силами. Затем многие ученые замечали связь электрических и магнитных явлений. Первым из них был Джованни Доменико Романьози (1802 г.). Далее свой вклад внесли Ганс Христиан Эрстед, Доминика Франсуа Араго, Жан-Батисто Био, Фелекс Савару, Андре-Мари Ампер, Макл Фарадей (1820 г.) Это этапы расширения знаний.
Джеймс Максвелл в 1873 г. свел их воедино, создав классическую электродинамику. Это этап сжатия знаний.
Еще одним примером может служить развитие ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИИ.
Опишем только некоторые из шагов развития теории гравитации.
Первый вклад внес древнегреческий астроном Клавдий Птолемей (87 -165) разработав геоцентрическую модель мира (центральное положение во Вселенной занимает неподвижная Земля).
Коперник (1473 -1543) изучал небесные тела в течение 40 лет (этап расширения знаний). В 1543 г. была опубликована его книга «О вращении небесных тел», где была описана гелиоцентрическая модель мира (Солнце является центром небесных тел).
Затем накопились данные дополняющие и противоречащие теоритическим знания Коперника (расхождение астрономических таблиц с наблюдениями) - это этап расширения. Уже теория Коперника не объясняла все имеющиеся дополнительные знания.
Гильберт (1540 -1603) предположил, что силы тяготения подобны силе магнитов. Рене Декарт предположил, что тяготение создают вихри тонкой невидимой материи, а планеты подобны телам, попавшим в водяные воронки. Но строгий порядок в мысли о тяготении внес Иоганн Кеплер (1571 -1630), который вывел количественные законы движения планет. Потом Галилей добавил закон инерции и принцип независимости действия сил. Роберт Гук (1635 -1703) сделал практически первый эскиз закона: «Все небесные тела производят притяжение к их центрам, притягивая не только свои части, как мы это наблюдали на Земле, но и другие небесные тела, находящиеся в сфере их действия».
Следующий этап сделал Кеплер (1571 -1630). Он вывел количественные законы движения планет. Его теория включала знания, описанные Коперником (вел три закона полностью объясняющие видимую неравномерность движения планет). Это этап сжатия.
Галилей добавил закон инерции и принцип независимости действия сил. Многие ученые высказывали предположения о силе притяжения. Это был этап расширения.
Самый значительный вклад в теорию гравитации внес Исаак Ньютон (1642 -1727). Он учел знания Коперник, Кеплера и Галилея, открыл закон всемирного тяготения в 1666 году. Вывел формулу силы гравитационного притяжения. Это был этап сжатия. Дальнейшее накопление знаний (расширение) показало неточность теории Ньютона.
Очередной этап сжатия осуществил Эйнштейн в 1915 году, создав общую теорию относительности. Теория Ньютона, в полном согласии с принципом соответствия, оказалась приближением более общей теории, применимым при выполнении двух условий:
1. Гравитационный потенциал в исследуемой системе не слишком велик.
2. Скорости движения в этой системе незначительны по сравнению со скоростью света.
Далее снова стали накапливаться знания, не объясняемые теорией относительности, например, гравитационные процессы в квантовых масштабах. К настоящему времени проводятся исследования, но теория квантовой гравитации пока не создана.
Делаются попытки создать единую теорию поля. Пока это этап расширения знаний.
На этапе расширения знаний находится и «Теория всего (Theory of everything -TOE)». Это попытка создать теорию, описывающую все фундаментальные взаимодействия (гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого).
7.7.6.4.2. Дифференциация - специализация
От одной области науки отпочковываются наука, и она начинает самостоятельно развиваться.
Первоначально физика была единой наукой. Затем появились отдельные науки механика, термодинамика, оптика, электродинамика, атомная физика и т. д. Механика разделилась на классическую механику, релятивистскую механику, механику сплошных сред. Последняя наука разделилась на гидромеханику, акустику и механику твердого тела. Каждый из разделов продолжает делиться и специализироваться дальше.
7.7.6.4.3. Комбинация известных знаний и интеграция
Новые знания образуются и соединением уже известных.
Например, были науки физика и химия. Затем появилась науки физическая химия и химическая физика.
Новые знания могут появляться путем комбинировании старых.
Знание «А» известно, знание «Б» тоже известно. Новое знание «В» получают соединением «А» и «Б»[378 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. КАК ДЕЛАЮТСЯ ОТКРЫТИЯ. Мысли о методике научной работы. - Баку, 1960. п. 20. солнечных пятен была давно известна, периодичность явлений в ионосфере - тоже; открытие состояло в том, что было найдено явление взаимосвязи между активностью солнечных пятен и функциями ионосферы.
Могут быть и более сложные варианты получение новых знаний: формула «А + Б» дает новое знание «В», затем «В + известное Г» дает новое знание «Д».
Пример.
Периодичность в солнечной активности известна, периодичность в слипании коллоидов - тоже. Сначала установили взаимосвязь между этими явлениями. Затем полученное новое явление связали с известным явлением, состоящим в том, что тело человека - коллоидальная система. В итоге было открыто явление взаимосвязи некоторых процессов в организме с периодичностью солнечных пятен.
Обратный прием: исследование явления «А» с целью установления, что оно есть совокупность двух ранее неизвестных явлений «В» и «Б».
Пример.
Сначала было известно вообще радиоактивное излучение, затем - применяя магнитное поле - установили, что лучи радия - совокупность трех разных лучей. Так открыли явления альфа-, бета- и гамма-радиоактивности.
Другие схемы:
По аналогии. Есть группа явлений и, допустим, есть другая более или менее похожая на нее вторая группа явлений; тогда можно рассчитывать, что явлению «А» в первой группе соответствует еще не известное явление «А^1^» во второй группе.
Подвергать сомнению самоочевидные и общепризнанные явления. На каждом этапе развития техники эксперимента полезно проверить, казалось бы, достоверные явления.
Исключение неуниверсального явления. Допустим, явление «А» хорошо объединяет ряд факторов, но не объясняет какого-то одного факта. Тогда есть смысл попытаться отказаться от явления «А» или заменить его частными явлениями. При этом существование границ между частными явлениями - само по себе новое явление.
Отыскание среди явлений взаимопротиворечивых. Такая противоречивость далеко не всегда очевидна.
7.7.6.4.4. Интеллектуализация
Переход от неуправляемых к управляемым знаниям происходит по следующей цепочке: адаптивные (самонастраивающиеся) знания, самообучаемые и самоорганизующиеся знания и, наконец, саморазвивающимся и самовоспроизводящимся знания.
На сегодняшний день имеются системы адаптирующиеся, самонастраивающиеся и самообучающиеся, способные адаптировать и накапливать знания в процессе обучения. Развитие искусственного интеллекта должно привести к получению саморазвивающимся и самовоспроизводящимся знаниям.
Эта закономерность - развитие знаний в будущем.
7.7.6.4.5. Пример
Рассмотрим процесс изготовления шоколада.
Сначала процесс осуществлялся человеком вручную. Он знал весь процесс. Выбирал необходимые бобы какао, жарил их и молол их до нужной консистенции. Таким образом, знания о процесс изготовления шоколада были только в голове работника, т. е. знания не присутствовали в системе.
На следующем этапе делались простейшие механизмы и машины. Они уже включали определенные знания, например, как размельчать бобы какао - была создана мельница. Это этап частичного включения знаний в систему. Далее процесс все более автоматизировался. В систему вносили все большие знания.
Создали полностью автоматизированную систему. В систему внесли все необходимые знания для изготовления определенного вида шоколада.
На следующем этапе в систему изготовления шоколада необходимо ввести управление знаниями изготовления шоколада.
Например, система будет адаптироваться и изменять процесс для различных сортов какао и конкретно под бобы, имеющиеся в системе. Система будет изучать процесс изготовления шоколада и улучшать его. Система будет сама перестраиваться под различные сорта шоколада. Система будет создавать новые рецепты шоколада и саморазвиваться. Система будет создавать подобные себе системы.
7.7.6.5. Структурный анализ для систем обработки информации
7.7.6.5.1. Определения
Рассмотрим особенности применения EAK анализа для систем обработки информации.
Процесс обработки информации характерен для многих систем, но для систем обработки информации он является главным. Он имеет свои особенности и закономерности.
В этих системах ЭЛЕМЕНТ представлен в виде ДАННЫХ (Data - D), ДЕЙСТВИЕ - ФУНКЦИЯ(Function - F) и ЗНАНИЕ (Knowledge - K). Модель, включающая Data, Function, Knowledge будем называть DFK.
Методику анализ и преобразования DFK будем назвать DFK-АНАЛИЗ.
В системах обработки информации, мы имеем дело с данными и функциями.
ДАННЫЕ - это часть информации, поступающей в систему.
ФУНКЦИЯ - это действие по обработке данных в системе.
ЗНАНИЕ - это совокупность обоснованной, доказательной, эмпирической и воспроизводимой информации. Главное отличие знаний от данных состоит в их структуризации и активности. Знания доступны вне связи с поступающими данными и задаются во время разработки системы или ее обновления. Появление в базе новых факторов или установление новых связей может стать источником изменений в принятии решений.
7.7.6.5.2. DFK-анализ
Система не управляема, если функция постоянна и не зависит от данных. Этот случай можно представить, как НЕПОЛНЫЙ DFK(7.16):
Неполный DFK
Как правило, имеются некоторые предварительные ЗНАНИЯ, которые могут быть использованы для корректировки функций в соответствии с классом входных данных. Такую модель будем называть ПОЛНЫЙ DFK, ПРОСТОЙ DFK или DFK.Эту модель можно представить в следующем виде (7.17):
Полный DFK, простой DFK или DFK
Система может адаптировать свои функции путем анализа входных данных и выбора наилучшей стратегии обработки данных. Такую структуру будем называть АДАПТИВНЫМ DFK. Она может быть представлена в следующем виде (7.18):
Адаптивным DFK
Эта концепция может помочь исследовать различные системы обработки информации, определять эффективность их работы и выбрать путь для улучшения идеальности таких систем.
Примеры
Рассмотрим систему сжатия данных.
1. Тип входных данных неизвестен. В этом случае, единственным надежным подходом является метод сжатия без потерь. При этом осуществляется относительно низкая степень сжатия. Эта система не использует знаний, поэтому это НЕПОЛНЫЙ DFK (7.16).
2. Если тип данных известен (например, изображение или звук), то для этого типа данных может быть использована конкретная схема сжатия (например, JPEG для изображений и MP3 для аудио потоков). Выбранная схема сжатия использует структуру данных, что позволяет осуществить более высокую степень сжатия данных по сравнению с первым примером. Эта схема использует только внешние знания, полученные извне системы, без какого-либо анализа входных данных. Это пример ПРОСТОГО DFK (7.17).
3. Наилучшая производительность сжатия может быть осуществлена путем анализа входных данных и определения типа данных (например, фото, рисунок, текст и т. д.). Выбирается наилучший метод сжатия для конкретного типа данных. Эта система использует как внешние знания, полученные извне системы, так и внутренние знания, собранные путем анализа входных данных. Это пример АДАПТИВНОГО DFK (7.18).
7.7.6.5.3.Законы увеличения степени DKF
Системы обработки информации подчиняются закону увеличения степени DKF. Мы сформулировали три закона увеличения степени DKF.
1. Закон многоступенчатой обработки.
2. Закон обработки многих источников.
3. Закон приспособляемости.
4. Закон многоступенчатой обработки.
ЗАКОН МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ОБРАБОТКИ гласит: любая система обработки информации, как правило, обрабатывает данные в несколько этапов. Те есть, при увеличении сложности обработки, обработка разделена на несколько этапов. Есть ряд различных причин многоступенчатой обработки:
1. Распределенные системы. Система, в которой обработка информации осуществляется различными компонентами.
Примеры: В глобальной сети информация распределена на многих серверах. Обработка информации осуществляется на серверах и на персональном компьютере клиента.
2. Оптимизационное развитие. Сложные системы делятся на компоненты, так, что каждый компонент может быть разработан и проверен самостоятельно. Минимизация связи между компонентами позволяет развивать систему более эффективно и быстро.
Примеры: практически все системы обработки информации разделены на компоненты, например, программные комплексы разделены на модули, а отдельные программы - на функции.
В соответствии с законом многоступенчатой обработки, ПРОСТОЙ DFKстановится ПРОСТЫМ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМ DFK. В простом многоступенчатом DFK каждая стадия обработки не зависит от всех других, только передаются данные. ПРОСТОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ DFK превращается в СОГЛАСОВАННЫЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ DFK, в котором частичное количество знаний осуществляет обмен между этапами обработки. Наконец, согласованный многоступенчатый DFK становится ОБЩИМ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМ DFK. В общем многоступенчатом DFK все знания полностью распределяются между всеми этапами обработки (рис. 7.174).
Рис. 7.174. Закономерность многоступенчатой обработки
1. Простой многоступенчатый DFK. Изображение на веб-странице, делается фотоаппаратом, а представляется на мониторе. Фотоаппарат фиксирует световой сигнал, обрабатывает его и создает файл изображения. Компьютер, представляющий веб-страницу, может дополнительно обрабатывать файл, например, адаптирую цвета и размеры для лучшего представления на мониторе. Фотоаппарат и монитор не обмениваются информацией.
2.Согласованный многоступенчатый DFK. Имеются случаи, когда вместе с информацией включаются и метаданные. Например, цифровой зеркальный фотоаппарат (DSLR) фиксирует необработанное (или частично обработанное) изображение вместе с настройками съемки. Необработанное изображение передается на персональный компьютер, на котором эти параметры используются для завершения обработки изображения и получения окончательной фотографии.
3. Общий многоступенчатый DFK. Алгоритм обработки разделен на подпрограммы, которые могут иметь общую структуру, чтобы содержать все знания. Глобальные знания используются для обработки информации от каждого входа.
Закон обработки многих источников
ЗАКОН ОБРАБОТКИ МНОГИХ ИСТОЧНИКОВгласит: система обработки информации с разными источниками, как правило, обрабатывает несколько источников совместно. Те есть, несколько входов с одинаковыми или различными видами информации, могут совместно обрабатываться, исследуя корреляцию между ними.
Пример: Несколько источников информации. Это видео, содержащее видео- и аудиоинформацию. Отношение между ними может быть использовано для улучшения распознавание речи, уменьшения шума и сжатия видео.
В соответствии с законом обработки многих источников, любой ПРОСТОЙ DFKСО МНОГИМИ ИСТОЧНИКАМИ имеет тенденцию стать КОГЕРЕНТНЫМ DFK СО МНОГИМИ ИСТОЧНИКАМИ. В КОГЕРЕНТНОМ DFK СО МНОГИМИ ИСТОЧНИКАМИотслеживатьсяи обрабатываютсявсе источники информации, но обработка выполняется независимо. КОГЕРЕНТНЫЙ DFK СО МНОГИМИ ИСТОЧНИКАМИ может преобразовываться в СОГЛАСОВАННЫЙDFK СО МНОГИМИ ИСТОЧНИКАМИ, где знания частично распределяются посредством подсистем между разными источниками. В конце концов, СОГЛАСОВАННЫЙDFK СО МНОГИМИ ИСТОЧНИКАМИ может влиться в КОЛЛЕКТИВНЫЙDFK СО МНОГИМИ ИСТОЧНИКАМИ с центральной обработкой знаний (рис. 7.175).
Рис. 7.175. Закономерность обработки многих источников
Примеры: Видеоконференция.
1. Простой DFK со многими источниками. Две независимые системы находятся рядом. Например, видеоконференция с двумя независимыми системами: аудио и видео.
2. Когерентный DFK со многими источниками. Управление видеоконференцией осуществляется на основании аудио и видеосигналов. Например, направленный микрофон ориентируется на говорящего человека на основании обработки видеосигнала.
3.Согласованный DFK со многими источниками.В видеоконференции, изображение может быть увеличено на основании обработки видеосигнала и направления звука говорящего, в то время как микрофон ориентирован на основании обработки звука и расположение говорящего человека. Это может быть особо полезно для выявления основного докладчика, когда имеется несколько человек в фоновом режиме.
4. Коллективный DFK со многими источниками. В видеоконференции, видео изображение будет увеличено и направленный микрофон ориентирован на основании совместного анализа видео и аудио каналов.
Закон приспособляемости
ЗАКОН ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТИ гласит: система обработки информации имеет тенденцию приспосабливать прежние данные для повышения своей эффективности. То есть, система имеет тенденцию изучения информации, полученной раньше, и приспособить ее, чтобы получить наилучшие результаты для поступающей информации.
Примеры: неконтролируемая система обучения, распознавание речи, поисковые системы и т. д.
СТАТИЧЕСКИЙ DFK не изменяются во времени, имеющий набор априорных знаний (K) и функциональности (F). Меняться могут только данные (D^1 ^ - D^n^). СТАТИЧЕСКИЙ DFK может стать ОБУЧАЮЩИМСЯ DFK, если база знаний (K^1 ^ - K^n^) меняется в зависимости от поступающих данных (D^1 ^ - D^n^). В ЭВОЛЮЦИОННОМ DFK изменяющиеся во времени не только знания (K^1 ^ - K^n^), но и функции (F^1 ^ - F^n^), воздействуют на данные (D^1 ^ - D^n^), (рис. 7.176).
Рис. 7.176. Тенденция приспособляемости
Примеры: Система распознавания речи.
1. Статический DFK. Для распознавания речи используется только заранее фиксированный словарь. Изменяться во времени могут только данные (D^1 ^ - D^n^), например, информация, которую произносит человек. Знания (K) и функция (F) остается неизменными. Знания - фиксированный словарь, функция - распознавание речи.
2. Обучающийся DFK. Система реализована в виде системы неконтролируемого обучения. Словарь адаптируется и включает новый образец, каждый раз, когда речь произнесена с высокой степенью достоверности. Со временем словарь (K^1 ^ - K^n^) приспосабливается под говорящих, использующих эту систему. Система знаний (K^1 ^ - K^n^) приспосабливается к окружающей среде, но функция (F) не меняется.
3.Эволюционный DFK. Система не только адаптирует свои знания
(K^1 ^ - K^n^), но, и изменяет свои функции (F^1 ^ - F^n^), или добавляет новые возможности. Добавляется новая функциональность (F^1 ^ - F^n^) - система может говорить, синтезируя речь на основании собранных знаний. Речь может воспроизводиться не только любого, даже не существующего человека, но и любого существа, синтез новой музыки и любых новых звуков.
Комплексный DFK
Можно применять комбинации, описанных выше законов.
На рис. 7.177 показан пример обучающийся коллективный DFK со многими источниками.
Имеются два источника информации D^1n^ и D^2n^.^^Коллективное знание K^n^ изучает изменение данных во времени. Функция F^1n^ воздействует на эволюционирующие данные D^1n^, поэтому D^1n^ -F^1n^ -K^n^ является развивающийся DFK. При многоступенчатой обработки на источник D^2n^ воздействуют F^2^ и F^’^^2^ под воздействием общего обучающегося знания K^n^.
Рис. 7.177. Пример комплексного DFK
Пример. Система может осуществлять распознавание любого объекта, не только по аудио и визуальной информации, но и по запаху, температуре, электромагнитным излучениям и т. д. Кроме того, система может осуществлять синтез существующих и не существующих объектов по любым параметрам.
7.8. Закон перехода на микроуровень и на макроуровень
РАЗВИТИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СИСТЕМЫ ИДЕТ СНАЧАЛА НА МАКРО-, А ЗАТЕМ НА МИКРОУРОВНЕ.
Г. АЛЬТШУЛЛЕР[379 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 126.]
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 7.8
7.8.1.ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ.
7.8.2.ПЕРЕХОД НА МИКРОУРОВЕНЬ.
7.8.3.ПЕРЕХОД НА МАКРОУРОВЕНЬ.
7.8.4.ВЫВОДЫ.
7.8.1.ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ НА МИКРО- И МАКРОУРОВЕНЬявляется основным из законов эволюции технических систем (рис. 7.178).
Рис. 7.178. Структура законов эволюции технических систем
Закон перехода системы на микро- и макроуровень включает два закона (рис. 7.179):
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ НА МИКРОУРОВЕНЬ
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ НА МАКРОУРОВЕНЬ.
Рис. 7.179. Структура закона перехода системы на микро- или макроуровень
7.8.2. ПЕРЕХОД НА МИКРОУРОВЕНЬ
ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ НА МИКРОУРОВЕНЬ заключается в том, что ТЕХНИКА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СТРЕМИТСЯ ПЕРЕЙТИ НА МИКРОУРОВЕНЬ.
Чаще всего это относится к РАБОЧЕМУ ОРГАНУ.
Микроуровень - условное понятие. В работе участвуют все более глубинные структуры вещества, например, использование нанотехнологий. При этом используются физические, химические, биологические и математические эффекты.
Классическими примерами перехода системы с макро- на микроуровень является часы, вычислительная техника и электроника.
История развития ЧАСОВ насчитывает тысячелетия[380 - МИХАЛЬ С. ЧАСЫ. От гномона до атомных часов. Сокр. перевод с чешского. - М.: Знание, 1983. - 256 с.].
Первоначально время определяли по звездам, в дальнейшем изобрели солнечные часы. Затем появились водяные, песочные и огненные часы. Впоследствии их заменили механическими часами.
ПРИМЕР 7.217. МЕХАНИЧЕСКИЕ ЧАСЫ.
Первоначально появились большие башенные часы, механизм которых представлял собой набор механических частей (маятник, шестеренки, рычаги, пружины и т. д.).
Далее механические части уменьшились в размерах и создали карманные, а затем наручные механические часы. Механика совершенствовалась и уменьшалась. Размеры часов значительно уменьшились. Но тем нее менее принцип их работы оставался на макроуровне. Их принцип работы основывался на колебании механического маятника.
Переход на микроуровень осуществился с изобретением кварцевых часов.
ПРИМЕР 7.218. КВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ.
В кварцевых часах в качестве колебательной системы стали использовать кристалл кварца. Маятник заменили кристаллом.
Работа кварцевого генератора основана на пьезоэлектрическом эффекте и резонансе.
На кристалл нанесены две или более проводящие плоскости - электроды, на которые подается напряжение. В результате пьезоэлектрического эффекта кварцевая платина сжимается, вызывая резонансные колебания и вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта на электродах и внешней цепи, создается противо-ЭДС, подобное работе катушки индуктивности в колебательном контуре.
Сигнал от кварцевого генератора поступает на шаговый двигатель, который приводит в действие механическую часть часов.
Таким образом, в кварцевых часах на микроуровень перешел только рабочий орган, остальные части электромеханические, т. е. работающие на макроуровне. Типичный пример закона неравномерности развития систем.
Окончательный переход на микроуровень произошел с появлением электронных часов, где исчезли все механические части. Циферблат в них работает на светодиодах или на жидких кристаллах.
ПРИМЕР 7.219. АТОМНЫЕ ЧАСЫ.
Позже появились атомные часы, где в качестве источника колебаний используется сигнал перехода электрона между двумя энергетическими уровня атома.
В атомных часах два иона металлов находятся в электромагнитной ловушке на расстоянии нескольких микрон друг от друга. При воздействии на них лазером взаимодействие атомов позволяет выделять два состояния - условные 0 и 1. Колебания системы между этими состояниями - это отсчет времени. Один из таких атомов в ловушке при этом служит собственно «хранителем» времени, а второй необходим для «снятия показаний».
С 1967 года атом Цезия-133 является стандартом для измерений времени и частоты. Цезиевые часы считались самыми точными[381 - АТОМНЫЕ ЧАСЫ - Материал из Википедии.].
Стабильность атомных часов ?? / ? (где ?? - отклонение частоты ? часов за какой-то период времени) обычно лежит в пределах 10^ -14^ -10^ -15^, а в специальных конструкциях достигает 10^ -17^.
Часы состоят из нескольких частей (рис. 7.180):
- квантового дискриминатора;
- кварцевого осцилляторосциллятор(7.180. Схема работы атомных часов
Кварцевый осциллятор генерирует частоту (5 или 10 МГц). Осциллятор представляет собой RC-радиогенератор, у которого в качестве резонансного элемента используются пьезоэлектрические моды кварцевого кристалла. Частота кварцевого осциллятора VO сравнивается в блоке сравнения с частотой атомной линии VA. Обнаруженная разница направляется в узел управления частотой кварцевого осциллятора и зануляется. Обычно стабильность кварцевого резонатора мала и составляет около ?? / ? = 10 ^ - 7^. Для повышения его стабильности используют точные колебания атомов, для чего его частота постоянно сравнивается с колебаниями квантового дискриминатора (атомов). При появлении разницы в колебаниях, электроника подстраивает частоту кварцевого осциллятора до нулевого уровня, тем самым повышая стабильность и точность часов до уровня ?? /? = 10^ - 14^.
В 2005 году ученые Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали атомные часы на основе ионов атома ртути[382 - Single-Atom Optical Clock with High Accuracy. Phys. Rev. Lett. 97, 020801 (2006) [4 pages] Они оказались в 5 раз точнее атомных часов, использующих атом Цезия-137.
Их часы регистрируют переходы между энергетическими уровнями иона ртути, содержащегося в электромагнитной ловушке.
Ион ртути генерирует колебания на оптических частотах, которые намного выше микроволновых, использовавшихся в цезиевой аппаратуре, что позволит делать измерения намного точнее.
В 2009 году ученые из того же института в атомных часах использовали атом алюминия. Эти часы ученые назвали «Quantum Logic Clock»[383 - Frequency Comparison of Two High-Accuracy Al+ Optical Clocks. Physical Review LettersUltra-Precise Quantum-Logic Clock Trumps Old Atomic Clock wiredscience/2010/02/quantum-logic-atomic-clock/wiredscience/2010/02/quantum-logic-atomic-clock/(Они почти в десять раз точнее ртутных.
Традиционные атомные часы очень большие. Инженеры DARPA разработали в 2004 году портативные атомные[384 - DARPA develops portable atomic clock часы объемом 10 мм^3^
Еще одним ярким примером перехода с макро- на микроуровень является история развития вычислительных машин.
ПРИМЕР 7.220. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА.
Первая вычислительная машина (антикитерский механизм) была создана в Древней Греции. Она датируется 150 -100 г. до н. э. Это механическая аналоговая вычислительная машина для расчета астрономических позиций. Машина также позволяла производить операции сложения, вычитания и деления.
Известны счетное устройство Леонарда да Винчи, суммирующая машина Паскаля и другие.
Принцип действия этих машин механический. Они состояли из валов и шестерен. Постепенно эти части уменьшались в размерах и был разработан арифмометр. Их заменили электромеханические вычислительные машины. Механические части двигались с помощью электрических двигателей.
На следующем этапе была разработана вычислительная машина на вакуумных лампах.
Далее были использованы транзисторы, а затем и микросхемы.
Сегодня процессор содержит миллиарды транзисторов. При их изготовлении используется нанотехнологии.
Это типичный пример перехода на микроуровень.
На мироуровень перешел рабочий орган компьютера - процессор, но до сегодняшнего дня еще остались части, использующие механику, например, жесткий диск, DVD-Rom, вентиляторы. Это пример закона неравномерности развития систем.
Имеются тенденции перехода этих частей на микроуровень.
Используются жесткие диски с флеш-памятью. Все чаще используются не DVD-диски, а флеш-память. Вентиляторы могут быть заменены элементом Пельтье и тепловыми трубами.
ПРИМЕР 7.221. МИКРО-РОБОТ.
Инженеры из Университета Ватерлоо изобрели летающего микро-робота. Для перемещения из одной точки пространства в другую он использует магнитные поляЗемли. Этот микро-робот весит 0,83 грамма. Робот оснащен несколькими крошечными электромагнитами, создающими вокруг робота трехмерное параболическое магнитное поле.
7.8.3. ПЕРЕХОД НА МАКРОУРОВЕНЬ
ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ НА МАКРОУРОВЕНЬ - ЭТО ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ.
Многие системы переходит не на микро-, а на макроуровень. В процессе эволюции многие системы постоянно увеличивают определенные параметры.
Среди этих параметров можно назвать:
- размер;
- мощность;
- скорость;
- емкость или объем;
- плотность;
- прочность;
- электропроводность и электроизоляцию;
- теплопроводность и теплоизоляцию;
- удельные параметры и т. д.
7.8.3.1.Размер
Прежде всего, продемонстрируем системы, у которых увеличиваются их размеры.
ПРИМЕР 7.222. РАЗВИТИЕ ЭКРАНОВ.
Первый экран телевизора был 2 дюйма (рис. 7.181а). Разработан телевизор с экраном 201 дюйма (рис. 7.181б). В Пекине соорудили много метровый уличный экран дан головами (рис. 7.181в).
Рис. 7.181. Развитие экранов телевизора
ПРИМЕР 7.223. СТЕНА - ДИСПЛЕЙ.
Сделана стена из LED-экранов и размеры ее составляют 495 квадратных метров (что примерно равно 6000 дисплеев компьютеров). 38 миллионов пикселей, 15 проекторов высокого разрешение и 30 направленных динамиков - таковы технические параметры самой большой в мире мультитач-стены (рис. 7.182).
Рис. 7.182. Стена - сенсорный экран
ПРИМЕР 7.224. ЛАЗЕРНОЕ КИНО.
Экраном для лазерного кино (лазерного шоу) служит воздух, и его размеры не ограничены (рис. 7.183).
Рис. 7.183. Лазерное шоу
В описанных примерах используются сразу ДВЕ ПРОТИВОПОЛОЖНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ: переход на макроуровень - увеличение размера экрана и переход на микроуровень - принцип работы экрана (использование физики плазменных экранов и тонкопленочных микросхем) или лазерный луч в лазерном шоу.
Постоянно увеличиваются размеры городов и количество проживающих в них жителей. В данном случае в качестве параметра выбран не только размер, но и количество жителей.
ПРИМЕР 7.225. САМЫЙ ВЫСОКИЙ ДОМ.
В Дубае построен самый высокий дом 828 метров, 162 этажа 1 миллион квадратных метра (рис. 7.184). Его назвали Бурдж Халифа («Burj Khalifa»).
Рис. 7.184. Самое высокое здание Бурдж Халифа («Burj Khalifa»)
ПРИМЕР 7.226. ГОРОД-БАШНЯ.
Разработан проект города-башни (рис. 7.185). Высота башни 1 228 метров, в нем будут жить 100 тыс. человек.
Рис. 7.185. Город - башня
ПРИМЕР 7.227. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ПОДВЕСНОЙ МОСТ
Построен самый большой автомобильный подвесной мост Милло (Millau) через долину реки Тарн на магистрали Париж-Барселона (рис. 7.186). Ранее на этом участке трассы приходилось совершать утомительный объезд, преодолевая глубокую долину реки. Длина моста - 2,460 км, ширина - 32 м. Расстояние от земли до дорожного полотна в самой высокой точке составляет 270 м. Высота самого длинного пилона - 343 м, что на 20 м выше Эйфелевой башни. Мост построен на 7 столбах. Самый высокий столб - 87 м.
Рис. 7.186. Автомобильный подвесной мост Millau на магистрали Париж-Барселона
ПРИМЕР 7.228. РАЗВИТИЕ ТЕЛЕСКОПОВ.
Телескопы постоянно увеличиваются в размерах.
Телескопы-рефракторы
Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем. Телескоп имел длина трубы 1 245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий и 30-кратное увеличение (рис. 7.187).
Рис. 7.187. Телескоп Галилея
Самый большой рефрактор мира принадлежит Йеркской обсерватории (США) и имеет диаметр объектива 102 см. Более крупные рефракторы не используются. Это связано с тем, что качественные большие линзы дороги в производстве и крайне тяжелы, что ведет к деформации и ухудшению качества изображения.
И так, длина телескопов-рефракторов увеличилась в 100 раз, а диаметр объектива изменился от 53 до 1020 мм.
Телескопы-рефлекторы
Первый телескоп-рефлектор был построен Исааком Ньютоном в 1668 году. Схема, по которой он был построен, получила название «схема Ньютона». Длина телескопа составляла 15 см (рис. 7.188).
Рис. 7.188. Телескоп Ньютона
Самый большой в мире зеркальный телескоп им. Кека имеет диаметр 10 м и находится на Гавайских островах.
Диаметр зеркала телескопа-рефлектора увеличился почти в 200 раз.
Радиотелескопы
Первый радиотелескоп был построен Grote Reber в 1937 г. Он имел форму тарелки диаметром 9,5 м.
Далее увеличивали диаметр тарелки. Самая большая тарелка неподвижного радиотелескопа Аресибо (рис. 7.189), расположенного в естественной долине на острове Пуэрто Рико, был построен в 1963 г. имеет диаметр 305 м.
Рис. 7.189. Радиотелескоп Аресибо
Крупнейший кольцевой радиотелескоп РАТАН-600 (рис. 7.190) с антенной переменного профиля, расположен на Западном Кавказе, в Карачаево-Черкесии, был построен в 1974 г. Диаметр главного зеркала 576 м, а геометрическая площадь антенны 15000 м^2^.
Рис. 7.190. Радиотелескоп РАТАН-600
Диапазонный крестообразный радиотелескоп ДКР-1000
(рис. 7.191) - состоит из двух антенн, расположенных в форме креста. Антенна располагается на 37 опорах на высоте 20 м. Каждая из этих антенн представляет собой параболический цилиндр шириной 40 м и длиной 1 км, эффективная площадь 8000 м^2^.
Рис. 7.191. Радиотелескоп ДКР-1000
Очень большой массив радиотелескопов (Very Large Array - VLA) вступил в строй в 1980 году в Сокорро (штат Нью-Мексико, США) объединяет 27 параболических телескопов диаметром 25 м каждый (рис. 7.192). Такая система эквивалентна одному телескопу диаметром 35 км.
Рис. 7.192. Очень большой массив радиотелескопов (VLA)
Следующим шагом было объединение радиотелескопов, расположенных на разных континентах.
Космические (внеатмосферные) телескопы
Телескопы вывели в космос. Теперь радиотелескопы можно вывести на солнечную орбиту, которые будут расположены на диаметрально противоположных концах орбиты, тогда базовое расстояние между телескопами возрастет во много раз.
7.8.3.2.Объем
Под объемом мы понимаем:
- объем перевозимого груза;
- количество перевозимых вещей или людей;
- количество передаваемой и хранимой информации и т. п.
ПРИМЕР 7.229. СУПЕРЛАЙНЕР.
Сегодняшние суперлайнеры значительно больше Титаника.
Таблица 7.3. Сравнительные данные Титаника и современных лайнеров Allure of the Seas и Harmony of the Seas
Рис. 7.193. Суперлайнер Oasis of the Seas
Рис. 7.194. Суперлайнер Harmony of the Seas
ПРИМЕР 7.230. СУПЕРКОРАБЛЬ.
Имеется проект суперкорабля Freedom Ship - плавучий город. Его длина - 1 317 м, ширина - 221 м, высота - 104 м, водоизмещение 2,7 мил. т, количество пассажиров - не менее 100 000, из них 20 000 - обслуживающий персонал и небольшая армия, которой предстоит следить за порядком на корабле (рис. 7.195). Он будет постоянно плавать по всему миру. Полный круг будет совершаться каждые два года. Он будет слишком большой, чтобы войти в какой-то порт.
Рис. 7.195. Суперкорабль Freedom Ship
ПРИМЕР 7.231. ГРУЗОВИК.
Самый большой грузовик Liebherr T 282B весит 203 тонны, имеет 7,4 м в высоту и 14,5 м в длину (рис. 7.196). Колесная база составляет 6,6 м. Грузоподъемность гиганта - 365 тонн. На машине установлен дизельный двигатель мощностью 3 650 л. с., который приводит в действие генератор, от которого питаются электромоторы, установленные в каждом из колес.
Рис. 7.196. Самый большой грузовик Liebherr T 282B
ПРИМЕР 7.232. ТАНКЕР.
Самый большой танкер в мире Jahre Viking (рис. 7.197) имеет длину - 458,45 метра, ширину - 68,86 м, осадку под грузом - 24,61 м, перевозит более 500 тыс. т нефти (564 763 т). Полное водоизмещение танкера - 825 614 т.
Рис. 7.197. Самый большой танкер Jahre Viking
В последних двух примерах в качестве параметра рассматривается и мощность.
Это примеры тенденции увеличения УДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ. У танкера - соотношение мощности двигателей к объему перевозимой нефти, у грузовика - мощность двигателя к весу перевозимого груза.
7.8.3.3.Другие параметры
Постоянно увеличиваются МОЩНОСТИ двигателей, генераторов, турбин, освещения, компьютеров и т. д.
Создаются новые материалы с лучшими электро- и теплоизоляционными и проводящими свойствами.
ПРИМЕР 7.233. АЭРОГЕЛЬ.
АЭРОГЕЛИ[385 - АЭРОГЕЛИ. -Википедия.] (от лат. aer - воздух и gelatus - замороженный) - класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Такие материалы обладают рекордно низкой плотностью и демонстрируют ряд уникальных свойств: твердость (рис. 7.198а), жаропрочность (рис. 7.198б), прозрачность (рис. 7.198в) и т. д.
В аэрогелях полости занимают 90 -99,8% объема, а плотность составляет от 1 до 150 кг/м?.
По структуре аэрогели представляют собой древовидную сеть из объединенных в кластеры наночастиц размером 2 -5 нм и пор размерами до 100 нм.
Аэрогели хорошие теплоизоляторы (рис. 7.198б), в 39 раз лучше стекловолокна.
Рис. 7.198. Аэрогели
В данном примере сочетается переход на макро- и микроуровень. Увеличение теплоизоляционных свойств мы относим к переходу на макроуровень, а внутренняя структура материала - микроуровень (наночастицы).
ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ характерна практически для любой области техники. Увеличивается количество транзисторов на единицу площади в микросхемах, на одном транзисторе уже можно хранить 4 бита информации (вместо одного), увеличивается емкость электрических конденсаторов в одном и том же объеме, увеличивается удельная мощность двигателей и т. д.
7.8.4. ВЫВОДЫ
Закон перехода на макроуровень используется для повышения эффективности массовых мероприятий (больших экранов), массовых перевозок (транспорт), наблюдением за большими и/или отдаленными объектами и т. д. Это с одной стороны и увеличения удельных параметров, с другой стороны.
Часто физический принцип этих систем или структура материала осуществляется в соответствии с законом перехода на МИКРОУРОВЕНЬ.
7.9. Закон перехода системы в надсистему и/или подсистему
ИСЧЕРПАВ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ, СИСТЕМА ВКЛЮЧАЕТСЯ В НАДСИСТЕМУ В КАЧЕСТВЕ ОДНОЙ ИЗ ЧАСТЕЙ; ПРИ ЭТОМ ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ИДЕТ УЖЕ НА УРОВНЕ НАДСИСТЕМЫ.
Г. С. АЛЬТШУЛЛЕР[386 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 126.]
СОДЕРЖАНИЕ
7.9.1.ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
7.9.2. ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ В НАДСИСТЕМУ
7.9.3. ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ В ПОДСИСТЕМУ
7.9.3. ВЫВОДЫ
Рис. 7.199. Структура законов эволюции технических систем
7.9.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ В НАДСИСТЕМУ И/ИЛИ ПОДСИСТЕМУ является основным из законов эволюции технических систем. Структура этих законов показана на рис. 7.199.
ЗАКОН ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ И/ИЛИ ПОДСИСТЕМУ включает два закона (рис. 7.200).
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ.
- ЗАКОН ПЕРЕХОДА В ПОДСИСТЕМУ.
Рис. 7.200. Структура закона перехода системы в надсистему и/или подсистему
7.9.2. ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ В НАДСИСТЕМУ
ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ В НАДСИСТЕМУ разработан
Г. Альтшуллером[387 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, С. 90 -96.]. Он его сформулировал следующим образом:
«Исчерпав ресурсы развития, система объединяется с другой системой, образуя новую, более сложную систему».
Системы объединяются в надсистему не только, когда исчерпали ресурсы своего развития, поэтому мы переформулировали закон.
СИСТЕМЫ ОБЪЕДИНЯЮТСЯ В НАДСИСТЕМУ, ОБРАЗУЯ НОВУЮ, БОЛЕЕ СЛОЖНУЮ СИСТЕМУ.
ПРИМЕР 7.234.САМОЛЕТ.
Были объединены двигатель, крылья, система управления, корпус (фюзеляж) и шасси. Появилась новая система - самолет. Каждая из указанных частей в отдельности летать не могла. Новая система - самолет получила системное свойство - возможность летать.
Это одна из возможностей перехода системы в надсистему. Другая возможность:
ПЕРЕХОД СИСТЕМЫ ОТ МОНОФУНКЦИНАЛЬНОЙ К ПОЛИФУНКЦИНАЛЬНОЙ.
В главе 5 (закономерность развития функций) мы приводили пример многофункциональной системы: смартфон.
Такой вид перехода в надсистему первоначально осуществляется выявлением более общей функции, а затем придания дополнительных функций, при этом часто использует новые технологии.
ПРИМЕР 7.235.КЛАССНАЯ ДОСКА.
Существует классная доска, на которой пишут мелом.
Основная ее функция - оставлять на доске изображения мелом.
Более общая функция - оставлять на доске изображения чем угодно.
Существуют классные доски, на которых пишут фломастерами.
Можно писать на больших листах бумаги, например, фломастером.
Затем появились доски, которые печатают на бумагу, все, что изображено на доске.
Можно проектировать изображение на экран с помощью проектора, соединенного с компьютером.
Сегодня существуют электронные классные доски, представляющие собой сенсорный экран со встроенным компьютером, динамиками, веб-камерой, встроенной библиотекой, Интернетом. На них можно писать пальцем и передавать это изображение на другие компьютеры, кроме того можно видеть и человека, пишущего на этой доске.
Опишем тенденцию объединения систем (рис. 7.201).
Первоначально имеется одна - МОНОСИСТЕМА. Далее объединяют две исходные системы, при этом получатся БИСИСТЕМА. На следующем этапа объединяют три и более систем, образуется ПОЛИСИСТЕМА. Следующий этап развития, когда би- и/или полисистемы образуют новую единую систему (моносистему), которая выполняет все функции, входящих в нее систем. Эта операция называется СВЕРТЫВАНИЕМ.
Рис. 7.201. Тенденция объединения систем
Переход «МОНО-БИ-ПОЛИ» - неизбежный этап в развитии всех технических систем.
После объединения систем в би- или полисистему происходит некоторое изменение новой системы, требующие СОГЛАСОВАНИЯ
(п. 7.10) составных частей и параметров системы. При этом сокращаются вспомогательные элементы, и устанавливается более тесная связь между отдельными системами. Такие системы называются ЧАСТИЧНО СВЕРНУТЫМИ. Дальнейшее развитие приводит к ПОЛНОСТЬЮ СВЕРНУТЫМ СИСТЕМАМ, в которых один объект выполняет несколько функций.
ПОЛНОСТЬЮ СВЕРНУТУЮ СИСТЕМУ можно представить, как новую моносистему. Ее дальнейшее развитие связано с движение по новому витку спирали. Иногда в качестве новой моносистемы может выступать частично свернутая система.
7.9.2.1. Механизмы объединения элементов
Создание надсистемы путем объединения в би- и полисистему может включать следующие виды элементов (рис. 7.202).
- ОДНОРОДНЫЕ
- ОДИНАКОВЫЕ.
- ОДНОРОДНЫЕэлементы СО СДВИНУТЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.
- НЕОДНОРОДНЫЕ
- АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ (конкурирующие).
- АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ - ИНВЕРСНЫЕ (элементы с противоположными свойствами или функциями).
- ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ.
Рис. 7.202. Схема механизма тенденции перехода
МОНО-БИ-ПОЛИ
Полностью схема закона перехода системы в надсистему представлена на рис. 7.203.
Рис. 7.203. Общая схема объединения систем
Объединение производится таким образом, что полезные (необходимые) качества отдельных элементов складываются, усиливаются, а вредные взаимно компенсируются или остаются на прежнем уровне. Объединение такого типа возможно, как для достаточно высокоразвитых систем, как и для простых элементов.
Приведем примеры.
1. Создание системы из однородных (одинаковых) систем.
- Одинаковые системы.
Этот вид предусматривает объединение ПОЛНОСТЬЮ ОДИНАКОВЫХ систем.
ПРИМЕР 7.236.КАРАНДАШ.
Наличие одинаковых карандашей позволяет не тратить время на заточку каждого карандаша. Эту операцию можно проделать заранее.
ПРИМЕР 7.237.ВИНТОВКА.
Раньше винтовки или мушкеты были однозарядными. Чтобы убыстрить стрельбу использовали две или больше одинаковых винтовок. Из одной стреляли, другую в это время заряжали.
ПРИМЕР 7.238.ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ.
Электростанции объединяются в единую энергетическую систему. Тогда мощности этих электростанций можно использовать оптимально, распределяя нагрузку в соответствии с нуждами потребителей.
ПРИМЕР 7.239.ВАГОН.
Вагоны объединяются в железнодорожный состав.
ПРИМЕР 7.240.ЛИХТЕРОВОЗ.
Буксир, как правило, везет одну баржу. Создали судно - лихтеровоз (рис. 7.204), которое перевозит много барж (лихтеров).
Рис. 7.204. Лихтеровоз[388 - Рисунок из книги «Суда и судоходство будущего: Пер. с нем. / Шункнухи Р., Люш Ю., Шельцель М. и др. - Л: - Судостроение. 1981. - 208., ил.» С. 19.]
ПРИМЕР 7.241.ОБРАБОТКА ТОНКОГО ЛИСТА.
Обработка торцевых поверхностей хрупких деталей (например, из тонкого листового стекла) достаточно сложна, и деталь легко сломать. Для того чтобы этот процесс сделать проще, бездефектным и более производительным детали объединили, склеивая их в единый блок. После обработки клей растворяют[389 - Патент США 3 567 547.].
1.2. Однородные системы со сдвинутыми характеристиками.
Элементами СО СДВИНУТЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ называются однородные элементы с неодинаковыми параметрами, свойствами, характеристиками.
Объединение элементов в систему происходит аналогично объединению однородных элементов.
ПРИМЕР 7.242.КАРАНДАШ.
Карандаши разной жесткости или разного цвета. Аналогичный пример, набор шариковых ручек разного цвета объединение стержней или разного цвета чернил в капиллярных авторучках.
ПРИМЕР 7.243.ВИНТОВКА.
Использовали две или более винтовок с разными калибрами.
ПРИМЕР 7.244.ОБУВЬ.
Пара обуви или пара перчаток - типичный представитель элементов со сдвинутыми характеристиками. Первая обувь не имела специальной формы для левой и правой ноги. Они были полностью одинаковы.
ПРИМЕР 7.245.БИМЕТАЛЛ.
Объединение металлов с различными коэффициентами температурного расширения в биметаллической пластине.
ПРИМЕР 7.246.КАТАМАРАН.
Объединение корпусов разных размеров и форм в катамаране и полимаране.
2. СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ИЗ НЕОДНОРОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ/СИСТЕМ.
2.1. Конкурирующие (альтернативные) системы.
КОНКУРИРУЮЩАЯ (АЛЬТЕРНАТИВНАЯ) система - это система, выполняющая одну и туже функцию.
Такое объединение систем применяется в тех случаях, когда для выполнения той или иной функции имеется несколько разных путей, несколько физических принципов, а, следовательно, и систем. Объединение, так же и в предыдущих случаях, производится таким образом, что недостатки каждого из элементов компенсируется, а преимущества складываются.
ПРИМЕР 7.247.КАРАНДАШ.
Для карандаша альтернативным элементом может быть авторучка (перьевая, шариковая, капиллярная), кисточка с красками и т. д.
ПРИМЕР 7.248.ВИНТОВКА.
Альтернативой винтовки может быть пистолет, гранатомет, арбалет и т. д.
ПРИМЕР 7.249.ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОСТЮМ.
Холодильный костюм для горноспасателей должен мало весить (не более 28 кг), чтобы человек смог работать. Кислородный аппарат весит более 12 кг, инструменты - 7 кг и остается 9 кг на сам костюм и холодильный агрегат (хладовещество и оборудование).
В качестве хладовещества применяют: сухой лед, фреон, сжиженные газы. Этого веса не достаточно, чтобы обеспечить холодильную мощность для работы не менее двух часов (это условие, поставленное заказчиком). Необходим запас не менее 15 -20 кг.
Предложено объединить холодильную и дыхательную системы в единый скафандр, в котором одно холодильное вещество (жидкий кислород) выполняет две функции: сначала испаряется, а потом идет на дыхание. Отпадает необходимость в тяжелом дыхательном аппарате, что позволяет во много раз увеличить запас холодильного вещества[390 - Это изобретение Г. Альтшуллера а. с. №111 144. Оно описано в книге: АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. 2-е изд. - М: Московский рабочий, 1973. - 296 с. - С. 110 -111.].
На рис. 7.205 показано устройство газотеплозащитного костюма. Жидкий кислород размещен в ранцевом резервуаре 1. Испаряясь, кислород поступает в инжектор 2, расположенный по оси сквозного канала 3. Вытекая из инжектора, кислород смешивается с теплым воздухом подкостюмного пространства и охлаждает его.
Рис. 7.205. Газотеплозащитный костюм для горноспасателей
Изобретение Г. С. Альтшуллера а. с. 111 144
Приведем еще примеры объединения такого типа.
ПРИМЕР 7.250.ТЕЛЕСКОП.
Телескоп Максутова, объединяет линзовые и зеркальные оптические системы. У каждой из этих систем есть свои погрешности, когда эти системы были объединены, то погрешности взаимно компенсировали друг друга.
ПРИМЕР 7.251.ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ.
Турбовинтовой двигатель, объединил преимущества реактивного и винтового двигателя.
Этот вид объединения систем часто применяется в тех случаях, когда одна система достигла своего потолка развития, а другая, более совершенная, еще не может заменить ее полностью.
2.2. Дополнительные системы
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ/ЭЛЕМЕНТЫ - это системы/элементы, выполняющие разные функции.
Рассмотрим дополнительные элементы.
ПРИМЕР 7.252.КАРАНДАШ.
Дополнительными для карандаша являются: точилка и колпачок.
Карандаш объединяется с точилкой. Вместо колпачка делается убирающийся грифель.
ПРИМЕР 7.253.ВИНТОВКА.
Раньше для винтовки дополнительными были: емкость с порохом (пороховница), набор пуль, пыжи, шомпол и т. д. Теперь это: магазины с пулями, штык-нож, оптический прицел.
ПРИМЕР 7.254.МЕБЕЛЬ.
Различного рода предметы, объединенные в мебельном гарнитуре.
ПРИМЕР 7.255.МОТОЦИКЛ.
Мотоцикл объединила велосипед, двигатель, баки и т. д.
Любое транспортное средство - это как минимум набор двигателя, движителя, системы управления и корпуса.
Примером такого объединения являются большинство сложных систем.
2.3. Антагонистические системы.
АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ системы/элементы - это системы с противоположными свойствами или функциями.
Объединение систем с противоположными функциями позволяет повысить управляемость надсистемы, произвольно менять ее параметры в широком диапазоне и наделить систему новыми функциями.
ПРИМЕР 7.256.КАРАНДАШ.
Функции противоположные карандашу выполняет резинка или типикс, позволяющие стирать или замазывать текст.
ПРИМЕР 7.257.КОНДИЦИОНЕР.
В кондиционере имеются нагреватель и холодильник.
ПРИМЕР 7.258.«ТОРМОЗ».
У транспортных средств имеются устройства, которые разгоняют и останавливают их.
У наземных транспортных средств функцию остановки выполняют тормоза. У воздушных и водных - это переключение тяги в противоположную сторону, у самолетов это может быть и парашют.
ПРИМЕР 7.259.ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА.
У памяти имеются две противоположные функции - запись и стирание.
7.9.2.2. Развитие би- и полисистем
Дальнейшее развитие новых систем идет путем повышения их эффективностив двух направлениях.
- УВЕЛИЧЕНИЕ РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ СИСТЕМЫ.
- РАЗВИТИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ.
- СИСТЕМА ИЗ ПРАКТИЧЕСКИ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ, НЕ СВЯЗАННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ЭЛЕМЕНТОВ, НЕ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ПРИ ОБЪЕДИНЕНИИ.
- СИСТЕМА ИЗ ЧАСТИЧНО ИЗМЕНЕННЫХ, СОГЛАСОВАННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ЭЛЕМЕНТОВ, КОТОРЫЕ ФУНКЦИОНИРУЮТ ТОЛЬКО ВМЕСТЕ И ТОЛЬКО В ДАННОЙ СИСТЕМЕ. Это частично свернутая система.
- СИСТЕМА ПОЛНОСТЬЮ ИЗМЕНЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, КОТОРЫЕ РАБОТАЮТ ТОЛЬКО В ДАННОЙ МОНОСИСТЕМЕ И ОТДЕЛЬНО ПРИМЕНЯТЬСЯ НЕ МОГУТ.
Приведем примеры.
1. Увеличение различия между элементами системы.
Эффективность новых систем может быть повышена увеличением различий между элементами системы. Движение идет от ОДНОРОДНЫХ элементов к элементам СО СДВИНУТЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ, к АЛЬТЕРНАТИВНЫМ элементам; к ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ элементам, а затем - к ИНВЕРСНЫМ и, наконец, ОБЪЕДИНЕНИЮ ВСЕХ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ.
Продемонстрируем эту цепочку на примере карандаша, обобщив все описанные ранее варианты.
ПРИМЕР 7.260.КАРАНДАШ.
ОБЪЕДИНЕНИЕ ОДНОРОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
Одинаковые карандаши стоят на письменном столе в стакане. Мы их частично свернули, объединив в стакане.
Элементы со сдвинутыми характеристиками. Карандаши разной жесткости или разного цвета.
На рис. 7.206 показаны полностью свернутые конструкции карандашей со сдвинутыми характеристиками. В одном карандаше имеется два цвета рис. 7.206а (свернутая би-система) или много
рис. 7.206б (свернутая полисистема).
Рис. 7.206. Свернутый карандаш со сдвинутыми характеристиками
ОБЪЕДИНЕНИЕ РАЗНОРОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
Альтернативные элементы. Авторучка. Частичное свертывание - набор авторучки и карандаша.
Дополнительные элементы. Точилка, колпачок, циркуль (козья ножка). Свертывание - выпускались автоматические цанговые карандаши с точилкой.
Инверсные элементы. Резинка и штрих (корректирующая жидкость). Свертывание -карандаш с резинкой.
При объединении происходит СВЕРТЫВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ.
Выпускаться автоматические карандаши с тонкими грифелями. Эти грифели не нужно затачивать. Не нужен колпачок (грифель убирается). Функции точилки и колпачка полностью свернуты. В этом карандаше могут меняться и грифели (разной жесткости и разного цвета). Кроме того, в нем имеется и резинка. Это полностью свернутая система, включающая карандаш, резинку, отсутствующие точилку и колпачок.
Наконец все указанные элементы были полностьюсвернуты в моно-систему компьютер, который выполняет и многие другие функции.
2. РАЗВИТИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ
Эффективность новых систем повышается развитием связей между элементами. Связь элементов изменяется от «нулевой», отсутствующей связи, т. е. от несвязанных между собой элементов системы, до сильных межэлементных связей. Дальнейшее развитие связей во многих системах происходит в соответствии с цепочкой дробления.
Кроме того, при объединении систем может происходить дальнейшее их развитие по линии упрощения. В результате возможны следующие варианты:
- СИСТЕМА ИЗ ПРАКТИЧЕСКИ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ, НЕ СВЯЗАННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ЭЛЕМЕНТОВ, НЕ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ПРИ ОБЪЕДИНЕНИИ.
ПРИМЕР 7.261.ВИНТОВКА(см. пример 7.235).
Отдельные винтовки. Один человек стрелял и другой в это время заряжал другую винтовку. Отдельные карандаши.
- СИСТЕМА ИЗ ЧАСТИЧНО ИЗМЕНЕННЫХ, СОГЛАСОВАННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ЭЛЕМЕНТОВ, КОТОРЫЕ ФУНКЦИОНИРУЮТ ТОЛЬКО ВМЕСТЕ И ТОЛЬКО В ДАННОЙ СИСТЕМЕ. Это частично свернутая система.
ПРИМЕР 7.262.ДВУСТВОЛКА.
Два ствола, два курка, но один приклад. Имеет возможность осуществлять два выстрела. Это могут быть и разные патроны. Например, в одном дробь, в другом пуля (сдвинутые характеристики).
- СИСТЕМА ПОЛНОСТЬЮ ИЗМЕНЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, КОТОРЫЕ РАБОТАЮТ ТОЛЬКО В ДАННОЙ МОНОСИСТЕМЕ И ОТДЕЛЬНО ПРИМЕНЯТЬСЯ НЕ МОГУТ.
ПРИМЕР 7.263.АВТОМАТИЧЕСКАЯ ВИНТОВКА (АВТОМАТ).
Это полностью свернутая система.
Приведем еще пример полностью свернутой системы.
ПРИМЕР 7.264.МИКРОСХЕМА.
Сначала использовали отдельные радиодетали (транзисторы, сопротивления, конденсаторы и т. д.). В дальнейшем их объединили в микросхеме - полностью свернутая моносистема.
И так, мы рассмотрели цепочку МОНО-БИ-ПОЛИ.
Переход к би- и поли-системе осуществляется с использованием механизма, описанного раньше (рис. 7.203). Могут использовать ОДНОРОДНЫЕ и НЕОДНОРОДНЫЕ СИСТЕМЫ.
Среди ОДНОРОДНЫХ используют:
- ОДИНАКОВЫЕсистемы;
- СО СДВИНУТЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.
К неоднородным относятся:
- АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ;
- ИНВЕРСНЫЕ;
- ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ.
СВЕРТЫВАНИЕможет быть: ЧАСТИЧНОЕилиПОЛНОЕ.
7.9.3. ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ В ПОДСИСТЕМУ[391 - ПЕТРОВ В. ИЗМЕНЕНИЕ МАСШТАБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. перехода системы в подсистему разработана В. Петровым.
Этот тенденция является противоположной закону перехода в надсистему.
СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ МОЖЕТ СВОРАЧИВАТЬСЯ ДО УРОВНЯ ПОДСИСТЕМЫ И ДАЖЕ ВЕЩЕСТВА.
Переход осуществляется от НАДСИСТЕМЫ к СИСТЕМЕ, от СИСТЕМЫ к ПОДСИСТЕМЕ, от ПОДСИСТЕМЫ к ВЕЩЕСТВУ (рис. 7.207).
Рис. 7.207. Укрупненная схема тенденции перехода к веществу
В сложных системах переход от подсистемы к веществу осуществляется сначала к подподсистемам и т. д. вплоть до вещества.
Даная тенденция может использовать механизм свертывания
(п. 7.11) и при переходе к веществу могут использоваться «умные» вещества.
ПРИМЕР 7.265.АНТЕННА ДЛЯ СПУТНИКОВ.
Антенна для спутников и космических кораблей должна иметь точную параболическую форму. От этого зависит точность приема и передачи информации.
При запуске спутника на орбиту антенна должна быть свернута, а в космосе развернуться. С этой целью используется сложная система точной механики, разворачивающая отдельные элементы антенны.
Было предложено сложный механизм свернуть до вещества - «умного» вещества с эффектом памяти формы (рис. 7.208).
В момент запуска антенна свернута в клубок. Когда спутник находится на орбите, отстреливаются крышки корпуса, закрывающие антенну. Под солнечными лучами материал антенны нагревается и вспоминает идеально точную параболическую форму.
Рис. 7.208. Антенна для спутников с эффектом памяти формы
ПРИМЕР 7.266.ВОДОВОД.
При строительстве водовода на Усть-Илимской ГЭС необходимо было опустить 4000-тонную трубу (водовод) на склон.
Трубу строят вертикально (рис. 7.209а), а потом опускают на склон (рис. 7.209б).
Для этого была предложена система подъемных кранов или домкратов.
Задачу решили переходом к использованию вещества. Под трубой и от склона до трубы насыпали снег (рис. 7.209в). Когда он растаял, труба опустилась
Рис. 7.209. Опускание водовода на склон
ПРИМЕР 7.267.РЕМОНТ БУКСИРОВ.
В Дудинский порт (г. Норильск, Север России) суда доставляет буксир.
Каждый год требуется осматривать подводную часть буксиров и при необходимости ремонтировать.
Для этого буксиры доставляют на ремонтный завод или используют специальное сооружение - док.
Ближайший ремонтный завод находится в Мурманске, что достаточно далеко, а дока в порту не было, и он стоит очень дорого.
Как быть?
Док «построили» изо льда (рис. 7.210).
Осенью буксиры оставили на реке.
Когда река стала замерзать, лед вырубали, «делая» ледяной док.
Рис. 7.210. Ледяной док
7.9.4. ВЫВОДЫ
Закон перехода в надсистему используется для повышения многофункциональности системы, а закон перехода в подсистему используется для упрощения системы.
7.10. Закон согласования - рассогласования
НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЕТСЯ СОГЛАСОВАНИЕ РИТМИКИ (ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ, ПЕРИОДИЧНОСТИ) ВСЕХ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ.
Г. АЛЬТШУЛЛЕР[392 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 125.]
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 7.10
7.10.1.ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
7.10.2.СТРУКТУРА ЗАКОНА СОГЛАСОВАНИЯ - РАССОГЛАСОВАНИЯ
7.10.3.СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
7.10.4.СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
7.10.5.ВЫВОДЫ
7.10.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ - РАССОГЛАСОВАНИЯявляется основным из законов эволюции технических систем. Структура этих законов показана на рис. 7.211.
Рис. 7.211. Структура законов эволюции технических систем
Закон согласования - рассогласования включает два закона
(рис. 7.212).
- ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ.
- ЗАКОН РАССОГЛАСОВАНИЯ.
Рис. 7.212. Структура закона перехода системы в надсистему или подсистему
7.10.2. СТРУКТУРА ЗАКОНА СОГЛАСОВАНИЯ - РАССОГЛАСОВАНИЯ
СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕпроводится для недопущения вредных явлений или усиления полезных.
Закон согласования, который будет изложен ниже, был сформулирован В. Петровым в 1975 -1978. Закон рассогласования был предложен Э. Злотиной, а развит Б. Злотиным.
Опишем структуру закона согласования - рассогласования.
1. ОБЪЕКТЫсогласования - рассогласования.
1.1. ПОТРЕБНОСТИ.
1.2. ФУНКЦИИ.
1.3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ.
1.4. СИСТЕМА.
1.4.1. СТРУКТУРА:
- ЭЛЕМЕНТЫ;
- СВЯЗИ;
- ФОРМА;
- ВЕЩЕСТВО.
1.4.2. ПАРАМЕТРЫ.
1.4.3. ПОТОКИ.
1.5. НАДСИСТЕМА.
1.6. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА.
1.7. ПОЛЯ.
1.7.1. ЭНЕРГИЯ.
1.7.2. ИНФОРМАЦИЯ.
- ДАННЫЕ;
- ЗНАНИЯ.
2. СПОСОБЫсогласования - рассогласования.
2.1. ВО ВРЕМЕНИ.
2.2. В ПРОСТРАНСТВЕ.
2.3. ПО УСЛОВИЮ.
2.4. СТАТИЧЕСКОЕ(постоянное).
2.5. ДИНАМИЧЕСКОЕ(переменное).
ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ - РАССОГЛАСОВАНИЯявляется общим из законов эволюции систем. Этот закон был рассмотрен ранее на уровнях потребностей (п. 4.5) и функций (п. 5.3).
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ должен согласовываться с ГЛАВНОЙ ФУНКЦИЕЙ, ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ, НАДСИСТЕМОЙи СИСТЕМОЙ.
Процесс согласования принципа действия с главной функцией системы - это обеспечение этой функции, т. е. это выбор принципа действия рабочего органа.
ПРИМЕР 7.268.ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО.
Главная функция транспортного средства - это перемещать груз или людей с одного пункта в другой. Это может быть выполнено по поверхности земли, под землей, по воздуху, по поверхности воды, под водой и в космосе.
Первоначально выбирается направление. Это согласование с внешней средой. Например, выбрали перемещение по поверхности земли.
Затем выбирается принцип действия перемещения по поверхности земли. Например, это могу быть: перемещение по дороге, по рельсам, по пересеченной местности и т. д.
Принципы действия могут принципиально отличаться: движение с помощью колеса, гусениц, воздушной подушки, ног и т. д. Это согласование с надсистемой. Например, выбрали надсистему - дорогу. Тогда один из принципов действия может быть перемещение с помощью колеса.
Далее этот принцип действия нужно согласовать с системой.
В качестве системы могут быть: автомобиль, автобус, грузовик, трактор. Например, выбрали автомобиль.
Остальные согласования будут осуществляться в системе.
На СИСТЕМНОМ уровне закон включаетСОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ:
- СИСТЕМ;
- ПОДСИСТЕМ;
- НАДСИСТЕМ;
- ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ.
При согласовании - рассогласовании СИСТЕМ, прежде всего, необходимо согласовать - рассогласовывать ее СТРУКТУРУ. К структуре, в частности, относятся ФОРМА, РАСПОЛОЖЕНИЕотдельных ЭЛЕМЕНТОВи ихВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
СТРУКТУРА системы определяется ЭЛЕМЕНТАМИ и СВЯЗЯМИ.
СВЯЗИ могут быть:
- ВЕЩЕСТВЕННЫЕ;
- ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ;
- ИНФОРМАЦИОННЫЕ.
Системные понятия СТРУКТУРЫ,ееЭЛЕМЕНТОВи СВЯЗЕЙ,и их видов(ВЕЩЕСТВО, ЭНЕРГИЯ, ИНФОРМАЦИЯ)относятся так же к ПОДСИСТЕМАМ, НАДСИСТЕМЕи ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ.
ПАРАМЕТРЫмогут быть:
- ТЕХНИЧЕСКИЕ;
- ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ;
- ЭКОНОМИЧЕСКИЕ;
- ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ;
- ЭСТЕТИЧЕСКИЕ;
- СОЦИАЛЬНЫЕ;
- ПОЛИТИЧЕСКИЕ.
Мы в основном будем рассматривать технические параметры. К ним мы относим не только сугубо технические параметры, но и физические, химические, математические, параметры надежности, т. е. все параметры, относящиеся к работоспособности систем. В частности, в качестве технических параметров могут рассматриваться частота и РИТМИКА.Таким образом, СОГЛАСОВАНИЕ-РАССОГЛАСОВАНИЕ РИТМИКИ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ относятся к одному из видов ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО согласования.
В общем случае согласование - рассогласование проводится по всем указанным выше структурным направлениям. Оно представляет собой комбинацию этих структурных направлений и поднаправлений закона согласования - рассогласования. Таким образом, может быть построена сложная морфологическая структура, в виде морфологической матрицы с подматрицами. Своего рода сочетание графа древовидной структуры и перебора всех вариантов на каждом из уровней графа в виде морфологической матрицы.
На СИСТЕМНОМ УРОВНЕ закон согласования - рассогласования относится как к группе законов организации технических систем (в виде МИНИМАЛЬНОГО СОГЛАСОВАНИЯ), так и к группе законов эволюции технических систем.
Минимальное согласование было рассмотрено в группе законов ОРГАНИЗАЦИИ технических систем (п. 6.5). Где мы рассматривали следующие виды согласования: ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ, СТРУКТУРНОЕ, ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНОЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ.
Рассмотрим отдельные виды согласования - рассогласования на системном уровне.
7.10.3. СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
7.10.3.1. Согласование - рассогласование элементов
Согласование - рассогласование ЭЛЕМЕНТОВ проводится:
1. ВВЕДЕНИЕМДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ однородных и неоднородных ЭЛЕМЕНТОВ - созданием би- и полисистем;
ПРИМЕР 7.269.СВАРКА.
В дуговой сварке перешли от сварки одним электродом к сварке двумя (би) и более (поли) электродами. Эти электроды могут быть как однородные (одинаковые по материалу, диаметру и функциональному назначению), так и разные. Могут использоваться электроды из различных материалов для получения необходимых свойств шва[393 - А. с. 507 428.]. Используют электроды различного диаметров для обеспечения необходимой геометрии шва. Электроды могут иметь разные функции. Один электрод (неплавящийся) создает дугу, а другой наплавляет металл - присадка (плавящийся электрод).
2. ЗАМЕНОЙ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА БОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ;
ПРИМЕР 7.270.РАЗВИТИЕ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ.
В приемнике лампы заменили транзисторами, транзисторы - микросхемами.
3. ОБЪЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ - свертыванием элементов за счет устранения лишних и вредных элементов и возложением их функций на другие. Сюда могут относиться ранее рассмотренные примеры на свертывание в законах на функциональном уровне. Приведем еще примеры.
ПРИМЕР 7.271.СВАРОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ.
Предложено скручивать два электрода (рис. 7.213)[394 - А. с. 1 047 634.]. При повороте такого скрученного (частично свернутого) электрода на полвитка можно получать или более широкий, или более глубокий шов. Электроды из разных материалов объединены (полностью свернуты) в один порошковый электрод. В нем слоями расположены порошки различных металлов и других веществ, необходимых для получения определенного состава шва.
Рис. 7.213. Скрученные электроды. А. с. 1 047 634
Где
1- электрод; 2 - токопроводящий наконечник; 3 - дуга;
4 - сварочный шов.
Под согласованием ЭЛЕМЕНТОВпонимается и согласование МАТЕРИАЛОВ, ФОРМЫи РАЗМЕРОВ.
- СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ
СОГЛАСОВАНИЕ -РАССОГЛАСОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВпроводится для недопущения вредных явлений и/или усиления полезных.
Материалы могут выбираться:
- ОДНОРОДНЫЕ;
- РАЗНОРОДНЫЕ;
- ВО ВСЕМ ОБЪЕКТЕ;
- В ОПРЕДЕЛЕННОМ МЕСТЕ.
- ПРИМЕНЕНИЕ ОДНОРОДНЫХ ИЛИ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИМЕР 7.272.СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Применение однородных материалов, чтобы не допустить появление статического электричества и обратное явление, когда необходимо использовать свойства статического электричества.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОБАВОК В МАТЕРИАЛЫ
ПРИМЕР 7.273.ТРЕНИЕ.
Использование добавок в материалы, например, свинца, для уменьшения трения, или добавление материалов для увеличения трения.
- УСТРАНЕНИЕ ИЛИ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
ПРИМЕР 7.274.ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ПАРА.
В среде электролита (воды и ее паров) может образоваться электрохимическая пара. В некоторых устройствах это явление может причинить вред, а в других оно специально используется. Поэтому при проектировании необходимо согласовывать или рассогласовать эти материалы.
- СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ ФОРМЫ
СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ ФОРМЫпроводится для обеспечения необходимых свойств.
- СНИЖЕНИЕ ИЛИ ПОВЫШЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРИМЕР 7.275.ТРЕНИЕ И СОПРОТИВЛЕНИЕ.
При движении самолетов используются разные способы снижения аэродинамического сопротивления для уменьшения расхода энергии. При снижении скорости используются способы повышения сопротивления, например, подъем закрылок самолета или парашют.
Снижение или повышение трения. Переход от трения скольжения к трению качения используется для понижения трения, например, шарикоподшипник. Для повышения трения, поверхность делают шероховатой, например, протектор шин.
- УВЕЛИЧЕНИЕ ИЛИ УМЕНЬШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ
ПРИМЕР 7.276.СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ И ПОНИЖЕНИЯ ПРОЧНОСТИ.
Использование различных геометрических форм для повышения прочности, например, сферы, гофры, треугольники, ячеистая конструкция, в частности, в виде сотовой формы и т. д. Использование «ломающихся» и «рассыпающихся» конструкций для понижения прочности. Например, делаются дырочки, чтобы было легче оторвать бумагу; шарниры или пружины, чтобы конструкция складывалась или разваливалась при превышении нагрузки. Так устроены горнолыжные крепления.
- ПРИДАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ФОРМ
ПРИМЕР 7.277.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ФОРМ.
Поверхности, которые должны создавать полное прилегание, например, для обеспечения герметичности, «притирают» - притертые пробки. Согласовали форму горлышка бутылки с формой пробки.
В обуви больше всего изнашивается пятка и носок. В кроссовках сделали скошенную пятку и поднятый носок. Согласовали кривую движения ноги с формой подошвы обуви.
Колесные пары вагонов и локомотивов истираются, и их приходится обтачивать. Оказалось, что их первоначальное изнашивание колеса имеет форму эллипса, которая позволяет дольше не изнашиваться колесу. Стали делать форму обода колеса эллипсоидной.
- ДИНАМИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМЫ
ПРИМЕР 7.278.БОКОВОЕ ЗЕРКАЛО АВТОМОБИЛЯ.
Боковое зеркало автомобиля предложено делать переменной выпуклости, например, с помощью гидравлики. Такое зеркало может быть ближнего и дальнего обзора.
- СОЗДАНИЕ ЭСТЕТИЧЕСКОГО ОБРАЗА
ПРИМЕР 7.279.ДИЗАЙН.
Красивые эстетические формы не только используются в архитектуре и искусстве, они важны для предметов широкого потребления.
7.10.3.2. Согласование связей
Согласование - рассогласование СВЯЗЕЙ осуществляется:
- ВВЕДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ УПРАВЛЯЕМЫХ СВЯЗЕЙ;
ПРИМЕР 7.280.СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВАРКОЙ.
Обычно при дуговой сварке электроды подключены к одному источнику тока. Для более эффективного управления электроды подключены к различным источникам тока и опускаются на различную глубину. Такой способ[395 - А. с. 546 445.] позволяет получить более плавный нагрев на большую глубину (рис 7.214). Тем самым повышается качество шва.
Рис. 7.214. Скрученные электроды. А. с. 546 445
Где
1 - деталь; 2 - дуга; 3 - электрод; 4 - сварочная ванна (слой жидкого металла).
2.УСТРАНЕНИЕМ НЕНУЖНЫХ ИЛИ ВРЕДНЫХ СВЯЗЕЙ;
ПРИМЕР 7.281.ПОМЕХИ.
Чтобы избавиться от помех в радио и электронной аппаратуре ставят экраны или различные фильтры.
3.ОБЪЕДИНЕНИЕМ (СВЕРТЫВАНИЕМ) ПОЛЕЗНЫХ СВЯЗЕЙ;
ПРИМЕР 7.282.СОТОВЫЙ ТЕЛЕФОН.
Первоначально электронная почта передавалась со стационарного компьютера по телефонной линии. В дальнейшем можно было использовать переносной компьютер и сотовый телефон. Современные сотовые телефоны объединили (свернули) эти функции. Теперь пользоваться электронной почтой, можно используя только сотовый телефон.
4. РАСПОЛОЖЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ;
ПРИМЕР 7.283.ВРЕДНЫЕ СВЯЗИ.
Вредные явления и взаимосвязи в системе могут быть устранены изменением расположения ее подсистем.
7.10.4. СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
7.10.4.1. Общие аспекты согласования - рассогласования параметров
Согласование - рассогласование ПОЛИТИЧЕСКИХ параметров осуществляется, например, по дипломатическим каналам или в виде встреч на высшем уровне. К таким параметрам, например, относятся территориальные претензии, сферы влияния, урегулирование политических конфликтов и т. д.
Например, арабские страны часто диктуют цены на нефть.
Для управления (согласования - рассогласования) различными политическим параметрами в свое время были созданы ООН, НАТО и другие политические и военные организации.
ЭСТЕТИЧЕСКИЕ параметры согласовываются - рассогласовываются при архитектурных разработках, при создании интерьера, при разработке новой моды и т. д.
СОЦИАЛЬНЫЕ параметры согласовываются - рассогласовываются при определении минимальной заработной платы, минимальной пенсии, мероприятий здравоохранения и т. д.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕпараметры должны быть согласованы - рассогласованы при разработке новых заводов, электростанций, других сооружений и технологий.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ параметры согласовываются - рассогласоваются при любых видах деятельности.
Согласование - рассогласование ЭРГОНОМИЧЕСКИХ параметров важно не только при создании новой техники, но и при разработке игрушек, спортивных снарядов и оборудования и т. д.
Приведем пример на согласование - рассогласование РАЗМЕРОВ.
ПРИМЕР 7.284.КУКЛА.
Некоторыми куклами ребенок играет несколько лет. Размеры куклы не меняется. Не плохо бы, чтобы и кукла росла вместе с ребенком…
В США выпускаются надувные игрушки из пластика, которые способны расти вместе с ребенком. Надо лишь подкачать сжатого воздуха.
Основное внимание мы уделим согласованию - рассогласованию ТЕХНИЧЕСКИХ параметров.
ПРИМЕР 7.285.СОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ.
При разработке электрических и радиоприборов согласуются сопротивления, конденсаторы, индуктивности, частоты и т. д.
Разработка трубопроводов и судов требует согласования гидродинамических характеристик.
Разработка сложных систем требует четкой согласованности - рассогласованности входных и выходных характеристик соединяющихся блоков. Такое согласование - рассогласование идет по многим параметрам.
ПРИМЕР 7.286.КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ.
Завершалась разработка космической станция «Венера-12». К конструкторам пришел ученый из Института геохимии и аналитической химии. Он попросил разместить в спускаемом аппарате станции еще один прибор весом 6 кг. Конструкторы только посмеялись над ним. Надо отметить, что в автоматических космических аппаратах очень плотная упаковка, где учитывается каждый грамм веса и кубический сантиметр пространства.
В спускаемом аппарате был центровочный груз, что бы он занимал строго определенное положение в пространстве. Конструкторы догадались заменить центровочный груз прибором, который одновременно выполнял свои функции и функции груза[396 - ГУБАНОВ В. 110 МИНУТ СРЕДИ ТАЙН. Правда, 22.12.78.].
ПРИМЕР 7.287.ШИНЫ САМОЛЕТА.
В момент касания колеса шасси самолета посадочной полосы, колесо сильно истирается. Это происходит из-за очень большого трения, возникающей в результате разности скоростей движения самолета и неподвижной посадочной полосы. Как правило, такие колеса меняются после нескольких посадок. Это очень дорого.
Соответственно нужно было согласовать эти скорости и сделать разницу скоростей, как можно меньше или равной нолю. Следовательно, нужно или делать «бегущую» посадочную полосу или раскрутить колесо шасси. Естественно значительно легче раскрутить колесо. Для этого нужно использовать имеющиеся ресурсы - набегающий поток. На боковой поверхности колеса сделали направляющие (лопатки). Набегающий поток раскручивал колесо, и оно крутится точно с той же скоростью, с которой движется самолет[397 - Пат. Франции 2 600 619.].
7.10.4.2. Согласование - рассогласование ритмики[398 - Наиболее подробно этот закон описан в работе: Саламатов Ю. П. Система законов развития техники (основы теории развития технических систем). Изд. 2-е испр. и доп. Книга для изобретателя изучающего ТРИЗ. Institute of Innovative Design: Красноярск, 1996г. вид параметрического согласования выделен, так как достаточно часто используется в технике.
Под РИТМИКОЙ мы понимаем временную диаграмму, частоты и периоды работы системы. Эти параметры должны быть согласованы - рассогласованы для повышения эффективности работы системы и отсутствия нежелательных эффектов.
Согласование - рассогласование ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК может проводиться:
1. Заданием строго определенной последовательности работы.
ПРИМЕР 7.288.РИТМ РАБОТЫ.
Конвейерная линия, последовательность работы на различных автоматах, график работы и т. п.
2. Динамичный график работы. Последовательность действий меняется в зависимости от устанавливаемых критериев.
ПРИМЕР 7.289.ВИДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ.
В сложных технологических процессах виды и режимы обработки меняться в зависимости от свойств, которые необходимо получить, от состояния и вида объекта и т. д.
В медицине виды и продолжительность воздействия на больного зависит от его состояния. Воздействия автоматически изменяются в зависимости от изменения определенных показателей состояния больного.
3. Процесс делается прерывистым (импульсным) и в паузы одного процесса вставляется другой процесс. Это может экономить время проведения процесса или проводить два и более взаимоисключающих процесса.
ПРИМЕР 7.290.ТЕЛЕГАЗЕТА.
С экрана телевидения можно прочесть телегазету. Для этого не используется специальный канал. Информация, несущая текст газеты, распределяется между сигналами телепрограммы. Специальная приставка позволяет прочесть текст газеты слитным. В современных телевизорах такая «приставка» встроена внутри.
Согласование - рассогласование ЧАСТОТЫ РАБОТЫ системы:
1. Согласование частот работы системы.
ПРИМЕР 7.291.РАДИОАППАРАТУРА.
Чтобы ликвидировать вредные воздействия отдельных блоков радиоаппаратуры, предварительно согласовывают частоты их работы.
ПРИМЕР 7.292.МАССАЖ.
Предложено массаж тела делать в ритме сердечных сокращений[399 - А. с. 1 163 853.].
ПРИМЕР 7.293.СВИСТОК ДЛЯ СОБАК.
В определенных условиях человек должен давать собаке различные команды, но их не должны слышать другой человек. Придуман «свисток», который излучает сигналы на высокой частоте, которые не может различить ухо человека, но собака слышит их.
2. Согласование работы, действий и с собственной частотой объекта.
ПРИМЕР 7.294.РЕЗКА СТЕКОЛ.
Для повышения эффективности резки стекла делают надрез на его поверхности, и подают на стекло акустические колебания, с частотой равной частоте собственных колебаний стекла[400 - А. с. 996 347.]. Стекло намного быстрее и точнее режется.
3. Динамическое согласование частот работы с собственной частотой объекта.
ПРИМЕР 7.295.КАЧЕСТВО СВАРОЧНОГО ШВА.
Качество сварного шва улучшается, если перемешивать расплавленный металл в сварочной ванне (зоне плавления). Перемешивание осуществляют вращающимся магнитным полем с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний сварочной ванны. В процессе сварки параметры (размеры и масса) сварочной ванны меняются, а значит, меняется и собственная частота ванны.
Предложено улавливать спектр электромагнитных волн, генерируемых самой ванной. Этот спектр частот определяет частоту вращения магнитного поля[401 - А. с. 919 818.].
ПРИМЕР 7.296.ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА.
Давно замечено, что низкие частоты отрицательно влияют на человека и даже могут убить его. Это свойство использовали для создания психологического оружия.
Многие органы человеческого тела имеют довольно низкие резонансные частоты: голова 20 - 30 Гц, вестибулярный аппарат 0,5 - 13 Гц, руки 2 - 5 Гц, а сердце, позвоночник, почки имеют общую настройку на частоту около 6 Гц.
Во Франции изобретен свисток для разгона демонстраций. В пятимильной зоне люди чувствуют во всем теле сильную болезненную вибрацию.
В США созданы инфразвуковые «прожекторы», которые создают в атмосфере акустические волны, способные повредить зрение, вызвать тошноту, страх… Это новый вид психотропного оружия. На этих частотах звук легко проникает сквозь бетонные и металлические преграды. Можно предположить, что этот вид воздействия доведен до совершенств и для разных целей воздействуют на разные участки тела, изменяя частоту воздействия.
4. Согласование путем складывания противоположных сигналов или в противофазе.
ПРИМЕР 7.297.ПОДАВЛЕНИЕ ШУМОВ.
Один из способов погашения шумов. Шумы улавливаются микрофоном, инвертируются и подаются точно такой же амплитуды обратно. Сигналы складываются и уничтожают друг друга.
ПРИМЕР 7.298.ДИНАМИКИ.
Часто на разных участках пространства требуется передавать через динамики разную информацию. Эта ситуация встречается в выставочных залах и других больших залах. Если передавать различную информацию через динамики, развешенные в разных местах зала, то возникнет явление реверберации (наложения одних волн на другие), то речь станет не различимой и будет только шум.
В Японии разработана аппаратура, накладывающая сигнал голоса дикторов на несущие ультразвуковые колебания, излучаемые динамиками. В каждый участок пространства направлено два динамика. Они излучают два направленных противофазных ультразвуковых луча. Лучи пересекаются в нужной зоне зала. Несущая (ультразвуковая) частота уничтожается, а остается только голос диктора.
Этот же принцип используется при радиопередаче. Несущая частота в радиоприемнике уничтожается, и остается только нужный сигнал.
ПРИМЕР 7.299.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТЕКА ЛЕГКИХ.
Чтобы предотвратить отек легкого, необходимо знать количество жидкости, содержащейся в легких. Это осуществляли с помощью определения электрического сопротивления. Для этого ставили один электрод на груди и один на спине. Подавая на электроды малый ток, определяли сопротивление. Так как сопротивление кожи почти в 20 раз больше, чем сопротивление легких, то изменение сопротивление в легких было практически не возможно. Кроме того, сопротивление кожи изменяется по разным причинам.
Профессор Павел Рабинович из Израиля, предложил ставить с каждой стороны по три электрода. Это позволило при измерении вычесть составляющую кожного измерения и измерять только изменение сопротивление легких.[402 - Патент США 4 749 369.]
7.10.5. ВЫВОДЫ
СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ можно проводить на уровне ПОТРЕБНОСТЕЙ, ФУНКЦИЙ, ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯи СИСТЕМ.
Согласовываются ПОТРЕБНОСТИ, ФУНКЦИИ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, СИСТЕМЫ, НАДСИСТЕМЫ, ВНЕШНЯЯ СРЕДА, СТРУКТУРА СИСТЕМЫ, ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ, СВЯЗИ, МАТЕРИАЛЫ, ФОРМЫ, ПАРАМЕТРЫ, ПОТОКИ (ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ), ПОЛЯ.
В качестве параметров могут быть: ТЕХНИЧЕСКИЕ, ЭСТЕТИЧЕСКИЕ, ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ, СОЦИАЛЬНЫЕ, ПОЛИТИЧЕСКИЕ и т. д.
Согласование может быть СТАТИЧЕСКОЕ (постоянное) и ДИНАМИЧЕСКОЕ (изменяющееся). Согласование можно осуществлять ПО ВРЕМЕНИ, В ПРОСТРАНСТВЕ и ПО УСЛОВИЮ.
7.11. Закон свертывания - развертывания ТС
…сокращение избыточных частей. Процесс называется СВЕРТЫВАНИЕМ.
Г. Альтшуллер[403 - Г. АЛЬТШУЛЛЕР. ЧЕРТЕЖИ ЗВЕЗДНЫХ МГНОВЕНИЙ. Беседы о творческом мышлении. Сценарий второй беседы РАЗДЕЛА 7.11
7.11.1. Общие представления.
7.11.2. Формулировка закона.
7.11.3. Закономерность свертывания.
7.11.4. Закономерность развертывания.
7.11.5. Выводы.
7.11.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ЗАКОН СВЕРТЫВАНИЯ - РАЗВЕРТЫВАНИЯявляется основным из законов эволюции технических систем. Структура этих законов показана на рис. 7.215.
Рис. 7.215. Структура законов эволюции технических систем
Закон свертывания - развертывания включает два закона
(рис. 7.216):
- ЗАКОН СВЕРТЫВАНИЯ.
- ЗАКОН РАЗВЕРТЫВАНИЯ.
Рис. 7.216. Структура закона свертывания - разветрывания
7.11.2. ФОРМУЛИРОВКА ЗАКОНА
ЗАКОН СВЕРТЫВАНИЯ - РАЗВЕРТЫВАНИЯ заключается в том, что ЛЮБАЯ СИСТЕМА В СВОЕМ РАЗВИТИИ СВОРАЧИВАЕТ ИЛИ РАЗВОРАЧИВАЕТ ФУНКЦИИ И ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ[404 - Под системой мы здесь понимаем и процесс, а под ее элементами и операции процесса.].
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ СВЕРТЫВАНИЯ.
Эта закономерность увеличивает степень идеальности за счет СОКРАЩЕНИЯ ЧИСЛА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫбез ухудшения (или при улучшении) функционирования.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ РАЗВЕРТЫВАНИЯ.
Эта закономерность увеличивает степень идеальности за счет УВЕЛИЧЕНИЯ ЧИСЛА ФУНКЦИЙ, выполняемых системой без ее усложнения.
7.11.3. ЗАКОНОМЕРНОСТЬ СВЕРТЫВАНИЯ
Данная закономерность - один из способов увеличения степени идеальности, путем СНИЖЕНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ СИСТЕМЫ. Легче всего это осуществить, устраняя части системы. Идеально, когда при этом, функциональность системы не ухудшается, а остается той же или повышается.
Достичь этого можно перераспределив полезные функции свернутых элементов между оставшимися элементами, а также их передачей элементам надсистемы или подсистемы.
ПРИМЕР 7.300.АВТОМОБИЛЬ.
В автомобилях имеется тенденция помещать электродвигатель в колесо. Каждое колесо имеет свой двигатель, что позволило каждым колесом управлять отдельно, что значительно увеличило маневренность. Стало возможным разворачиваться на месте и осуществлять параллельную парковку.
Это пример на свертывание ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ - трансмиссии и переход к более управляемому полю (переход от механического к электрическому полю).
ПРИМЕР 7.301.ЗУБНАЯ ЩЕТКА НА ПАЛЬЦЕ.
Пример на свертывание ручки зубной щетки изображен на
рис. 7.217. Функцию ручки выполняет палец - элемент надсистемы. Щетка стала компактной.
Рис. 7.217. Зубная щетка на пальце
Это пример на свертывание трансмиссии.
ПРИМЕР 7.302.ЗУБНАЯ ЩЕТКА - ИОНЫ.
Имеется зубная щетка, которая чистит зубы без пасты и воды
(рис. 7.218). В щетке имеется стержень из диоксида титана, размещенный в прозрачной оболочке. При воздействии света стержень высвобождает электроны, которые при взаимодействии со слюной вырабатывают ионы водорода, разлагающие зубной налет.
Рис. 7.218. Зубная щетка - ионы
Данный пример на свертывание надсистемных элементов (пасты и воды) и процесса механической очистки зубов - процесс перешел на микроуровень.
ПРАВИЛА СВЕРТЫВАНИЯ:
- Прежде всего, свертываются элементы или операции, выполняющие ВРЕДНЫЕ ФУНКЦИИ.
- Затем свертывают МАЛОВАЖНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЛИ ОПЕРАЦИИ ОСОБЕННО С БОЛЬШОЙ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СТОИМОСТЬЮ.
- Можно свернуть дополнительные элементы или операции, если какой-то элемент или операция выполняют эту функцию САМОСТОЯТЕЛЬНО.
- ФУНКЦИИ устраненных элементов или операций должны быть ПЕРЕДАНЫ ДРУГИМ ЭЛЕМЕНТАМ ИЛИ ОПЕРАЦИЯМ системы (подсистемам) или надсистеме. Функции свернутых операций могут быть осуществлены на: предыдущих, последующие или параллельные операциях.
Свернуть можно и некоторые ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ, например, неважные. Это позволит снизить себестоимость системы, за счет отсутствия затрат времени и средств на их выполнение.
При свертывании широко используются все виды ресурсов.
Рассмотрим некоторые пути свертывания технических систем:
- Передача функций, свернутых частей системы другим элементам системы или операциям процесса.
- Вытеснение части системы или операции в надсистему.
- Миниатюризация.
- Переход в подсистему.
7.11.3.1. Удаление элементов и передача их функций другим элементам системы
Свертывание осуществляется за счет передачи функций свернутого элемента другим элементам системы.
Продемонстрируем этот вид свертывания на примере.
ПРИМЕР 7.303.ОРУЖЕЙНЫЙ ПАТРОН.
Патрон имеет 4 части (рис. 7.219.). Гильза имеет функции: удерживать пулю, порох и капсюль (соединяя патрон в одно целое), изолировать порох от внешних воздействий (в частности, от влаги), удерживать пороховые газы (предохраняя от коррозии затвор), легкость извлечения (экстрагирования) ее из патронника после выстрела.
Рис. 7.219. Оружейный патрон 1 - пуля; 2 гильза; 3 - заряд пороха; 4 - капсюль
Недостатки гильзы: большой вес и стоимость (50% веса и 60% стоимости патрона), затрачивается время на удаление гильзы, что уменьшает скорострельность.
Проведем операцию свертывания гильзы. Идеальная гильза - отсутствующая гильза, а ее функции выполняются.
С исчезновением гильзы становится не нужной функция ее удаления (свертывание ненужной функции).
Функции гильзы нужно передать другим частям патрона.
Передадим эти функции пуле. Такое решение известно. Порох размещали внутри пустотелой пули. Недостаток - малое количество пороха, из-за чего малая мощностью. Такие патроны не получили распространения.
Передадим функции пороху. Был разработан безгильзовый патрон (рис. 7.220.), где были объединены функции гильзы и порога и устранены все недостатки гильзы.
Рис. 7.220. Безгильзовый патрон
В безгильзовом патроне значительно уменьшен вес и объем капсюля, так как был свернут корпус капсюля.
Для патрона Voere VEC-91 создали винтовку с системой электронного воспламенения (что позволяет отказаться от капсюля). Функции капсюля были переданы надсистеме.
В настоящее время безгильзовый патрон еще не получил широкого распространения.
7.11.3.2. Вытеснение части системы в надсистему
Подсистема или ее часть вытесняются в надсистему, превращаясь в специализированные системы в составе надсистемы.
Этот осуществляется следующим образом:
- Уменьшается количество элементов в системе;
- Уменьшается масса, габариты и энергопотребление;
- Увеличивается работоспособность:
- система становится проще;
- функция устраненной подсистемы выполняется надсистемой на более качественном уровне, так как осуществляется специализированной системой.
ПРИМЕР 7.304.СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ КОМПАНИИ.
В западных армиях функции приготовления пищи и изготовления обмундирования свернуты полностью. Они переданы специальным компаниям, которые выполняют их на более высоком уровне.
7.11.3.3. Миниатюризация
Миниатюризация всех подсистем в составе данной системы, без вытеснения подсистем в надсистему.
ПРИМЕР 7.305.МИКРОПРОЦЕССОРЫ.
Развитие микропроцессоров идет в направлении увеличения функциональных возможностей и уменьшения габаритов, массы и энергопотребления.
Нанотехнолгия позволяет не только осуществить миниатюризацию, он и получить качественно новые материалы, системы, процессы и эффекты.
7.11.3.4. Переход в подсистему
Тенденцию свертывание технической системы в подсистему мы частично рассмотрели в законе перехода в подсистему.
Здесь мы рассмотрим объединение подсистем в единый элемент. Подсистема выполняет функции других подсистем. Система превращается в рабочий орган, в вещество в материальных системах и дату в информационных системах. При этом часто используются «умные» вещества, выполняющие всю работу других подсистем.
ПРИМЕР 7.306.СОЛНЕЧНАЯ ЧЕРЕПИЦА.
В черепице объедены три функции (рис. 7.221)[405 - Solar tile keeps out rain, creates electricity. Австралиец изобрёл солнечную черепицу крыши;
- источник электричества;
- источник теплой воды.
Панели имеют три слоя:
- прозрачный поликарбонат - основа;
- солнечные батареи;
- резервуар с теплоносителем.
Тонкая черепица имеет электрические и гидравлические разъемы.
Используется не только световое, но и инфракрасное излучение.
Три функции свернули в один элемент, который выполняет три разные процесса. При этом использовано «умное» вещество - преобразователь солнечной энергии в электрическую - фотоэлемент.
Рис. 7.221. Солнечная черепица
7.11.4. ЗАКОНОМЕРНОСТЬ РАЗВЕРТЫВАНИЯ
Данная закономерность - один из способов увеличения степени идеальности, путем УВЕЛИЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ.
Для осуществления этой закономерности может быть использования закономерность «МОНО-БИ-ПОЛИ-СВЕРТЫВАНИЕ» и механизм ее осуществления (см. закон перехода в надсистему):
- ОДИНАКОВЫЕ СИСТЕМЫ;
- СИСТЕМЫ СО СДВИНУТЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ;
- АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ;
- ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ;
- ИНВЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ.
При развертывании можно использовать любые комбинации перечисленных видов систем.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗВЕРТЫВАНИЯ СИСТЕМ:
- Выявление функций, которые мы хотим добавить к имеющейся системе.
- Выявление альтернативных систем, выполняющих данные функции.
- Выбор наилучших систем. Чаще всего выбирают систему, которая работает в самых тяжелых условиях и выпускается массовым производством.
- Присоединение выбранных систем к имеющейся системе.
- Определение достоинств и недостатков полученной системы.
- Определение и разрешение противоречий.
- Свертывание «лишних» элементов.
- Максимальное использование ресурсов для развертывания системы.
Процесс объединения систем часто называют ГИБРИДИЗАЦИЯ.
Можно выделить отдельные этапы развертывания систем:
- Гибридизация.
- Свертывание «лишних» элементов в гибридной системе.
- Максимальное использование ресурсов.
7.11.4.1. Гибридизация
Легче всего увеличить функциональность, присоединением элементов, выполняющих дополнительные функции - это путь гибридизации. При этом системы будет выполнять несколько функций.
ПРИМЕР 7.307.ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗУБНАЯ ЩЕТКА.
Головку зубной щетки сделали вращающейся. В нее встроили механизм вращения щеточной головки, электромотор, батарейку или аккумулятор с зарядным устройством. Механизм вращения имеет миниатюрный редуктор и шпиндель привода.
Имеются более сложные электрические зубные щетки с ирригатором, контролем нажима, встроенным таймером 2 минуты, индикатором необходимости зарядки и ультрафиолетовым дезинфицирующим устройством, чтобы убивать микробы на щетке.
Ирригатор создает тонкую струю воды, смывающую остатки пищи. Контроль нажима осуществляется с помощью специального сенсора. При превышении определенного значения появляется звуковой или световой сигнал.
Это типичная гибридизация путем прямого добавления дополнительных элементов.
Еще один пример непосредственной гибридизации.
ПРИМЕР 7.308.ЗУБНАЯ ЩЕТКА ДЛЯ КОСМОНАВТОВ.
Московский школьник Дмитрий Резников разработал совместно со специалистами московского Государственного медико-стоматологического университета уникальную зубную щетку для космонавтов (рис. 7.222.). На ее ручке имеются три кнопки. При нажатии на первую - из специальных канальцев между щетинками подается зубная паста. Нажатием второй кнопки включается микрокомпрессор, который подает сжатый воздух через щетинки, чтобы паста не застывала в отверстиях. При нажатии третьей кнопки компрессор работает в обратном направлении, засасывая использованную зубную пасту в микроконтейнер.
Это тоже соединения отдельных механизмов.
Рис. 7.222. Зубная щетка для космонавтов
ПРИМЕР 7.309.ГИБРИДНЫЙ АВТОМОБИЛЬ.
Гибридный автомобиль имеет два типа двигателей: двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электрический.
Достоинство ДВС в том, что он потребляет привычный и доступный энергоноситель, а электродвигателя в выдающихся моментных характеристиках.
ГИБРИДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, в отличие от ДВС, не нужно ни заводить, ни раскручивать для запуска. СЦЕПЛЕНИЕ ДЛЯ ГИБРИДНОГО ДВИГАТЕЛЯ - НЕНУЖНО (ОНО СВЕРНУТО). Включение электродвигателя сразу дает максимальную тягу на колеса (максимальный момент). Еще один ПЛЮС ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НАД ДВС - эффективность работы В РЕЖИМЕ ЧАСТЫХ СТАРТОВ И ОСТАНОВОК. При езде в городе это большое преимущество. ДВС эффективнее работает на постоянных, оптимальных для данного двигателя оборотах. Гибридный двигатель позволяет совмещать положительные стороны ДВС и электродвигателя.
Гибридные автомобили более экологичны, но дороже автомобилей с ДВС при покупке и обслуживании, поэтому они не получили широкого распространения.
Пример из информационных технологий.
ПРИМЕР 7.310.ГИБРИДНЫЙ ЖЕСТКИЙ ДИСК.
Гибридный жесткий диск - это вид накопителя, который совмещает в себе традиционный жесткий диск и флеш-память небольшого объема, который используется в качестве кэш-памяти второго уровня. Принцип работы гибридных накопителей заключается в анализе часто используемых данных, размещенных на жестком диске и перенос их в флеш-память для повышения скорости чтения при последующих обращениях пользователя к ним.
Последние два примера гибридизация с частичным свертыванием.
7.11.4.2. Свертывание «лишних» элементов в гибридной системе
На этом этапе выявляются и разрешаются противоречия синтезированной гибридной системы, главным образом, удалением повторяющихся элементов, но сохраняя привнесенные новые функции.
ПРИМЕР 7.311.ЛОЖКА-ВИЛКА.
Проследим, как проходила гибридизация ложки и вилки.
Первый этап (рис. 7.223а) выбрали два объекта для гибридизации - ложку и вилку.
Первоначально выясним функции, достоинства и недостатки ложки и вилки.
Ложкой можно есть жидкие и сыпучие блюда. Минус ложки - невозможно накалывать на нее куски твердой пищи, например, мяса.
На вилку можно насаживать куски твердой пищи, но невозможно зачерпывать жидкую и сыпучую пищу.
Плюсы ложки - это минусы вилки и наоборот. Мы должны объединить достоинства и убрать недостатки.
Первые этапы свертывания показаны на рис. 7.223 б и в.
Общее у ложки и вилки - это ручка, поэтому ее можно оставить единой. Ложка и вилка отличается их окончанием. Значит, нужно к концу ложки добавить острия вилки (рис. 7.223г).
Рис. 7.223. Гибридизация ложки и вилки
ПРИМЕР 7.312.УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ЗУБНАЯ ЩЕТКА.
Щетка создает ультразвуковые колебания частотой 1,6 МГЦ. Эти колебания разрушаю налет на зубах.
В отличие от электрической зубной щетки в ней свернуты электродвигатель, механизм вращения (редуктор, шпиндель привода).
Механические колебания заменены ультразвуковыми - переход на микроуровень и к более управляемым полям.
ПРИМЕР 7.313. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ЗУБНАЯ ЩЕТКА
Многофункциональная ультразвуковая зубная щетка (Beaver Pro-Medic Multiplex) помимо ультразвука воздействует на зубы былым и инфрактасным светом (рис. 7224).
Рис. 7.224. Многофункциональная ультразвуковая зубная щетка
Технология создана по патенту США 7 328 708.
Щетка может работать в режиме чисто ультразвукойой четки, так и режимах воздействия, модулированного ультразвуком белового и инфракрасного света.
Энергия модулированного ультразвуком белого света, проникает глубоко в зубы, способствует отбеливающему эффекту и устранению налета.
Энергия модулированного ультразвуком инфракрасного света распространяется ниже линии десен, оказывает антибактериальное и омолаживающее действие внутри зубов.
Beaver Pro-Medic Multiplex эффективно и качественно удаляет бактериальный налет, дезинфицирует полость рта, оказывает отбеливающий эффект, уменьшает кровоточивость и укрепляет десны, оказывает ранозаживляющий эффект, заживляет язвы, устраняет проявления гингивита, снимает чувствительность зубной эмали.
ПРИМЕР 7.314.САМОСТЕРИЛИЗУЮЩАЯСЯ ЗУБНАЯ ЩЕТКА.
Щетка содержит ультрафиолетовый и тепловой излучатели, которые ее стерилизуют.
Вовремя чистки зубов вырабатывается электрическая энергия за счет движений, совершаемых при чистке зубов. Эти преобразования осуществляются с помощью пьезоэлектрической пленки. Энергия хранится в аккумуляторной батарее.
Электрическая энергия задействует ультрафиолетовый светодиод (UV LED). УФ излучение через световод, расположенный в ручке, подается на щетину, стерилизуя ее.
В рукоятке и головке щетки имеются каналы (световоды) для тепловых лучей (heat rays), вырабатываемых инфракрасным светодиодом. Этот вид излучения высушивает щетину, что очень важно для стерилизации (рис. 7.225).
Рис. 7.225. Самостерилизующаяся зубная щетка
Здесь используются ресурсы движения щетки (энергетические ресурсы). Таким образом, был свернут источник энергии.
7.11.4.3. Максимальное использование ресурсов
Один из путей увеличения степени идеальности - это использование ресурсов.
Первоначально выясняются все ресурсы системы.
Имеются следующие виды ресурсов:
- Функции.
- Элементы.
- Связи между элементами.
- Форма.
- Энергия.
- Информация.
- Вещество.
- Поле.
- Потоки (вещества, энергии и информации).
- Пространство.
- Время.
- Процессы.
- Параметры.
- Системные ресурсы.
Ресурсы могут браться в системе, подсистемах и надсистеме. Они могут использоваться в готовом виде или быть видоизменены.
В примере 7.311 использованы ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ ложки и вилки (ложкой можно набирать жидкость и сыпучей материал, а вилкой натыкать), их ФОРМУ и ЭЛЕМЕНТЫ (острие вилки и емкость ложки) и СВЯЗЬ с ручкой.
В примере 7.310 применены ресурсы ПОТОКОВ ИНФОРМАЦИИ, которые распределяются между жестким диском и флеш-памятью в гибридном диске (ресурсы ПРОСТРАНСТВА), а также ресурсы ВРЕМЕНИ. В одно время информация находится на жестком диске в другое на флеш-памяти и разнесена по этим разным пространствам.
В гибридном двигателе (пример 7.309) используется СИСТЕМНЫЙ РЕСУРС. Сочетание двух двигателей позволило отказаться от сцепления.
Надсистемные ресурсы использованы в примере 7.301 в виде пальца, на который одевается зубная щетка.
В примере 7.302 (зубная щетка - ионы) использовано «УМНОЕ» ВЕЩЕСТВО - диоксид титана (TiO^2^). Оно само под воздействием света (ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ресурс) выделяет ПОТОК электронов (ПОЛЕ), вырабатывает ионы водорода, соединяясь с влагой - слюной (ВЕЩЕСТВО). Ионы разлагают грязь и дезинфицируют ближайшее окружение. Кроме того, изменен ПАРАМЕТР пластмассы оболочки, в которой находится стержень из TiO^2^, ее сделали прозрачной.
Рассмотрим еще некоторые примеры развертывание системы за счет ресурсов.
В качестве объекта рассмотрения возьмем зубную щетку.
ПРИМЕР 7.315. Зубные щетки.
Конец ручки зубной щетки загнут, что позволяет ее вешать
(рис. 7.226а).
В ручке сделана щель, позволяющая легче выдавливать пасту
(рис. 7.226б)
В этих примерах использованы ресурсы ФОРМЫ и МАТЕРИАЛА.
Щетка-неваляшка (рис. 7.226в). Использованы ресурсы смещенного центра тяжести (ресурсы знания - ИНФОРМАЦИИ и массы - ВЕЩЕСТВА).
Музыкальная зубная щетка (рис. 7.226г). Во время чистки зубов можно слышать музыку, которая передает по челюстной кости во внутреннее ухо. Использованы ресурсы строения черепа (ИНФОРМАЦИЯ и ВЕЩЕСТВО).
Рис. 7.226. Зубные щетки
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫЯВЛЕННЫХ СВОЙСТВ ПО НОВОМУ НАЗНАЧЕНИЮ СИСТЕМЫ может быть следующая:
1. ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ В ЦЕЛОМ.
1.1. Применение ОСНОВНЫХсвойств, функций, действий в целом.
1.2. Применение ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХсвойств, функций, действий в качестве основных.
1.3. Применение НЕНУЖНЫХ или ВРЕДНЫХсвойств, функций, действий в качестве полезных.
1.4. Применение свойств, функций и действий, ОБРАТНЫХ выявленным.
2. ПРИМЕНЕНИЕ ПОДСИСТЕМ АНАЛОГИЧНО П.1.
3. ПРИМЕНЕНИЕ ВЕЩЕСТВ И ПОЛЕЙ ПОДСИСТЕМ.
3.1. Применение ОСНОВНЫХ для системы и подсистемы свойств веществ и полей.
3.2. Применение ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ для данной системы свойств веществ и полей в качестве основных.
3.3. Применение НЕНУЖНЫХ для данной системы веществ и полей в качестве полезных.
3.4. Применение ВРЕДНЫХ для данной системы веществ и полей в качестве полезных.
4. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ВЕЩЕСТВ ПОДСИСТЕМЫ.
4.1. Применение ОСНОВНЫХсвойств микроструктуры - молекул, атомов, элементарных частиц и т. п.
4.2. Применение ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ для данной системы свойств микроструктуры.
4.3. Применение НЕНУЖНЫХ для данной системы свойств микроструктуры в качестве нужных.
4.4. Применение ВРЕДНЫХ для данной системы свойств микроструктуры в качестве полезных.
ПРИМЕР 7.315.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШИН.
1. Применение шины в целом.
Сначала выявим свойства шины.
Шина имеет упругие свойства. Ее можно использовать как амортизатор, например, при швартовке судна (рис. 7.227).
Рис. 7.227. Использование шин
Шина имеет отверстие в середине. Это отверстие можно использовать как клумбу, качели и т. д. (рис. 7.228).
Рис. 7.228. Использование шин
Можно использовать внутренний и внешний объем (рис. 7.229).
Рис. 7.229. Использование шин
2. Использование частей шины. Сама шина обладает всеми свойствами резины. Из них можно изготавливать разные изделия
(рис. 7.230).
Рис. 7.230. Использование шин
3. Материал шины - это резина. Из этого материала делают плитки (рис. 7.221а). Мелкие части резины добавляют в асфальт
(рис. 7.231б).
Рис. 7.231. Использование шин
7.11.5. ВЫВОДЫ
Закон свертывания - развертывания нацелен на увеличения идеальности технических систем.
СВЕРТЫВАНИЕ увеличивает степень идеальности за счет СОКРАЩЕНИЯ ЧИСЛА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫбез ухудшения (или при улучшении) функционирования.
РАЗВЕРТЫВАНИЕ увеличивает степень идеальности за счет УВЕЛИЧЕНИЯ ЧИСЛА ФУНКЦИЙ, выполняемых системой без ее усложнения.
7.12. Использование системы тренд - анти-тренд
У каждого тренда есть антитренд
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА 7.12
7.12.1. Общие представления.
7.12.2. Идеальность - анти-идеальность.
7.12.3. Переход на микроуровень - на макроуровень.
7.12.4. Переход в надсистему и/или подсистему.
7.12.5. Динамизация - стабилизация.
7.12.6. Выводы.
7.12.1.ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
Каждый из ЗАКОНОВ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ имеет ТРЕНД И АНТИ-ТРЕНД. Они могу использоваться как самостоятельно, так и в определенной связи.
Опишем некоторые особенности их использования.
Нами выявлена закономерность, что при развитии некоторых систем одновременно используются тренд и анти-тренд.
Например, система в целом может развиваться по анти-тренду, а принцип его действия, технология или отдельная часть развивается по тренду. Покажем это на примерах.
7.12.2. ИДЕАЛЬНОСТЬ - АНТИ-ИДЕАЛЬНОСТЬ
Создавая уникальные объекты, чаще всего, используют новейшие идеи, технологии, элементы и материалы, которые, как правило, развиваются в сторону УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ.
Так для создания военной техники, например, подводной лодки, используются самые передовые технологии, элементы и материалы.
7.12.3. ПЕРЕХОД НА МАКРОУРОВЕНЬ - НА МИКРОУРОВЕНЬ
Размеры жидкокристаллических и плазменных экранов телевизоров (пример 7.222) постоянно увеличиваются, что соответствует закону перехода на макроуровень, а принцип их работы и технология изготовления элементов и телевизора в целом соответствует закону перехода на микроуровень, используя самые современные достижения науки и техники.
Тоже самое относится к стене-дисплею (пример 7.223) и лазерному шоу (пример 7.224). Они выполнены с использованием последних технологий. Элементы стены-дисплея соответствуют переходу на микроуровень, а луч лазера - предельный случай закона перехода на микроуровень - использование поля (светового поля - луча лазера).
Описанные примеры также используют закон увеличения степени идеальности и его подзаконны: увеличения степени динамизации, увеличения степени управляемости, согласование.
Описанные транспортные гиганты (примеры 7.229 -7.232), помимо закона перехода на макроуровень, прежде всего, подчиняются одному из свойств закона увеличения степени идеальности - УВЕЛИЧЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ (ОТНОСИТЕЛЬНЫХ) ПАРАМЕТРОВ[406 - См. ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ. - ТЕЛЬ-АВИВ, 2002.VLADIMIR PETROV, AVRAAM SEREDINSKI. PROGRESS AND IDEALITY. - The TRIZ Journal. Соотношение полезных объемов к общему объему у больших транспортных средств возрастает, т. е. возрастает идеальность.
ПРИМЕР 7.316.ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ ТАНКЕРОВ.
На рис. 7.232 показана тенденция увеличения удельных параметров танкера. Удельные параметры возрастают с увеличением водоизмещения танкера. Кроме того, у двигателей имеется тенденция к повышению удельной мощности (соотношения мощности и веса), что еще больше повышает идеальность транспортных средств.
Рис. 7.232. Увеличение удельных параметров танкера[407 - Этот пример любезно предоставлен Борисом Голдовским.]
ПРИМЕР 7.317.ПРОЕКТ БАШНЯ-ГОРОД.
В создании проекте башни-города (см. пример 7.226, рис. 7.169), испанские архитекторы супруги Хавьер Пиоз (Javier Pioz) и Мариа Роза Сервера (Maria Rosa Cervera), использовали бионические идеи. Башня представляет собой динамическую структуру по аналогии с кипарисом. В строительстве башни использовано много оригинальных идей и современных материалов. «Корневая система» башни (фундамент) будет расширяться по мере увеличения высоты и ширины башни (рис. 7.233).
Рис. 7.233. «Корневая система» башни-города
Этот тоже пример увеличения удельных параметров системы (соотношение общей площади всех «помещений» башни к площади, занимаемой на земле).
В разработке телескопов (пример 7.228) используются две противоположные тенденции - переход на макро- и на микроуровень. Размеры телескопов, зеркал или расстояние между телескопами увеличиваются, т. е. осуществляется переход на МАКРОУРОВЕНЬ, а принципы фиксирования изображения или объединения телескопов - переход на МИКРОУРОВЕНЬ.
Первым приемником изображений в телескопе, изобретенным Галилеем, был глаз наблюдателя. В начале ХХ века в астрономии стали употребляться фотопластинки, чувствительные в различных областях спектра. Затем были изобретены фотоэлектронные умножители (ФЭУ), а потом электронно-оптические преобразователи (ЭОП). В современных телескопах в качестве приемников излучения используют специализированные аналоговые интегральные микросхемы - прибор с зарядовой связью (ПЗС) или ПЗС-матрицы. ПЗС состоит из большого количества (1000?1000 и более) полупроводниковых чувствительных ячеек размером в несколько микрон каждая, в которых кванты излучения освобождают заряды, накапливаемые в определенных местах - элементах изображения. Изображения обрабатываются в цифровом виде при помощи компьютера.
Таким образом, приемники изображений подчиняются тенденции ПЕРЕХОДА НА МИКРОУРОВЕНЬ.
Телескопы обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи) «Кек I» и «Кек II», которые находятся на расстоянии 85 м, объединены с помощью оптоволоконной оптики, работают как один телескоп, эквивалентный телескопу с 85-метровым зеркалом. Объединение произведено на МИКРОУРОВНЕ. На примере развития телескопов мы показали объединениеЗАКОНОВ ПЕРЕХОДА НА МАКРО- И МИКРОУРОВЕНЬи ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ. Причем, как и раньше, общее развитие системы подчиняется закону перехода на МАКРОУРОВЕНЬ, а принципы объединения телескопов и фиксации изображений, подчиняются закону перехода на МИКРОУРОВЕНЬ. Можно отметить также тенденцию перехода к ВИРТУАЛЬНОМУ ОБЪЕДИНЕНИЮ телескопов, что соответствует ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ.
Ярким примером совмещения законов перехода на макро- и микроуроуень является компьютер. Количество производимых им операций в секунду постоянно растет - это пример перехода на макроуровень (увеличение параметров), а уменьшение габаритов, в первую очередь микропроцессоров - переход на микроуровень.
7.12.4. ПЕРЕХОД В НАДСИСТЕМУ И/ИЛИ ПОДСИСТЕМУ
Сверхбольшая интегральная микросхема - это пример использования одновременно двух противоположных тенденций - закона перехода в подсистему и закон перехода в надсистему.
В микросхеме объединено большое количество транзисторов - ПЕРЕХОД В НАДСИСТЕМУ. В тоже время микросхема представляет собой единый кристалл (вещество) - ПЕРЕХОД В ПОДСИСТЕМУ.
В рассмотренном примере, система в целом подчиняется ЗАКОНУ ПЕРЕХОДА В ПОДСИСТЕМУ, а ее структура и технология изготовления - ЗАКОНУ ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ.
7.12.5. ДИНАМИЗАЦИЯ - СТАБИЛИЗАЦИЯ
Часто для стабилизации каких-то параметров, структур или систем требуется динамизировать другие параметры, структуры или системы, т. е. совместное использование тенденций стабилизации и динамизации.
В примерах 7.118 (велосипед) и 7.119 (самолет - истребитель) показано, что для осуществления стабилизации системы или параметров, необходимо динамизировать систему. Т. е. используется закон и анти-закон вместе. Причем для осуществления главного требования - стабилизации, используется динамизация.
ПРИМЕР 7.318.ЧИСТЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ.
Производство электроники, медицинских препаратов, некоторые научные исследования и т. д. требуют особо чистых условий. Например, для производства микроэлектроники требуется чистые комнаты в 10000 раз чище операционных в больницах.
«Чистая комната» первого класса - самая чистая и содержит не более одной пылинки на кубический фут (0,0283 м^3^). Гигантские системы фильтрации воздуха полностью меняют воздух в чистых комнатах примерно 10 раз в минуту, уменьшая вероятность повреждения микросхем переносимыми воздухом частицами.
Таким образом, для поддержания СТАБИЛЬНЫХусловий чистоты требуется ДИНАМИЗАЦИЯ (постоянная смена воздуха).
Такие помещения не могут быть полностью герметизированы. Должны входить и выходить люди, поступать материалы для производства и выходить готовые изделия. В связи с этим воздух из нечистых помещений может проникать в чистые помещения. Существует система постепенного перехода из не чистого помещения в более чистые и далее в помещения более высокого класса. Даже эти предосторожности не исключают проникновение пылинок в самые чистые помещения.
В более чистых помещениях создается избыточное давление воздуха по отношению к смежным с ним помещениям (менее чистых). Это основной принцип обеспечения чистоты в «чистых комнатах» (рис. 7.234).
Рис. 7.234. Основной принцип работы «чистой комнаты»
Количество приточного воздуха должно превышать вытяжку минимум на 20% при условии, что самая чистая комната находится в центре здания, и не менее 30% при наличии в помещении остекления, допускающего инфильтрацию. Это обеспечивает движение воздуха из более чистой комнаты в смежные помещения с более низкой степенью чистоты по мере убывания требований.
ПРИМЕР 7.319.СКЕЛЕТ ГУБКИ РОДА EUPLECTELLAS.
Скелет губки рода Euplectellas (рис. 7.235) чрезвычайно прочен и гибок и противостоит воздействию хищников.
Рис. 7.235. Структура скелета губки рода Euplectellas
Структура скелета губки состоит из пучков стекловолокон, тоньше человеческого волоса, скрепленных в виде решетки, укрепленные другими волокнами крест-накрест, расположенными по диагонали в обоих направлениях в дополнительных квадратах. Внешняя часть структуры укреплена «горными хребтами», препятствующих разрушению. Конструкция крепится с помощью органического клея.
Скелет одновременно очень прочен - СТАТИЧЕН и очень гибок - ДИНАМИЧЕН.
Общая структура скелета выполнена на МАКРОУРОВНЕ, а его внутреннее строение и технология «изготовления» на МИКРОУРОВНЕ.
Этот же пример относится к ЗАКОНОМЕРНОСТЯМ УВЕЛИЧЕНИЯ И УМЕНЬШЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ (степень связанности). Внешняя структура и форма подчиняются закономерности увеличения степени связанности, а внутренняя структура и технология изготовления - закономерности уменьшения степени связанности.
7.12.6. ВЫВОДЫ
Система законов - анти-законов может использоваться, как в виде отдельных законов и анти-законов, так и виде их сочетания. В последнем случае, если для развития системы необходимо применить анти-закон (общее направление развития системы осуществляется по анти-закону), то для реализации внутреннего строения, принципа его действия в целом или ее отдельных частей, технологии их изготовления чаще всего используется закон.
Данная система законов - анти-законов может использоваться как для развития мышления, так и при прогнозировании развития новых систем. При этом важно учитывать не только закон, но и его противоположность - анти-закон.
7.13. Закономерности использования пространства
Помимо указанных выше закономерностей развития технических систем имеется еще одна общая закономерность - ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВА.Она, как и большинство закономерностей, имеет тренд и анти-тренд.
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВА -это постепенный переход от ТОЧКИк ЛИНИИ,от ЛИНИИк ПЛОСКОСТИи от ПЛОСКОСТИк ОБЪЕМУ,а также обратный переход от ОБЪЕМА к ПЛОСКОСТИ, ЛИНИИ и ТОЧКЕ.
Основные направления и идеи этой работы были изложены В. Петровым в 1973 году[408 - ПЕТРОВ В. М. ТОЧКА - ЛИНИЯ - ОБЪЕМ. - Л., 1973. (рукопись).]. В дальнейшем эта цепочка была развита[409 - ПЕТРОВ В. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ - Тель-Авив, 2002. ПЕТРОВ В. ОБОБЩЕННЫЕ МОДЕЛИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. -Тель-Авив, 2007 В данной работе дальнейшее ее развитие.
Эта закономерность имеет дополнительные переходы. После перехода к объему (3D) имеется следующий переход к динамизации объема, т. е. изменение 3D формы во времени или по условию. Эту закономерность назовем 4 D. Далее происходит переход к ПСЕВДО-ОБЪЕМУ и наконец, к ДИНАМИЧЕСКОМУ ПСЕВДО-ОБЪЕМУ. Эта закономерность показана на рис. 7.226.
Рис. 7.226. Прямая тенденция использования пространства
Рассмотрим пути увеличения эффективности каждого из переходов.
ПРИМЕР 7.320.4D ПРИНТЕР.
Сотрудник лаборатории само-сборки МТИ Скайлар Тиббитс разработал само-собирающиеся объемные объекты. Он их назвал 4D принтер.
Четвертое измерение - это время.
Эта новая технология позволит печатать «умные» компоненты, которые способны изменить себя или самостоятельно собираться в другие объекты. Это самонастраиваемые объекты.
Для самосборки требуется:декодированная последовательность сборки, программируемость частей, энергия для работы, исправление ошибок.
ПРИМЕР 7.321.ЛОВЛЯ РЫБЫ[410 - Это пример Александра Любомирского.].
Рассмотрим средства ловли рыбы, чтобы повысить улов.
Сначала ловили рыбу УДОЧКОЙ (рис. 7.237а). Кончик крючка представляет собой ТОЧКУ. Ловилась только одна рыба.
Далее придумали ПЕРЕМЕТ - веревка или трос со множеством крючков (рис. 7.237б) - переход к ЛИНИИ. Ловилось сразу несколько рыб.
РЫБОЛОВНАЯ СЕТЬ (рис. 7.237в) - ПЛОСКОСТЬ. Ловилось много рыб.
РЫБОЛОВНЫЙ ТРАЛ (рис. 7.237г) - ОБЪЕМ. Можно поймать целый косяк рыбы - очень много. Трал можно рассматривать и как 4D. Он меняет свою форму в зависимости от течения и количества рыбы, находящейся в трале.
Рис. 7.237. Тенденция повышения эффективности рыбной ловли
В качестве ПСЕВДО-ОБЪЕМА и ПСЕВДО-ОБЪЕМА4Dможно представить компьютерную игру по ловле рыбы в 3D исполнении.
ПРИМЕР 7.322.ЭКРАН.
Первоначально появился осциллографы, использующие в качестве экрана электронно-лучевую трубку. На экране можно было видеть сигнал в виде КРИВОЙна плоскости.
Затем электронно-лучевую трубку использовали в качестве экрана телевизора - изображение на ПЛОСКОСТИ.
Сегодня имеются объемные изображения (3D), представляющее собой одновременно объем, 4DОБЪЕМ и ПСЕВДО-ОБЪЕМ С 4D.
Переход ОТ ЛИНИИ К ПЛОСКОСТИ И ОБЪЕМУ - это использование КРИВЫХ в ПЛОСКОСТИ и ПРОСТРАНСТВЕ (рис. 7.238).
Рис. 7.238. Тенденция использования линии
Переход ОТ ПЛОСКОСТИ К ОБЪЕМУ может быть постепенным. Если использована вся площадь плоскости, то может использоваться ОБРАТНАЯ СТОРОНА этой плоскости. В частности, может быть использована ЛЕНТА МЁБИУСА(рис. 7.239).
Рис. 7.239. Тенденция использования объема
Далее рассматривается более эффективное использование ОБЪЕМА. Когда исчерпаны возможности объема, то используют ВНУТРЕННИЕ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕМА, в котором располагают другие части (прием «МАТРЕШКА»). В частности, может использоваться БУТЫЛКА КЛЕЙНА, НЕСКОЛЬКО СОЕДИНЕННЫХ БУТЫЛКА КЛЕЙНА, 3 DЛЕНТА МЁБИУСА(использование свойств ленты Мёбиуса в объеме) и ЛЕНТА КИСЕЛЕВА[411 - Лента Киселава - это соединенных по одной линии n лент, замкнутая поверхность образуется так же как в ленте Мёбиуса, но со сдвигом на одну.]. Эта тенденция показана на рис. 7.240. При этом могут быть использованы и другие геометрические эффекты.
Рис. 7.240. Тенденция использования внутреннего объема
В дальнейшем динамизируют объем, т. е. объемная форма изменяется во времени или по какому-то условию. Причем это могут быть незначительные изменения своего рода «дышащий» объем или полное изменение формы.
Следующий этап - это использование ПСЕВДО-ОБЪЕМА, например, стереоизображение, голограммы, 3D - трехмерное изображение в компьютерах и т. д. Дальнейшее развитие - это ДИНАМИЗАЦИЯ ПСЕВДО-ОБЪЕМА.Это похоже на 3D кино, т. е. динамизация объемных изображений
Имеется и противоположная тенденция изменения систем в пространстве: ПЕРЕХОД ОТ ОБЪЕМА К ПЛОСКОСТИ, ОТ ПЛОСКОСТИ К ЛИНИИ, ОТ ЛИНИИ К ТОЧКЕ может речь идти и о ПСЕВДО-ТОЧКЕ(рис. 7.241). В этом случае динамизация уменьшается вплоть до статики. Эта тенденция используется в случаях:
- нехватки или экономии ресурсов;
- получения качественно новых результатов;
- точечных воздействиях;
- точечных измерениях или обнаружениях.
Рис. 7.241. Противоположная тенденция использования пространства
Примеры на эту тенденцию были приведены в описании тенденций концентрации вещества, энергии и информации
(п. 7.5.2, 7.6.2, 7.6.3).
ПРИМЕР 7.323.ФОКУСИРОВКА ЭНЕРГИИ.
Классический пример фокусировки солнечной энергии из объема в точку - это использование увеличительного стекла для разведения огня.
ПРИМЕР 7.324.РАЗВИТИЕ ХОЛОДНОГО ОРУЖИЯ[412 - Это пример Александра Любомирского.].
История развития любого оружия - это развитие обороны и защиты.
В средневековье доспехи спасали воинов от боевых ударов.
Рассмотрим линию развития нападающих средств.
Первоначально использовался боевой молот, у которого контакт происходил по площади (рис. 7.242а). Далее стали использовать боевой топор - контакт по линии
(рис. 7.242а), и наконец, стали использовать чекан - контакт в точке).
Рис. 7.242. Развитие холодного оружия
Эта линия увеличения удельных усилий.
7.14. Предназначение законов развития систем
Законы развития систем можно использовать по разным назначениям:
- ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАДАЧИ.
- АНАЛИЗ УРОВНЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ.
- АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННОГО РЕШЕНИЯ.
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ.
- РАЗВИТИЕ ЭВОЛЮЦИОННОГО МЫШЛЕНИЯ.
Первые четыре пункта осуществляются сравнением с законами развития систем.
АНАЛИЗ УРОВНЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ осуществляется сравнением параметров или свойств системы с требованиями, предъявляемыми законом к системе (рис. 7.243).
7.14.1.АНАЛИЗ УРОВНЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ
Рис. 7.243. Сехма выявления уровня развития системы
Методика анализа систем с помощью законов будет детально изложена в п. 8.3.2.
Аналогичным образом осуществляется анализ полученного решения и выявление задач.
7.14.2.АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННОГО РЕШЕНИЯ
При АНАЛИЗЕ ПОЛУЧЕННОГО РЕШЕНИЯ, сравнивается свойства полученного решения с требованиями по каждому из законов
(рис. 7.244). Определяется насколько близко решение к идеальному решению. Это является критерием уровня решения.
Рис. 7.244. Схема выявления уровня развития системы
7.14.3.ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАДАЧИ
ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАДАЧ может проводиться сравнением существующей системы с требованиями закона. Прежде всего, сравнение осуществляется с законом увеличения степени идеальности.
Рис. 7.245. Схема выявления задачи
ПРИМЕР 7.320.ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАДАЧИ.
В качестве системы рассмотрим стол.
Идеальный стол должен появляться в нужный момент в нужном месте, в остальное время он должен исчезать или выполнять другую функцию.
Обычный стол не соответствует таким требованиям. Он стоит все время и, например, мешает свободно проходить. Значит, задача, как сделать стол более идеальным?
Например, складной, надувной, приставной или опускающийся с потолка стол будет более идеальным.
7.14.4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ
Методику ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ мы рассмотрим в главе 8 «Прогнозирование развития технических систем» (см. п. 8.4.3).
7.14.5.РАЗВИТИЕ ЭВОЛЮЦИОННОГО МЫШЛЕНИЯ
ЭВОЛЮЦИОННОЕ МЫШЛЕНИЕ - это мышление по законам. Оно развивается применением законов для развития любых объектов.
8. Прогнозирование развития технических систем
СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ 8
8.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ.
8.2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРИЗ.
8.2.1.История вопроса.
8.2.2.Общие сведения.
8.2.3.Технология проведения прогноза.
8.3. АНАЛИЗ УРОВНЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.
8.3.1.Анализ по S-кривой.
8.3.2.Анализ по законам развития технических систем.
8.3.3.Анализ с помощью системы стандартов.
8.4. ЭКСПРЕСС-ПРОГНОЗ.
8.4.1.Общие сведения.
8.4.2.Прогнозированиес помощью системы стандартов.
8.4.3.Прогнозирование с помощью законов развития технических систем.
8.4.4.Составление общего прогноза и его верификация.
8.5. УГЛУБЛЕННЫЙ ПРОГНОЗ.
8.5.1.Последовательность проведения прогноза.
8.5.2.Технология работы с информацией
8.5.3.Прогнозирование с помощью системы законов развития техники.
8.6. ПРИМЕР ЭКСПРЕСС-ПРОГНОЗА.
8.6.1. Анализ уровня развития системы.
8.6.2.Прогнозирование.
8.7. ПРОГНОЗ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ.
8.8. ВЫВОДЫ.
8.1. Основные понятия прогнозирования
ПРОГНОЗ (от греч. ????????? - предвидение, предсказание) - предсказание будущего с помощью научных методов, а также сам результат предсказания[413 - ПРОГНОЗ - материал из Википедии.].
Прогнозирование развития технических систем должно проводиться на всех этапах жизненного цикла изделия от зарождения идеи, проектирования, изготовления, эксплуатации и до утилизации.
Прогнозы бывают ПОИСКОВЫМИ и НОРМАТИВНЫМИ[414 - РАБОЧАЯ КНИГА ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ/Редкол.:И. В. Бестужев-Лада (отв. ред.) - М.: Мысль, 1982, С. 10 -13.].
ПОИСКОВЫЙ ПРОГНОЗ (его также называют исследовательский, изыскательский, трендовый, генетический и т. п.) - это определение возможных состояний явления будущего. Условное продолжение в будущем тенденций развития изучаемого явления. Такой прогноз отвечает на вопрос: что вероятнее всего произойдет?
НОРМАТИВНЫЙ ПРОГНОЗ(иногда его называют программным и целевым) - определение путей и сроков достижения возможных состояний явления, принимаемого в качестве цели. Осуществляется прогнозированием достижения желаемых состояний. Этот прогноз отвечает на вопрос, какими путями достичь желаемого?
По периоду упреждения - промежутку времени, на который рассчитан прогноз, различаются прогнозы:
- ОПЕРАТИВНЫЕ (ТЕКУЩИЕ);
- КРАТКОСРОЧНЫЕ;
- СРЕДНЕСРОЧНЫЕ;
- ДОЛГОСРОЧНЫЕ;
- ДАЛЬНЕСРОЧНЫЕ (СВЕРХДОЛГОСРОЧНЫЕ).
ОПЕРАТИВНЫЙ ПРОГНОЗ, как правило, рассчитан на перспективу, на протяжении которой не ожидается существенных изменений объекта исследования - ни количественных, ни качественных. Обычно оперативный прогноз делается на срок упреждения до 1 месяца.
КРАТКОСРОЧНЫЙПРОГНОЗ - на перспективу только количественных изменений со сроком упреждения до 1 года.
СРЕДНЕСРОЧНЫЙПРОГНОЗ - на перспективу с ПРЕОБЛАДАНИЕМ количественных изменений над качественными, сроком до 5 лет.
ДОЛГОСРОЧНЫЙПРОГНОЗ - не только количественных, но ПРЕИМУЩЕСТВЕННО качественных изменений. Срок упреждения свыше 5 и примерно до 15 -20 лет.
ДАЛЬНЕСРОЧНЫЙ (СВЕРХДОЛГОСРОЧНЫЙ)ПРОГНОЗ - перспективу, когда ожидается столь значительные качественные изменения, что по существу можно говорить лишь о самых общих перспективах развития.
Прогнозирование может выполняться на КАЧЕСТВЕННОМ и КОЛИЧЕСТВЕННОМ УРОВНЯХ.
Прогнозирование на количественном уровне предсказывают параметры исследуемого объекта, а на качественном - образ будущего объекта.
Мы будем рассматривать ТОЛЬКО КАЧЕСТВЕННЫЙ УРОВЕНЬ прогнозирования. Срок упреждения в таком прогнозировании установить невозможно, и это не ставится целью. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ с использованием ТРИЗ должно завершаться получением перспективных решений. Период времени, когда эти решения могут выйти на рынок, зависит от эффективности проведения нормативного прогноза и используемых ресурсов, прежде всего, финансовых.
8.2. Прогнозирование с использованием ТРИЗ
8.2.1. ИСТОРИЯ ВОПРОСА
Первая работа по использованию ТРИЗ для прогнозирования развития технических систем была написана Г. Альтшуллером[415 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. О ПРОГНОЗИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Баку, 1975. В ней изложен прогноз развития технических систем с помощью S-образных кривых, дополняющих работу: «Линии жизни» технических систем[416 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. «ЛИНИИ ЖИЗНИ» ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. радио, 1979, С. 113 -119. (см. п.3.1.1).
В 1976 г. автором был разработан учебный курс прогнозирования развития технических систем[417 - Лекции по прогнозированию развития технических систем читались автором на втором курсе Ленинградского Народного Университета Технического Творчества (1976 -1981 гг.) и в ИПК судостроительной промышленности (1976 -1990 гг.). ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Учебное пособие. - Л.: НТО Машпром, 1976, 48 с.]. В этом курсе были рассмотрены классические способы прогнозирования и прогнозирование с использованием законов развития технических систем (ЗРТС).
Основные результаты методики прогнозирования, разработанной автором, были изложены в его работах[418 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАч. - Методы решения конструкторско-изобретательских задач. - Рига, 1978, С. 73 -75. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ, ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1978. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ СЦЕНАРИЯ НА КАЧЕСТВЕННОМ УРОВНЕ. - Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. - Рига, 1979. - С. 136 -138. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕМАТИКИ НИОКР. - Всесоюзная научно-практическая конференция «Проблемы развития и повышения эффективности научного и технического творчества трудящихся». - М.:1979, С.304 -308. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ. Отчет о работе. - Л.: ВНИИЭСО, 1982. 184 с. ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983. - С. 60 -62. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ ПО ГРУППЕ
ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ(ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СВАРКИ). Анализ развития науки и техники в подотрасли и выработка рекомендаций по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. УВИГ 126811 -86. Л.: ВНИИ ЭСО, 1986. ПЕТРОВ В. М. ПРИМЕНЕНИЕ ТРИЗ В ХОДЕ ФСА СВАРОЧНОЙ ТЕХНИКИ. - Функционально-стоимостный анализ в обеспечении качества, снижении себестоимости продукции и ресурсосбережении. - Пенза: ПДНТП, 1986, С. 35 -36. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВ И РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ГРУПП ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ПЕРИОД ДО 2015 ГОДА. Анализ перспектив развития групп однородной продукции по закрепленной номенклатуре и выработка предложений по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. ЕВИГ 126926 -87. № гос. рег. 01870014885. Л.: ВНИИ ЭСО, 1987, 44 с. ПЕТРОВ В. М. ДЕЛОВЫЕ ИГРЫ ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. Тезисы докладов научно-технической школы-семинара «Применение активных методов обучения управлению». - Л.: ИПК СП, 1987, С. 158 -159. ПЕТРОВ В. М. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА. - Прогнозирование научно-технического прогресса и его влияние на сокращение цикла «исследование - производство». Материалы краткосрочного семинара 17 -18 апреля. - Л.: ЛДНТП, 1987. - С. 35 -38. ПЕТРОВ В. М. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Развитие теории прогностики и практика прогнозирования научно-технического прогресса в условиях интенсификации народного хозяйства. - Л.: ЛДНТП, 1988, с. 25 -28. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Теория и практика обучения техническому творчеству. - Челябинск: УДНТП, 1988, С. 28. ПЕТРОВ В. М. ФСА НА ЭТАПЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Petrov V.M. Hodnotove Inzinierstvo a Jeho Uloha v Intenzifikacii Ekonjmiky. - Bratislava: Dom Techniky, 1989. - С. 33 -34. ЗЛОТИНА Э., ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРИЗ. - Л.: ЦНТТМ «Квант», 1989. ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ. - ТЕЛЬ-АВИВ, 2002. методикой использования ЗРТС и развитием системы ЗРТС
занимались Б. Злотин[419 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: Методические рекомендации. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 114 с.], С. Литвин[420 - ЛИТВИН С. С. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984. - С. 72 -74.], Ю. Саламатов[421 - САЛАМАТОВ Ю. П. ЭВОЛЮЦИЯ ВЕЩЕСТВА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984. - С. 64 -66.], М. Рубин[422 - РУБИН М.ЭТЮДЫ О ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. Труды Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. - с.219 -228. docId=3432docId=3432(Шпаковский[423 - ШПАКОВСКИЙ Н. А. ДЕРЕВЬЯ ЭВОЛЮЦИИ: АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ГЕНЕРАЦИЯ НОВЫХ ИДЕЙ. - М., 2006. - 240 с.] и другие.
Совершенствование методики прогнозирования шло путем усовершенствования системы ЗРТС и технологии прогнозирования. Наиболее разработанные, на наш взгляд, системы ЗРТС, созданные Б. Злотиным[424 - ZLOTIN B., ZUSMAN A. DIRECTED EVOLUTION. PHILOSOPHY, THEORY AND PRACTICE. Ideation International inc. 2001.ZLOTIN B., ZUSMAN A. PATTERNS OF EVOLUTION: RECENT FINDINGS ON STRUCTURE AND ORIGIN. Altshuller Institute’s TRIZCON2006, April, 2006, Milwaukee, WI USA Саламатовым[425 - САЛАМАТОВ Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А.Б.Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 6 -174. САЛАМАТОВ Ю. П. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ (основы теории развития технических систем). Изд. 2-е испр. и доп. Книга для изобретателя изучающего ТРИЗ. INSTITUTE OF INNOVATIVE DESIGN: Красноярск, 1996.С. Литвиным[426 - ЛЮБОМИРСКИЙ А., ЛИТВИН С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. GEN3 Partners, 2003. и В. Петровым[427 - ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.Серия статей. - Тель-Авив, 2002. VLADIMIR PETROV. THE LAWS OF SYSTEM EVOLUTION. TRIZ Futures 2001. 1^st^
ETRIA Conference 2001. - The TRIZ Journal повышения эффективности методики прогнозирования и улучшения верификации прогноза, автором были разработаны ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ[428 - ПЕТРОВ В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Тель-Авив,2002.ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Труды Международной конференции МА ТРИЗФест - 2005. 3 -4 июля 2005 г. Санкт-Петербург. СПб., 2005. - с. 46 -48. (см. п. 4) и ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОДХОД[429 - ПЕТРОВ В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ФУНКЦИЙ. -Тель-Авив, 2002.(см. п. 5). Они используются для выявления тенденций развития будущих потребностей и построения функциональной модели будущей системы.
8.2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для поискового прогнозирования используются все элементы ТРИЗ. Поисковый прогноз должен иметь функциональную направленность и получить общее направление развития исследуемой технической системы и конкретные технические решения, которые оформляются в виде заявок на изобретения. Пути осуществления этих решений рассматриваются при нормативном прогнозировании.
Осуществление этих решений может потребовать использование материалов, комплектующих элементов, оборудования, технологических процессов:
- имеющихся на мировом рынке;
- требующих частичной их доработки;
- не существующих в мировой практике.
В последнем случае такой прогноз выявит необходимые в будущем материалы, комплектующие элементы, оборудование, технологические процессы и прочие ресурсы. Это будет основанием необходимости заказа на их разработку и производство.
В свою очередь такой заказ может быть связан с определенными трудностями, или вообще невозможно выполнить в настоящее время. В этих условиях проблемы, выявляемые при прогнозировании, разрешаются с использованием элементов ТРИЗ и находятся другие альтернативные пути осуществления выполненного прогноза.
В результате прогноза выявляются возможные направления развития конкретного вида техники или технологии, в виде перспективных, в том числе принципиально новых решений.
Авторские права на полученные решения могут быть защищены в виде отдельных патентов, «зонтичных» патентов или патентного «забора». Это позволит компании в кратчайшие сроки стать обладателем наиболее перспективных патентов «перекрывающих» наиболее важные (заранее выбранные) области техники и технологии.
Такой прогноз, как правило, не только показывает новые и перспективные направления развития техники, но и сокращает время на исследования и разработки. Позволяет заблаговременно составить план мероприятий по реализации, полученных решений, а, следовательно, подготовить оптимальный план развития этих видов техники и выделить необходимые на это средства. В конце концов, прогноз позволит сэкономить не только время, но и материальные и людские ресурсы.
8.2.2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОГНОЗА
В зависимости от затрат времени на прогнозирование его можно подразделить на: экспресс-прогноз и углубленный прогноз (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Виды прогнозирования
Любой из этих видов прогнозирования следует начинать с анализа уровня развития прогнозируемой системы.
8.3. Анализ уровня развития системы
Анализ уровня развития исследуемой системы осуществляется, чаще всего, следующими путями (рис. 8.2):
- определением развития системы в соответствии с S-ОБРАЗНОЙ КРИВОЙ;
- сравнением параметров системы с требованиями ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ;
- по СИСТЕМЕ СТАНДАРТОВ НА РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ.
Рис. 8.2. Анализ уровня развития системы
Такой анализ дает только качественную, но не количественную оценку, поэтому он, как правило, проводится экспертным путем. К анализу должны быть привлечены опытные эксперты в исследуемой области. Результаты анализа должны быть статистически обработаны.
8.3.1. АНАЛИЗ ПО S-КРИВОЙ
Анализ по S-кривой осуществляется по основным параметрам системы, а затем определяют суммарную или среднеквадратичную оценку развития системы. В результате получают картину развития системы по каждому из ее важных параметров и общую картину развития системы. Звездочкой на графике (рис. 8.3) показан уровень развития исследуемой системы.
Рис. 8.3. Уровень развития системы
В качестве параметров могут рассматриваться не только технические параметры, например, скорость, мощность, к.п.д., быстродействие, габариты и т. д., но и экономические, маркетинговые, например, количество продаж, прибыль и т. д.
Такой анализ позволяет определить стратегическое направление развитие исследуемой системы, т. е. направление, в каком следует развивать систему:
- ПРОДОЛЖИТЬ развитие рассматриваемой системы;
- начать РАЗРАБОТКУ СИСТЕМЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ;
- ПРОДОЛЖИТЬразвитие существующей системы и параллельно НАЧАТЬ РАЗРАБОТКУ НОВОЙ СИСТЕМЫ и т. д.
8.3.2. АНАЛИЗ ПО ЗАКОНАМ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Анализ исследуемой системы по законам развития технических систем осуществляется сравнением параметров системы с требованиями каждого из законов и закономерностей развития
(рис. 8.4).
Рис. 8.4. Схема выявления уровня развития системы
Такой анализ желательно провести не только по существующей системе, но и по ее предшественнице и конкурирующим системам.
Сопоставляя результаты анализа существующей системы и предыдущей можно судить, насколько улучшилась (или ухудшилась) существующая система, по каким законам.
Сопоставление с конкурирующей системой покажет разницу в развитии исследуемой и конкурирующей системы. Такой анализ позволяет увидеть сильные стороны конкурирующей системы и слабые анализируемой. Задача заключается в достижении всех наилучших качеств.
Анализ удобнее проводить по таблице 8.1.
Таблица 8.1. Анализ систем по законам
Некоторые законы имеют несколько механизмов. Отдельные механизмы имеют несколько требований. Первоначально по каждому требованию определяют степень его использования A в исследуемой системе. Затем вычисляют среднее арифметическое значение степеней использования ? данного механизма по формуле (8.1).
Степень использования механизма
Где:
? I.J - степень использования механизма i.j, закона i;
A I.J.K - степень использования требования k, механизма i.j, закона i;
I - номер закона;
I.J - номер механизма закона i;
K - номер требования механизма i.j закона i;
L - число требований в механизме i.j закона i.
Степень использования данного закона/закономерности Vопределяют по формуле (8.2).
Степень использования закона
Где:
VI - степень использования закона i;
? I.J - степень использования механизма i.j, закона i;
I - номер закона;
I.J - номер механизма закона i;
N - число механизмов закона i.
Шаблон таблицы 8.1, с указанием всех законов, закономерностей, механизмов и требований, приведен в приложении 7.
Данные таблицы удобно представить в виде диаграммы развития исследуемой систем по каждому из законов и закономерностей. Затем подобные диаграммы строятся для предшественницы исследуемой системы и конкурирующих систем.
Пример такой диаграммы показан на рис. 8.5, где значение развития системы выбраны произвольно, а максимальное значение равно 10 баллам.
Рис. 8.5. Диаграмма развития системы
где число - это номер закона/закономерности:
1. Увеличение степени идеальности.
2. Идеализация процесса
3. Общая тенденция увеличения степени управляемости.
4. Уменьшение участия человека в работе технической системы.
5. Переход от неуправляемой к управляемой системе.
6. Линия увеличения степени динамичности.
7. Увеличение степени вепольности.
8. Использование «умных» веществ.
9. Увеличение концентрации вещества.
10. Увеличение степеней свободы.
11. Увеличение степени дробления.
12. Переход к капиллярно-пористым материалам (КПМ).
13. Увеличения степени пустотности.
14. Увеличение концентрации энергии.
15. Замена вида поля.
16. Переход МОНО-БИ-ПОЛИ-поле.
17. Динамизация полей.
18. Увеличение концентрации информации.
19. Переход системы на микроуровень.
29. Переход системы в надсистему.
21. Свертывание.
22. Развертывание.
23. Согласование.
24. Неравномерность развития частей системы.
Необходимо заметить, что не для каждой системы подходят все тенденции развития. Например, для программного обеспечения, не нужно рассматривать тенденции перехода к КПМ и увеличения степени пустотности, или они могут быть рассмотрены специфично. Например, в программе предусмотрены «пустые места», которые впоследствии могу быть заполнены необходимой информацией. В этом случае можно рассматривать степень увеличения «пустотности», «капиллярности».
Диаграмма, построенная ПО ЗАКОНАМ, подходит для любой технической системы. Такую диаграмму будем назвать ОБОБЩЕННОЙ (рис. 8.6).
Рис. 8.6. Обобщенная диаграмма развития системы
При определении степени развития по закону увеличения степени управляемости и динамичности, желательно учитывать и отдельные закономерности. В этом случае значение этого параметра можно определять, например, как среднее арифметическое (при экспертных оценках - определяют математическое ожидание), значений всех закономерностей.
Представим структуру такого анализа (в скобках указаны номера законов/закономерностей, представленных на диаграмме рис. 8.5):
1. Увеличение степени идеальности (1)
2. Увеличение степени управляемости и динамичости:
2.1. Увеличение степени управляемости:
2.1.1. Общая тенденция увеличения степени управляемости (2);
2.1.2. Уменьшение участия человека в работе технической системы (3);
2.1.3. Переход от неуправляемой к управляемой системе (4);
2.1.4. Линия увеличения степени динамичности (5);
2.1.5. Увеличение степени вепольности (6);
2.1.6. Увеличение управляемости веществом, энергией и информацией:
2.1.6.1. Увеличение управляемости веществом:
2.1.6.1.1. Использование «умных» веществ (7);
2.1.6.1.2. Увеличение концентрации вещества (8);
2.1.6.1.3. Увеличение степени связанности:
2.1.6.1.3.1. Увеличение степеней свободы (9);
2.1.6.1.3.2. Увеличение степени дробления (10);
2.1.6.1.3.3. Переход к КПМ (11);
2.1.6.1.3.4. Увеличения степени пустотности (12);
2.1.6.2. Увеличение управляемости энергией и информацией:
2.1.6.2.1. Увеличение концентрации энергии (13);
2.1.6.2.2. Переход к более управляемым полям:
2.1.6.2.2.1. Замена вида поля (14);
2.1.6.2.2.2. Переход МОНО-БИ-ПОЛИ-поле (15);
2.1.6.2.2.3. Динамизация полей (16);
2.1.6.3. Увеличение концентрации информации (17);
3. Переход системы на микроуровень (18).
4. Переход системы в надсистему (19).
5. Свертывание (20).
6. Развертывание (21).
7. Согласование (22).
8. Неравномерность развития частей системы (23).
Максимальное значение развития системы по каждому из законов выбрано 10 баллов.
Диаграмма показывает, по каким из законов система развита больше, а по каким меньше. В соответствии с эти выбирается стратегия дальнейшего развития системы.
8.3.3. АНАЛИЗ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ СТАНДАРТОВ
СИСТЕМА СТАНДАРТОВ НА РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ[430 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. МАЛЕНЬКИЕ НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - С. 165 -230. содержит 5 классов (рис. 8.7). Каждый класс содержит подклассы (1.1 - 5.5), имеющие определенное количество стандартов (цифры на рисунке указывает количество стандартов в данном подклассе). Например, в подклассе 1.1 - 8 стандартов, в 2.4 - 12 стандартов и т. д.
Первые 4 класса предназначены для построения и улучшения системы, а
5-й класс - для идеализации системы.
Все системы условно можно разделить на системы для:
- изменения;
- обнаружения или измерения.
КЛАССЫ 1 -3 работают с системами на ИЗМЕНЕНИЕ, а 4-Й КЛАСС - с системами на ОБНАРУЖЕНИЕ или ИЗМЕРЕНИЯ.
Рис. 8.7. Система стандартов на решение изобретательских задач
Анализ начинается с определения, к какому виду систем относится исследуемая система (на изменение или измерение). Далее определяют, какие классы, подклассы и конкретные стандарты уже использованы в исследуемой системе. Таким образом, определяется уровень развития исследуемой системы.
Для анализа удобно использовать таблицу применения стандартов (см. Приложение 6).
8.4. Экспресс-прогноз
8.4.1. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ
ЭКСПРЕСС-ПРОГНОЗ проводится значительно быстрее, чем углубленный, но его точность (верификация) ниже. В этом виде прогноза в основном используются следующие инструменты ТРИЗ (рис. 8.8):
- СИСТЕМА СТАНДАРТОВна решение изобретательских задач;
- ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ[431 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ КАК ИНСТРУМЕНТ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ. -Методы прогнозирования на основе ТРИЗ. Сборник научных трудов. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ, Вып. 3, СПб. - 2010.].
Рис. 8.8. Виды прогнозирования
После проведения этих прогнозов составляется общий прогноз, включающих все направления развития исследуемой системы.
Примечание.Как правило, прогнозирование проводится одновременно с анализом. Одновременно с анализом по S-кривой выносят решение о стратегии развития, а с анализом по стандартам продолжают прогнозирование по стандартам. Так же обстоит дело с анализом по законам. Мы разделили эти процессы, чтобы продемонстрировать нюансы методики прогнозирования.
8.4.2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ СТАНДАРТОВ
При анализе системы по стандартам (п. 8.3.3) был определено, к какому из видов (изменение или измерение) относится исследуемая система и уровень ее развития по стандартам. Это исходная точка, с которой начинают прогнозирование.
Главное направление развития систем идет в сторону увеличения порядкового номера стандарта. Развитие технической системы рассматриваются по классам и подклассам.
На этапе прогнозирования необходимо продлить развитие исследуемой системы по системе стандартов.
Системы на изменение (преобразование) развиваются по стандартам классов 1 -3, а на измерение (обнаружение) - по классу 4.
8.4.2.1. Прогнозирование развития систем на изменение
Для прогнозирования систем на ИЗМЕНЕНИЕпоследовательность следующая:
1.1>2.1>2.2>2.3>2.4>3.1>3.2>5.1>5.2>5.3>5.4>5.5.Подробнее она описана на схеме(рис. 8.9).
Рис. 8.9. Последовательность использования стандартов при прогнозировании систем на изменение
Развитие осуществляется постепенным переходом от одного стандарта к другому: сначала по первому, затем по второму, а в дальнейшем по третьему классу. После осуществления этих преобразований обязательно необходимо перейти к пятому классу (рис 8.9).
Более детально последовательность прогнозирования по стандартам изложена на рис. 8.10 и в работе автора по истории развития стандартов[432 - ПЕТРОВ В. ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ СТАНДАРТОВ.Материалы по истории развития ТРИЗ. Тель-Авив, 2007. -217 с. всего использовать таблицу применения стандартов, которая представлена в приложение 6.
В КЛАССЕ 1 для прогнозирования используется только ПОДКЛАСС 1.1.
Если анализ показал, что система является невепольной, то прогноз начитают с класса 1. Систему необходимо развить от стандарта 1.1.1 до 1.1.8. Причем стандарты 1.1.6 -1.1.8 применяются, если необходимо получить оптимальное (минимальное или максимальное) действие или режим. Решения, полученные при этом, являются прогностическими.
Дальнейшее движение идет по линии РАЗВИТИЯ ВЕПОЛЬНЫХ СИСТЕМ, т. е. переход к КЛАССУ 2 (показано стрелками).
Сначала осуществляют переход к СЛОЖНЫМ ВЕПОЛЯМ(ПОДКЛАСС 2.1) с образованием системы из цепных (стандарт 2.1.1) и двойных веполей (стандарт 2.1.2).
Когда получены эти решения, переходят к ФОРСИРОВАННЫМ ВЕПОЛЯМ (ПОДКЛАССУ 2.2). Форсирование осуществляется переходом к более управляемым полям (стандарт 2.2.1), дроблением В^2^^^(стандарт 2.2.2), переходом к КПМ (стандарт 2.2.3), динамизацией структуры (стандарт 2.2.4), структуризацией полей (стандарт 2.2.5), структуризацией вещества (стандарт 2.2.6).
Следующий этап - это ФОРСИРОВАНИЕ ВЕПОЛЕЙ СОГЛАСОВАНИЕМ РИТМИКИ(ПОДКЛАССУ 2.3).Это осуществляется согласованием (или сознательным рассогласованием) ритмики - поля (П) должно быть согласовано по частоте с собственной частотой изделия (В) - стандарт 2.3.1, должны быть согласованы частоты используемых полей - стандарт 2.3.2, одно действие осуществляется в паузах другого - стандарт 2.3.3.
Последний этап форсирования - переход к ФЕПОЛЯМ - КОМПЛЕКСНО-ФОРСИРОВАННЫМ ВЕПОЛЯМ(ПОДКЛАССУ 2.4).Феполи - это веполи с дисперсным форромагнитным веществом и магнитным полем. На первом этапе используют ферромагнитные вещества и магнитное поле (стандарт 2.4.1), далее осуществляется переход к феполю - феррочастицы и магнитное или электромагнитное поле (стандарт 2.4.2), использование магнитной жидкости (стандарт 2.4.3), переход к ферромагнитным КПМ (стандарт 2.4.4), переход к внутреннему или внешнему комплексному феполю (стандарт 2.4.5), феррочастицы вводят во внешнюю среду (стандарт 2.4.6), использование физических эффектов (стандарт 2.4.7), динамизация фепольной структуры (стандарт 2.4.8), структурирование полейи веществ (стандарт 2.4.9), согласование ритмики входящих элементов (стандарт 2.4.10), переход к эполям - взаимодействие электромагнитного поля с токами или взаимодействие токов между собой (стандарт 2.4.11), использование реологических жидкостей и электрического поля (стандарт 2.4.12). Полученные решения относятся к системе.
Если все прогнозные решения получены для системы, то осуществляют следующий переход к надсистеме или подсистеме (КЛАСС 3). ПЕРЕХОД В НАДСИСТЕМУ (ПОДКЛАСС 3.1). Система может быть объединена с другими системами в надсистему с новыми качествами. Это осуществляется механизмом перехода МОНО-БИ-ПОЛИ И СВЕРТЫВАНИЕМ БИ- и ПОЛИ-систем, используя различные переходы. Системный переход 1-а (стандарт 3.1.1) - это объединение системы с другой системой (или системами) в более сложную Би- или ПОЛИ-систему. На следующем этапе происходит развитие связейБи- или ПОЛИ-системе (стандарт 3.1.2), в дальнейшем увеличиваются различия между элементами системы (системный переход 1-б): от одинаковых элементов к элементам со сдвинутыми характеристиками, к разным и инверсным элементам (стандарт 3.1.3), затем происходит свертывание систем (стандарт 3.1.4) и наконец распределение несовместимых свойств между системой и ее частями (стандарт 3.1.4). Далее осуществляют переход системы на микроуровнь (стандарт 3.2.1).
На этом прогноз развития системы на изменение завершается. Уточнение прогноза для получения более идеальных решений проводится с помощью стандартов КЛАССА 5 (он показан на рис. 8.11 и 8.12). Этот класс стандартов нацеливает на использование РЕСУРСНЫХ РЕШЕНИЙ. По стандартам ПОДКЛАССА 5.1 определяют, как вводить вещества, не вводя их, т. е. как максимально использовать ресурсы вещества. Сначала используются обходные пути, изделие разделяют на две части, взаимодействующие друг с другом (стандарт 5.1.2), отработанное вещество должно исчезнуть (стандарт 5.1.3), введение большого количества вещества - использование пустоты (стандарт 5.1.4).
Рис. 8.10. Детальная последовательность использования стандартов при прогнозировании систем на изменение
Стандарты ПОДКЛАССА 5.2 подсказывают, как вводить поля не усложняя систему. Использовать имеющиеся поля по совместительству (стандарт 5.2.1), использовать поля во внешней среде (стандарт 5.2.2), вещества, имеющиеся в системе или внешней среде - источники поля (стандарт 5.2.2).
Следующие группы стандартов 5.3 и 5.4 указывают на более эффективные способы применения технологических эффектов к выбранным ранее на подклассах 5.1 и 5.2 ресурсам веществ и полей.
8.4.2.1. Прогнозирование развития систем на обнаружение или измерение
Для прогнозирования систем ИЗМЕРЕНИЯ или ОБНАРУЖЕНИЯ: 4.1>4.2>4.3>4.4>4.5>5.1>5.2>5.3>5.4>5.5 (рис. 8.11).
Рис. 8.11. Последовательность использования стандартов при прогнозировании систем на обнаружение или измерение
Прогноз развития систем на обнаружения и измерения проводится по классу 4 (рис. 8.12).
Прогнозирование систем этого класса начинается с использования обходных путей, описанные в подклассе 4.1. Сначала определяют возможность замены задачи на измерение задачей на изменение, т. е. выбрать более общую функцию. Для этого используют стандарт 4.1.1. Если осуществляется такая замена, то необходимо снова использовать стандарты классов 1 -3. Если необходимо развить измерительную систему, то последовательно применяют стандарты подклассов 4.2 -4.5. В любом случае применение стандартов класса 5 обязательно для повышения идеальности системы.
Рис. 8.12. Последовательность использования стандартов при прогнозировании систем на обнаружение или измерение
8.4.3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Анализ по законам (п. 8.3.1 -8.3.2) показал, что и по каким направления еще следует развивать данной в системе.
Прежде всего, следует определить, по каким именно законам следует развивать исследуемую систему, а какие законы и закономерности в данных обстоятельствах не релевантные.
Прогнозирование развития системы можно начинать с любого из законов эволюции технических систем. Оно проводится последовательным использованием отдельных законов, закономерностей, механизмов осуществления законов развития технических систем.
После применения всех законов необходимо проверить, не имеются ли противоположные направления развития. При наличии таких фактов необходимо выявить и разрешить противоречия с помощью инструментов ТРИЗ.
8.4.4. СОСТАВЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПРОГНОЗА И ЕГО ВЕРИФИКАЦИЯ
После проведения отдельных прогнозов по стандартам и законом, необходимо объединить эти два вида прогнозов. Происходит сопоставление прогнозов. Выстраивают общие линии развития, дополняя один прогноз другим. Выявляют несоответствия и устраняют их путем разрешения этих противоречий с помощью инструментов ТРИЗ.
Затем составляется общий список решений, которые следует запатентовать.
Возможно, следует подумать о дополнительных направлениях патентования для создания патентных зонтиков и заборов.
По окончанию проводится верификация прогноза. Она осуществляется с помощью патентных исследований и «диверсионного» анализа[433 - ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВРЕДНЫХ И НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ. МНТЦ «Прогресс». Кишинев. - 1991 - 22 с. ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В., РЕШЕНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. Кишинев, 1991, с. 116. KAPLAN, STAN, VISNEPOLSCHI SVETLANA, ZLOTIN, BORIS AND ZUSMAN, ALLA. NEW TOOLS FOR FAILURE AND RISK ANALYSIS. Ideation International Inc. 1999. - 86 p. VISNEPOLSCHI, SVETLANA. HOW TO DEAL WITH FAILURES (THE SMART WAY). Anticipatory Failure Determination. Ideation International Inc. 204 p. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ВЫЯВЛЯТЬ ПРИЧИНЫ ВРЕДА И ПРЕДУПРЕЖДАТЬ РИСКИ. Инверсионный метод риск-анализа. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 098845470X; ISBN-13: 978-0-9884547-0-5. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ПРОГНОЗИРОВАТЬ И ПРЕДОТВРАЩАТЬ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ.Инверсионный метод. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 0988454726; ISBN-13: 978-0-9884547-2-9.].
С помощью патентных исследований определяют было ли запатентовано предложенное направление (конкретное решение), а «диверсионный» анализ позволяет выявить, какие из решений могут принести вред.
8.5. Углубленный прогноз
8.5.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЕ УГЛУБЛЕННОГО ПРОГНОЗА
УГЛУБЛЕННЫЙ ПРОГНОЗ проводится в следующей последовательности:
1. Анализ развития системы.
2. Прогноз развития потребностей.
3. Синтез функциональной модели.
4. Поиск информации.
5. Выявление закономерностей развития исследуемой системы.
6. Выявление закономерностей развития альтернативных систем, выполняющих туже функцию.
7. Выявление закономерностей развития систем с противоположной функцией.
8. Выявление общих закономерностей развития систем, осуществляющих главную функцию исследуемой системы.
9. Выявление противоречий в развитии систем по пп. 5 -8.
10. Разрешение противоречий.
11. Составление общего прогноза развития исследуемой системы.
12. Верификация прогноза.
Алгоритм проведения прогноза показан на рис. 8.13.
АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ был описан в п. 8.3.
ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ описывался в главе 4.
Построение ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ, способной удовлетворить выявленным потребностям, было частично описано в главе 5. Детально методика синтеза функциональной модели будет описана в п. 8.5.2.
ИНФОРМАЦИЯ ИЩЕТСЯ по предметным и функциональнымпризнакам. В соответствии с полученной информацией выстраиваются закономерности развития исследуемой системы,закономерности развития систем по главной функции и закономерности развития систем по инверсной функции. Первоначально информация выстраивается в историческом, а затем в логическом и логико-историческом порядке.
Рис. 8.13. Алгоритм проведения углубленного прогноза
При необходимости аналогично определяются закономерности развития систем по второстепенным функциям. Детально методика поиска информации будет описана в п. 8.5.2.
Методика построения тенденций развития систем по законам будет описана в п. 8.5.3.
В процессе проведения прогноза могут возникнуть решения, противоречащие друг другу. Такие противоречия разрешаются с помощью инструментов ТРИЗ.
Кроме того, решения, полученные в системе, согласуются с надсистемой, окружающей средой и подсистемами. Если в этом случае возникают противоречия, то они так же разрешаются с помощью элементов ТРИЗ. Полученное новое решение и является продуктом поискового прогнозирования.
В результате составляется общий прогноз развития системы.
На завершающем этапе осуществляется ВЕРИФИКАЦИЯ ПРОГНОЗА.
Верификация модели при проектировании системы часто осуществляется с помощью специальных симуляторов (компьютерная программа). Такие симуляторы узко специализированы, например, для моделирования микросхем. Одним из универсальных способов верификации является проведение«диверсионного» анализа.
8.5.2 ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С ИНФОРМАЦИЕЙ
Поиск информации осуществляется по ПАТЕНТНОЙ БАЗЕ, НАУЧНЫМ СТАТЬЯМ и ДОКУМЕНТАЦИИ СУЩЕСТВОВАВШИХ и СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ.
Информация ищется по предметному и функциональному признакам.
В патентной информации предметным признаком является класс изобретения, а в статьях и документации - определенное направление или вид техники.
Функциональный поиск осуществляют по главной и основнымфункциям.
Сначала отбрасывают несущественную и дублирующую информацию.
Предметную информацию классифицируют по способам осуществления изделия (технологии) и по устройствам (конструкции).
Оставшаяся информация классифицируется по конкретным направлениям и поднаправлениям развития системы.
Первоначально информация выстраивается в ИСТОРИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ(в патентах - по году появления изобретения, в статьях по году выхода).
ИСТОРИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РЕШЕНИЙ не всегда логична. В этой последовательности часто изобретения, сделанные раньше повторяются через определенный промежуток времени.
Иногда эти решения даже менее перспективны, чем первоначальные. Бывает, что некоторые изобретения появляются слишком рано и не получают развития в ближайшие годы. Через некоторое время эти решения повторяются в несколько ином виде, начинают развиваться в других изобретениях. По исторической последовательности сначала определяют ЛОГИКУ РАЗВИТИЯ и выстраивают решения в ЛОГИКО-ИСТОРИЧЕСКИЙ РЯД вне зависимости от времени их появления. Логико-историческая последовательность определяется по каждому классификационному направлению (признаку).
ЛОГИКА РАЗВИТИЯкаждого НАПРАВЛЕНИЯ определяется следующим образом:
- в каждом отобранном решении ВЫЯВЛЯЮТ отличительные ПРИЗНАКИ;
- ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ предшествующего и последующего изобретений СРАВНИВАЮТСЯ;
- выявляют ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ и СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ этого изобретения (это может быть своего рода прием разрешения противоречий, задача-аналог или стандарт на решение изобретательских задач);
- далее преимущественно в историческом порядке ВЫСТРАИВАЮТ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ РЕШЕНИЙ.
По этой цепочке определяют «провалы» в логике и перестраивают ее, получая логическую линию. Эта логико-историческая последовательность и представляет собой ЗАКОНОМЕРНОСТЬ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ.
Аналогичным образом выстраивается информация по главной и основным функциям.
Сначала по главной функции отбирается информация, как можно осуществить данную функцию в различных областях техники. Прежде всего, желательно отбирать информацию в ВЕДУЩЕЙ ОБЛАСТИ ТЕХНИКИ.
Под ВЕДУЩЕЙ ОБЛАСТЬЮ ТЕХНИКИ понимается область, где этот вид техники (технологии) выпускается (используется) в массовом производстве и в наиболее тяжелых условиях.
Эту информацию выстраивают в исторической, логической и логико-исторической последовательностях.
Затем такую же работу проводят по каждой из основных функций.
Получают ЗАКОНОМЕРНОСТЬ РАЗВИТИЯ ФУНКЦИЙ.
В некоторых случаях полезно построить и ЗАКОНОМЕРНОСТЬ РАЗВИТИЯ ПО АНТИ-ФУНКЦИЯМ. Это позволяет взглянуть на развитие исследуемой системы, с другой стороны.
На следующем этапе сравниваются закономерности развития системы и функций. Если возникают противоречия между закономерностями, то они разрешаются с использованием инструментов ТРИЗ. Таким образом, выстраивают ОБЩУЮ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ - ОБЩУЮ ТЕНДЕНЦИЮ.
8.5.3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ
8.5.3.1.Общие сведения
Прогнозирование развития технического объекта по системе законов может проводиться по уровням ПОТРЕБНОСТЕЙ, ФУНКЦИЙили СИСТЕМ. Обычно прогнозирование на уровне функций или потребностей является межотраслевым и рассматривает наиболее глобальные проблемы, которые одинаково важны для ряда отраслей или больших концернов, но могут быть полезны для предсказания появления принципиально новых систем.
Прогнозирование на уровне систем можно проводить для имеющихся систем или создавать принципиально новые технические системы.
Если прогнозирование нацелено на получение идей ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ (ТС), то оно начинается с группы ЗАКОНОВ ОРГАНИЗАЦИИ ТС. После применения этих законов прогнозирование необходимо продолжить по законам эволюции ТС.
Прогноз развития СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ проводится по ЗАКОНАМ ЭВОЛЮЦИИ ТС.
Технология применения этих законов описана ранее.
В нормативном прогнозе по выбранному направлению развития научных исследований определяется качественная и количественная потребность в лабораторном и экспериментальном оборудовании, материалах и комплектующих. Кроме того, определяется необходимость в проведении исследовательских работ и составляется программа действий по достижению результатов проведенного поискового прогноза.
На следующих этапах определяется перспективное направление проектирования и проводятся работы по определению перспективной технологической подготовке производства. При выполнении этих этапов может применяться ТРИЗ. На каждом этапе в соответствии со сбалансированным прогнозом разрабатывается перспективный план подготовки, переподготовки, повышения квалификации и перемещения специалистов.
Для составления общего плана работ желательно применять ПРОГРАММНО-ЦЕЛЕВОЙ ПОДХОД.
Описанная последовательность итеративна и должна корректироваться, уточняя данные перспективного прогноза.
8.5.3.2. Общая последовательность применения законов развития техники
8.5.3.2.1. Прогнозирование потребностей
Прогноз потребностей проводится с использованием соответствующих законов (см. п. 4) в следующей последовательности:
1. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
2. ДИНАМИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
3. СОГЛАСОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ;
4. ОБЪЕДИНЕНИЕ И СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ.
Прогноз потребностей начинается с использования ЗАКОНА ИДЕАЛИЗАЦИИ ПОТРЕБНОСТЕЙ, на следующем этапе проводится ДИНАМИЗАЦИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ, далее проводится СОГЛАСОВАНИЕ выявленных потребностей, на завершающем этапе пытаются ОБЪЕДИНИТЬвыявленные потребности, при этом могут выявиться принципиально новые потребности, параллельно выявляются СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ потребности. Прогноз завершается СОГЛАСОВАНИЕМ ВСЕГО КОМПЛЕКСА ПОТРЕБНОСТЕЙ на всех уровнях. Согласование проводится для разрешения выявленных противоречий. На этом этапе могут использоваться все элементы ТРИЗ для разрешения противоречий. Разработка потребностей проводится с использованием «Методики разработки новых потребностей»
(п. 4.8.3).
8.5.3.2.2. Прогнозирование на функциональном уровне
Прогноз на функциональном уровне проводится в соответствие с этапом развития исследуемой системы на S-образной кривой, при этом используются законы развития функций (см. п. 5) в следующей последовательности:
1. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ;
2. ДИНАМИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ;
3. СОГЛАСОВАНИЕ ФУНКЦИЙ;
4. ПЕРЕХОДА К МОНО- ИЛИ ПОЛИФУНКИОНАЛЬНОСТИ.
Прогноз начинается с ИДЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ, на следующем этапе проводится ДИНАМИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ, далее проводится СОГЛАСОВАНИЕ выявленных функций. Завершающий этап - ПЕРЕХОД К МОНО И ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ, при этом осуществляют СВЕРТЫВАНИЕили РАЗВЕРТЫВАНИЕ ФУНКЦИЙ. Прогноз завершается СОГЛАСОВАНИЕМ ВСЕГО КОМПЛЕКСА ФУНКЦИЙ на всех уровнях. Согласование проводится для разрешения выявленных противоречий. При этом могут использоваться указанные ранее инструменты ТРИЗ.
8.5.3.2.3. Прогнозирование на уровне систем
Прогноз может проводить для ВНОВЬ СОЗДАВАЕМЫХ СИСТЕМ и для развития СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ.
8.5.3.2.3.1. Прогноз вновь создаваемых систем
Прогноз вновь создаваемых систем осуществляется с помощью ЗАКОНОВ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ(см.п. 5). Основная цель - разработать ЖИЗНЕСПОСОБНУЮ СИСТЕМУ, которая отвечает всем требованиям СИСТЕМНОСТИ. Для обеспечения системности используются следующие законы:
1. ПОЛНОТА ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ;
2. ИЗБЫТОЧНОСТЬ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ;
3. ПРОВОДИМОСТЬ ПОТОКОВ;
4. МИНИМАЛЬНОЕ СОГЛАСОВАНИЕ ЧАСТЕЙ И ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ, СИСТЕМЫ С НАДСИСТЕМОЙ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ.
Первоначально подбирают все необходимые ЧАСТИ СИСТЕМЫ (подсистемы) для обеспечения ее жизнеспособности. Для этого использую ЗАКОН ПОЛНОТЫ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ. Далее определяют все необходимые ЭЛЕМЕНТЫ для обеспечения работоспособности каждой из частей (определяются подсистемы и подподсистемы), используя ЗАКОН ИЗБЫТОЧНОСТИ частей системы. Напомним, что к необходимым элементам относятся и СВЯЗИ. После выбора подсистем обеспечиваются все необходимые вещественные, энергетические и информационные связи системы с надсистемой и окружающей средой, и связи системы с ее подсистемами. Далее определяют все необходимые потоки вещества, энергии и информации на качественном и количественном уровнях. Потоки определяются в системе, между системой, надсистемой и окружающей средой. При этом используют ЗАКОН ПРОВОДИМОСТИ ПОТОКОВ. На завершающем этапепроводится СОГЛАСОВАНИЕ элементов, связей и потоков, для разрешения всех противоречий. После завершения этой работы желательно использовать законы эволюции технических систем.
8.5.3.2.3.2. Прогноз развития существующих систем
Прогноз развития существующих систем осуществляется с помощью ЗАКОНОВ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ(см. п. 7). Основная цель - разработать систему, более ИДЕАЛЬНОЙ и КОНКУРЕНТОСПОСОБНОЙ. В связи с этим для прогнозирования используются только основные законы эволюции. Структура этой группы законов представлена на рис. 2.10. Для обеспечения идеальной системы используются следующие основные законы:
1. УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ;
2. УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ;
3. СОГЛАСОВАНИЕ;
4. ПЕРЕХОД СИСТЕМЫ В НАДСИСТЕМУ;
5. ПЕРЕХОД НА МИКРОУРОВЕНЬ;
6. СВЕРТЫВАНИЕ.
Закон увеличения степени управляемости и динамичности имеет подзаконы и механизмы их исполнения.
Согласование, как и раньше, проводится после каждого изменения системы или может проводиться после всех изменений.
Изменения могут вестись:
- БЕЗ ИЗМЕНЕНИЯ основной сущности системы;
- С ЧАСТИЧНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ сущности системы;
- СО ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ сущности системы.
В ПЕРВОМ СЛУЧАЕ изменения не затрагивают рабочего органа, выполняющего главную функцию системы. Изменяются вспомогательные части.
ВО ВТОРОМ СЛУЧАЕ изменения могут затрагивать и рабочий орган, но основной принцип его действия остается неизменным.
В ТРЕТЬЕМ СЛУЧАЕ изменениям подвержен основной принцип работы рабочего органа, т. е. изменениям подвержена главная функция системы.
Первоначально желательно увеличивают СТЕПЕНЬ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ СИСТЕМЫ(п. 7.4 -7.7). Это сложный закон, имеющий многоуровневую структуру закономерностей и механизмов их исполнения.
УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ начинают с ОБЩЕЙ ТЕНДЕНЦИИ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ (п. 7.4.2.3) и УМЕНЬШЕНИЕ УЧАСТИЯ ЧЕЛОВЕКА В РАБОТЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (п. 7.4.2.1).
Напомним, что имеются две основные закономерности:
- УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.
- УВЕЛИЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ, ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ.
Тенденции и механизмы закономерности УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ представлены на рис. 7.161.
УВЕЛИЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ, ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙразделяется на две группы:
- УВЕЛИЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ
- УВЕЛИЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ.
УВЕЛИЧЕНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ ВЕЩЕСТВОМ осуществляется тенденциями и механизмами:
- использованием «умных» веществ;
- увеличением концентрации вещества;
- уменьшением связанности.
В свою очередь связанность уменьшается за счет:
- увеличения степеней свободы;
- увеличения степени дробления;
- переходом к КПМ и увеличением степени пустотности.
Далее систему делают более динамичной, используя ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ДИНАМИЧНОСТИ (п.7.4.3).
Указанные закономерности и тенденции могут использоваться для прогнозирования в любой последовательности.
После проведения всех изменений необходимо их всех согласовать между собой. При необходимости следует разрешить выявленные противоречия с помощью инструментов ТРИЗ.
Когда эти изменения проведены, то проверяется насколько система стала идеальнее. При необходимости используется непосредственно ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ и снова проводят СОГЛАСОВАНИЕ.
8.6. Пример экспресс-прогноза
8.6.1. РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ KINDER-RADAR (ДЕТСКИЙ РАДАР)
В качестве объекта для прогнозирования выберем одного из финалистов Кубка Инноваций Мира 2012 года (Innovation World Cup[434 - Сайт Innovation World Cup Series: 2012).
ДЕТСКИЙ РАДАР[435 - Winner of the WT Innovation World Cup 2012: случаи, когда младенца забывают в транспорте при доставке его в детский сад, иногда это заканчивалось трагически.
Разработали датчик, которым снабжен каждый ребенок, который связан со смартфоном воспитательницы детского сада. Датчик подает сигнал на смартфон, если ребенок потерялся.
8.6.1.1. Анализ уровня развития системы по законам развития технических систем
Расчет значений параметров использования каждого из законов и закономерностей показан в приложении 8.
ТАБЛИЦА 8.2.АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ «ДЕТСКИЙ РАДАР» ПО ЗАКОНАМ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Где:
V - Степень использования закона.
Рис. 8.14. Анализ развития системы «Детский радар» по законам развития технических систем
8.6.1.2. Прогнозирование с помощью системы законов
Опишем экспресс прогнозирование по законам.
1. Закон увеличения степени идеальности.
1.1. Уровень идеальности.
1.1.1. Появляется в нужный момент в нужном месте.
Предложенный датчик не отвечает этому требованию. Он прикреплен к ребенку постоянно и срабатывает только в нужный момент. Все остальное время (большую часть времени) он простаивает.
Датчик должен появиться, только когда необходимо сообщить сигнал или выполнять другие функции.
1.1.2. Системы нет, а только функция.
Датчика вообще быть не должно, но его функции должны выполняться.
1.1.3. Нет потребности в данной функции.
Функция - напомнить об оставленном в машине ребенке. Эта функция будет не нужна, если невозможно оставить ребенка в машине, например, система не позволит выйти водителю из автомобиля, если остался ребенок.
1.1.4. Самоиполнение.
ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМАдолжнаВЫПОЛНЯТЬ ВСЕ ПРОЦЕССЫ (ДЕЙСТВИЯ) САМОСТОЯТЕЛЬНО (САМА) БЕЗ УЧАСТИЯ ЧЕЛОВЕКА.
Значит ребенок должен сам сообщать водителю сигнал, чтобы его не оставили в машине. Должна быть придумана система как это сделать.
1.2. Показатель степени идеальности (8.3).
Показатель степени идеальности
Где:
I - степень идеализации (безразмерная величина);
F - полезная функция или полезный эффект;
Q - качество полезной функции (эффекта);
C - затраты времени и средств на осуществление полезной функции;
H - вредное действие;
I - порядковый номер функции;
N - количество функций;
A, ?, ? - коэффициенты согласования.
В данной системе:
- Количество функций F = 1.
- Качество, видимо, наивысшее.
- Стоимость, видимо, низкая.
- Будем считать, что вредных функций нет H=0.
Увеличить степень идеализации можно увеличением количества функций. Значит, датчик должен выполнять ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕфункции.
1.3. Идеализация процесса.
Этот пункт можно не рассматривать, так как рассматривается устройство.
2. Увеличения степени управляемости и динамичности.
2.1. Общая тенденция увеличения степени управляемости.
Переход от НЕУПРАВЛЯЕМОЙ СИСТЕМЫ, к УПРАВЛЕНИЮ ПО РАЗОМКНУТОМУ КОНТУРУ, к СИСТЕМЕ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, к АДАПТИВНОЙ (САМОНАСТРАИВАЮЩЕЙСЯ) СИСТЕМЕ, к САМООБУЧАЕМОЙ и САМООРГАНИЗУЮЩЕЙСЯ СИСТЕМЕ, к САМОРАЗВИВАЮЩЕЙСЯ и САМОВОСПРОИЗВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЕ.
Эта система по разомкнутому контуру.
Система может приспосабливаться под конкретного водителя и конкретного ребенка. Она будет самообучаемой и при необходимости менять свою структуру для принятия правильного решения, более того она может быть саморазвивающейся.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
Данная система будет включена в систему управления автомобилем. Она будет иметь сенсоры, построенные на разных принципах: видеокамера; чувствительный микрофон, меняющий свою направленность при необходимости; инфракрасный датчик и т. д.
Система будет использоваться так же как противоугонное устройство и средство безопасности движения и т. д. Она изучит водителя, будет не только хорошо знать его внешность, но походку, привычки, манеру вождения и т. д. Оно будет подсказывать водителю его действия и в случае, если он будет засыпать, разбудит его. В том числе, чтобы он не забыл ребенка в автомобиле. Если, тем не менее, водитель захочет выйти из автомобиля, то его постарается удержать в машине, пока водитель не возьмет ребенка с собой.
ТАБЛИЦА 8.3.ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ «ДЕТСКИЙ РАДАР» ПО ЗАКОНАМ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Где: V - Степень использования закона.
Рис. 8.15. Прогноз развития системы «Детский радар» по законам развития технических систем
8.6.2.РАЗВИТИЕ ДУГОВОЙ СВАРКИ
В качестве объекта для прогнозирования выбран процесс дуговой сварки.
В данном исследовании рассматривается не конкретный сварочный аппарат, а обобщенные показатели, имеющиеся в выпускаемых аппаратах и в литературе (прежде всего в патентах). Реальный прогноз проводится для конкретной системы, выпускаемой определенной компанией.
В данном примере автор опирается на патентные исследования, проведенные им во Всесоюзный научно-исследовательский институт электросварочного оборудования (ВНИИЭСО) в 1982 -1987 годах[436 - ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ. Отчет о работе. - Л.: ВНИИЭСО, 1982. 184 с. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ ПО ГРУППЕ ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ(ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СВАРКИ). Анализ развития науки и техники в подотрасли и выработка рекомендаций по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. УВИГ 126811 -86. Л.: ВНИИ ЭСО, 1986. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВ И РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ГРУПП ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ПЕРИОД ДО 2015 ГОДА. Анализ перспектив развития групп однородной продукции по закрепленной номенклатуре и выработка предложений по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. ЕВИГ 126926 -87. № гос. рег. 01870014885. Л.: ВНИИ ЭСО, 1987, 44 с.]. Было проанализировано 80000 патентов. В последующие годы автор не исследовал эту тематику, поэтому не имеет достоверной информации
текущего состояния развития дуговой сварки. В связи с этим, прогноз, описанный ниже, нельзя назвать полностью реальным. Это пример, использования методики прогнозирования, изложенной выше.
8.6.1.1. Анализ уровня развития системы
8.6.1.1.1. Анализ по S-кривой
Мировой рынок сварочной техники и услуг возрастает пропорционально росту мирового потребления стали. Дуговая сварка в настоящее время занимает доминирующие позиции и находится на этапе II развития по S-образной кривой.
«Дуговая и контактная сварка останутся по-прежнему доминирующими способами соединения металлов. Предполагается, что доля ручной дуговой сварки покрытыми электродами к 2010 г. составит 20 - 25% от общего объема сварки»[437 - ШАЛИМОВ М. П., ПАНОВ В. И. СВАРКА ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА. - Екатеринбург, 2006 Исследования, опубликованные в Frost & Sullivan[438 - Arc welding equipment and filler metals: bright prospects lie ahead Krishnan Ramanathan. Analysis of Welding Equipment and Consumables Market. Frost & Sullivan. 15 Mar 2012. www.frost.comwww.frost.com(показывают, что рынок дуговой сварки будет расти, по крайней мере, до 2017 -2018 года.
«Мировой рынок оборудования дуговой сварки и сварочных материалов получил $11,70 млрд. в 2010 году, и оценивает это до $19290 млн. в 2017 году»[439 - Anna ZanchiAnna Zanchi(ARC WELDING EQUIPMENT & FILLER METALS: Frost & Sullivan Forecasts Steady Global Market Growth. London,Frost & Sullivan,12 Dec. 2011. www.frost.comwww.frost.com(8.16 звездочкой указано современное состояние дуговой сварки.
Рис. 8.16. S -образная кривая роста для дуговой сварки
Где
P - распространенность дуговой сварки; t - время;
- значение параметра P для дуговой сварки в настоящее время.
В ближайшие годы эта тенденция вряд ли изменится, поэтому следует развивать дуговую сварку дальше.
8.6.1.1.2. Анализ с помощью системы стандартов
Анализ по стандартам лучше всего проводить по «Таблице применения системы 76 стандартов на решение изобретательских задач» (Приложение 6).
Сварка относится к системам на изменение. Следовательно, необходимо исследовать только 1 -3 классы стандартов.
Подкласс 1.1 уже использован.
Подкласс 1.2 для прогнозирования не используется.
Подклассы 2.1 - 2.3 использованы полностью, а 2.4 - частично. Использованы стандарты 2.4.1 и 2.4.2.
Многие из стандартов класса 3 использованы к отдельным элементам сварки, например, электродам.
Таким образом, развитие может идти по стандартам 2.4.3 -2.4.12, частично по стандартам класса 3 и классу 5.
8.6.1.1.3. Анализ по законам развития технических систем
Расчет значений параметров использования каждого из законов и закономерностей показан в приложении 9.
Диаграмма приведена на рис. 8.17.
Рис. 8.17. Диаграмма развития дуговой сварки
где число - это номер закона/закономерности:
1. Увеличение степени идеальности.
2. Идеализация процесса
3. Общая тенденция увеличения степени управляемости.
4. Уменьшение участия человека в работе технической системы.
5. Переход от неуправляемой к управляемой системе.
6. Линия увеличения степени динамичности.
7. Увеличение степени вепольности.
8. Использование «умных» веществ.
9. Увеличение концентрации вещества.
10. Увеличение степеней свободы.
11. Увеличение степени дробления.
12. Переход к капиллярно-пористым материалам (КПМ).
13. Увеличения степени пустотности.
14. Увеличение концентрации энергии.
15. Замена вида поля.
16. Переход МОНО-БИ-ПОЛИ-поле.
17. Динамизация полей.
18. Увеличение концентрации информации.
19. Переход системы на микроуровень.
29. Переход системы в надсистему.
21. Свертывание.
22. Развертывание.
23. Согласование.
24. Неравномерность развития частей системы.
V - Степень использования закона.
8.6.1.2. Прогнозирование
8.6.1.2.1. Прогнозирование с помощью системы стандартов
Продемонстрируем имеющиеся решения.
Рассмотрим класс 1.
С момента изобретения cварки это была вепольная система: свариваемая часть (В^1^), электрод (В^2^) и электрическое поле (П) - стандарт 1.1.1.
Электрод делается из трубки, засыпанной металлическим порошком - стандарт 1.1.2. На электроде сделали обмазку - стандарт 1.1.3.
В качестве защитной среды стали использовать газ - стандарт 1.1.4. Газ делали с различными добавками - стандарт 1.1.5.
При сваривании больших толщин используют максимальный режим (максимальный ток) и, если это необходимо, охлаждают некоторые участки - стандарт 1.1.6. В некоторых случаях в шов добавляют экзотермическую смесь и получают локально высокую температуру - стандарт 1.1.8.
Подкласс 1.1 уже использован.
Подкласс 1.2 для прогнозирования не используется.
Рассмотрим класс 2.
Гравитационная сварка - это дуговая сварка, при которой покрытый электрод располагается наклонно вдоль свариваемых кромок, опираясь на них, и по мере расплавления движется под действием силы тяжести или пружины, а дуга перемещается вдоль шва (рис. 8.18). Это решение по стандарту 2.1.1.
Рис. 8.18. Схема гравитационной сварки
1 - заготовка, 2 - сварной шов, 3 - шлак, 4 - дуга, 5 - покрытый электрод, 6 - направляющая, 7 - источник питания.
Воздействие второго поля на дугу или сварочную ванну рассматривались в п. 7.6.4.2.1 - стандарт 2.1.2.
Использование более управляемых полей была показана в п. 7.6.4.2.1 - стандарт 2.2.1.
Тенденция дробления - это использование флюсов, порошковых электродов, защитных газов - стандарт 2.2.2.
Стандарты 2.2.3 -2.2.6 и 2.3.1 были продемонстрированы в п. 7.6.4.2.1.
Измерение термоэлектродвижущей силы осуществляют в паузах между импульсами сварочного тока[440 - А. с. 336 120.] - стандарт 2.3.3.
Подклассы 2.1 - 2.3 использованы полностью, а 2.4 - частично. Использованы стандарты 2.4.1 и 2.4.2.
Рассмотрим развитие систем по классу 3.
Многие из стандартов класса 3 использованы к отдельным элементам сварки, например, к электродам.
Образование би-систем - использование двух электродов.
Сварка неплавящимся электродом использует еще присадочную проволоку - БИ система (рис. 8.19).
Рис. 8.19. Схема сварки неплавящимся электродом
В примере 5.12 (рис. 5.6 б) описано использование многих электродов. Это примеры на стандарт 3.1.1.
Электроды могут быть одинаковые и на них подаваться одинаковый ток. Этим можно добиться большей производительности - сваривается более широкий шов[441 - А. с. 829 794.] или одновременно наплавляется большая площадь на металл.
Примеры на стандарты 3.1.2 -3.1.3 приедены в п. 7.6.4.2.1.
Электродами, сделанными из разных составов металлов можно создавать различные свойства шва, комбинируя их в необходимой последовательности.
Если на электроды подавать различные напряжения и опускать их на различную глубину[442 - А. с. 546 445.], то можно более эффективно обрабатывать швы большой глубины.
Два скрученных электрода - электроды свернуты в один (п. 7.10.3, пример 7.271, рис. 7.195) демонстрирует стандарт 3.1.4. Как мы уже описывали раньше таким электродом можно делать шов более широкий или более глубокий.
Свертывание многих электродов в один осуществляется в порошковом электроде, где могут быть собраны вместе материалы многих электродов. Такой электрод представляет собой оболочку в виде трубки, в которой находится порошкообразный металл.
Использование различных полей и процессов, происходящих при сварке - это стандарт 3.2.1.
Мы выявили состояние развития дуговой сварки по стандартам.
Дальнейшее развитие может идти по стандартам 2.4.3 -2.4.12, частично по стандартам класса 3 и по классу 5.
Прогнозирование удобно проводить по «Таблице применения системы 76 стандартов на решение изобретательских задач» (Приложение 6).
Попробуем использовать стандарт 2.4.8 - динамизация.
Для формирования заданных свойств шва, можно воздействовать на ванну, магнитным полем. Поле может быть переменным.
Стандарт 3.1.2, 3.1.3 - при наличии нескольких электродов напряжения на них могут меняться в процессе сварки, они должны согласовываться между собой формируя необходимую ванну. Напряжения могу подаваться и импульсно.
Стандарт 3.1.4 - свертывание может проводиться и ветруально - много электродом могут работать как единый электрод. Они находятся на расстоянии зоны расплава и работают по программе. По программе на нах подается необходимый ток, и перемещаются в нужном направлении. Электроды объединены программой - программное свертывание.
Стандарт 3.1.5 - к электроду может быть пристроена тепловая труба, которая по программе будет подавать дополнительное тепло или охлаждение. Тепло может передаваться из уже расплавленной ванны.
Стандарт 3.2.1 - на ванну можно воздействовать различными полями: температурным, магнитным, ультразвуковым, электрическим и их сочетанием, при этом может меняться частота, амплитуда и продолжительность воздействия.
Перейдем к рассмотрению стандартов класса 5.
Стандарты 5.1.1.4, 5.1.1.5 и 5.1.1.5 - в местах, где необходимо создавать максимальный нагрев, заранее вводить экзотермическую смесь.
Стандарт 5.1.2 - вместо электрода использовать вторую часть изделия, располагая ее на расстоянии возникновения и стабильного поддержания дуги. К двум частям подводят сварочный ток. Возможно регулирование расстояния между сварными частями. Сварка идет одновременно по всей кромке (рис. 8.20).
Рис. 8.20. Электрод изделие
Стандарт 5.1.3. После сварки необходимо удалять шлак. Это особо неудобно при сварке многослойных швов. Перед наложением нового слоя необходимо очистить от шлака поверхность предыдущего слоя. По стандарту шлак должен сам удалиться. Если накладывать второй слой, перекрывающий первый на
40 -60%, то шлак предыдущего слоя плавится в зоне дуги.
Стандарт 5.2.1, 5.2.3. Использовать имеющееся тепло. Мы уже писали об использовании тепловых труб.
8.6.1.2.2. Прогнозирование с помощью системы законов
Прогнозирование необходимо проводить по всем законам, закономерностям, механизмам и требованиям. Это удобно проводить по таблице приложение 7. Мы продемонстрируем только некоторые из них.
Начнем прогнозирование с закона увеличения степени управляемости и динаминости.
Выпускаемые сварочные автоматы представляют собой автоматизированный процесс. Пока управление осуществляется по проводам и непосредственным образом.
Соответственно в будущем появятся системы управляемые дистанционно и не по проводам.
В автоматах пока присутствует автоматизация, но не кибернетизация.
Пока управление проводится по разомкнутому контуру и реже с обратной связью.
Система должна стать самонастраивающейся, самообучаемой, самоорганизующейся и саморазвивающейся. Возможно, когда-нибудь она станет и самовоспроизводящей.
Динамизированы пока только параметры и то не в полном объеме. Параметры могут значительно динамичней меняться во времени, в структуре и по условию. Это необходимо делать в зависимости от потребностей конкретного потребителя.
В будущих системах для сварки будут динамичными структура, алгоритмы и, возможно, принцип действия. Будут системы, которые по ходу сварки будут использовать разные принципы действия: дуговая сварка, плазменная, лазерная и т. д.
Возможно, будет меняться функция и потребности. Например, сварочный аппарат будет использоваться для удовлетворения и других потребностей. С этой целью должны быть выявлены ресурсы процесса сварки и сварочного аппарата. Так, например, во время сварки выделяется тепло, ультрафиолет и озон. Они могут использоваться для других целей.
Идеализация процесса сварки может быть значительно увеличена.
Идеально, когда дуга сама перемещается без помощи сварщика или специального механизма. В примере 5.12 (п. 5.5.1) были описаны три способа:
- Предложено в разделку шва укладывать зигзагообразный электрод. По мере плавления электрода дуга перемещается сама[443 - А. с. 66 582.] (рис. 5.6 а).
- Вдоль шва ставят электроды на расстоянии не более пятна действия дуги[444 - А. с. 285 740.]. Ток к электродам подключают постепенно. Дуга перемещается от электрода к электроду (рис. 5.6 б). Таким образом, дуга движется, а электроды стоят на месте.
- Самое идеальное решение перемещать только дугу. Решение, осуществляющее перемещение дуги магнитным полем[445 - А. с. 172 932, 221867.].
Еще более идеальное решение отсутствие электрода и отсутствие перемещение дуги.
Если провести функциональное свертывание, то должна остаться только главная функция - соединение с помощью расплавления, т. е. должен быть осуществлен непосредственно нагрев.
Это можно осуществить, если тепло передавать с помощью тепловой трубы. При этом источник нагрева может быть любым, в том числе и дуга, расположенная в удобном месте. Тепло от этой дуги будет полностью использоваться для разогрева шва. Трубы можно расположить по всему шву и ее не нужно будет двигать. С помощью тепловой трубы можно будет регулировать температуру и время нагрева и остывания, обеспечивая необходимые свойства шва. Тепловую трубу можно использовать и в традиционной дуговой сварке. Тогда можно будет эффективнее использовать тепло дуги и расплавленного металла. Рассеянное тепло можно собирать тепловой трубой и передавать его на еще не разогретые участки, предварительно нагревая их и регулировать тепло шва, как было описано.
8.7. Прогноз с помощью системы обобщенных моделей
8.7.1. СТРУКТУРА ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ
ОБОБЩЕННЫЕ МОДЕЛИ[446 - ПЕТРОВ В. СИСТЕМА ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ. - Тель-Авив, 2008. - 66 с.это методология, представляют собой совокупность различных инструментов для анализа, синтеза и прогнозирования систем. Она основывается на технологии инноваций[447 - ПЕТРОВ В. ТЕХНОЛОГИЯ ИННОВАЦИЙ. - Тель-Авив, 2007. - 93 с. ИННОВАЦИЙ. - Развитие инструментов решения изобретательских задач: Сборник трудов конференции. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Вып.2. - СПб.: СПГПУ, 2008, С. 236 -256.], разработанной автором.
Методика «Технология инноваций»(INNOVATION TECHNOLOGY)представляет собой системный подход к улучшению существующих и синтезу новых систем. Она включает систему технологий, представляющую собой последовательность выявления ЦЕЛЕЙ, ПОТРЕБНОСТЕЙ, ФУНКЦИЙи СИСТЕМ.
Рассмотрим структуру обобщенных моделей:
1. МОДЕЛИ ДЛЯ АНАЛИЗА СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
1.1. ВЫЯВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ.
1.2. ВЫЯВЛЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ СИСТЕМЫ.
1.3. УСТРАНЕНИЕ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ.
1.4. ВЕРИФИКАЦИЯ РЕШЕНИЙ.
2. МОДЕЛИ ДЛЯ СИНТЕЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СИСТЕМ
2.1. МОДЕЛЬ ЦЕЛЕЙ СИСТЕМЫ.
2.2. МОДЕЛЬ ПОТРЕБНОСТЕЙ СИСТЕМЫ.
2.3. Модель функций системы.
2.4. Модель структуры системы.
2.5. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ, ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ.
2.6. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ.
2.7. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МОДЕЛИ, МИНИМИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ И ЕЕ ВЕРИФИКАЦИЯ.
Прогнозирование с помощью обобщенный моделей включает все рассмотренные ранее виды анализа, и дополнительно анализ потребностей и функций.
Алгоритм использования обобщенных моделей изображен на
рис. 8.21.
1. Если выбрана задача «АНАЛИЗ СИСТЕМЫ» (КЛАСС 1), то ее следует уточнить:
1.1. Если задача состоит в ПОСТРОЕНИИ МОДЕЛИ существующей системы, то следует использовать ГРУППУ 1.1, где определяют: структуру системы и цели ее построения:
1.1.1. Определение структуры системы (подгруппа 1.1.1) осуществляют путем выявления ее компонентов, функций и связей.
1.1.2.ЦЕЛИ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ (ПОДГРУППА 1.1.2). ГЛАВНУЮ ЦЕЛЬ ОПРЕДЕЛЯЮТ, ЧТОБЫ ВЫЯВИТЬ ВЫПОЛНЯЕТ ЛИ СИСТЕМА ПОСТАВЛЕННУЮ ЦЕЛЬ.
1.2. Если необходимо ВЫЯВИТЬНЕДОСТАТКИ существующей системы, то следует использовать ГРУППУ 1.2, где определяют:
1.2.1. недостатки системы (подгруппа 1.2.1),
1.2.2. первопричины недостатков (подгруппа 1.2.2). Первопричины выявляются с помощью методик:
1.2.2.1. ВыявлениеПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ (ППС).
1.2.2.2. ЦЕПОЧКА ПРОТИВОРЕЧИЙ с использованием логики АРИЗ.
1.3. Если нужно УСТРАНИТЬ НЕДОСТАТКИ существующей системы, то следует использоватьГРУППУ 1.3, где описаны способы устранения недостатков (модели устранения недостатков).
1.4. Если нужно ПОСТРОИТЬ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ,ОПРЕДЕЛИТЬ ЕЕ НЕДОСТАТКИ и УДАЛИТЬ ИХ, то следует использовать ГРУППЫ 1.1 -1.3.
2. Если выбрана задача СИНТЕЗ СИСТЕМ (КЛАСС 2), то ее следует уточнить:
2.1. Если нужно осуществить СИНТЕЗ, то используют ГРУППЫ 2.1 -2.5.На этом этапе определяют:
2.1.1. Модель целей.
2.1.2. Модель потребностей.
2.1.3. Модель функций.
2.1.4. Модель структуры системы.
2.2. Если нужноУЛУЧШИТЬ СИСТЕМУ, то используют ГРУППУ 2.4. При этом используют законы развития систем и ресурсы.
2.3. Если нужно осуществитьПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ НОВОЙ СИСТЕМЫ, то используют ГРУППУ 2.6.
2.3.1. При ЭКСПРЕСС-ПРОГНОЗЕ используют законы развития систем и ресурсы (подгруппа 2.4.4).
2.3.2. Для проведения полного прогноза практически используется весь класс 2.
3. После проведения анализа или синтеза требуется осуществить ВЕРИФИКАЦИЮ модели. Для этого используют ГРУППУ 2.7.
Рис. 8.21. Алгоритм применения обобщенных моделей
Обобщенные модели описывают алгоритмы для АНАЛИЗА существующих систем, СИНТЕЗА новых СИСТЕМ, ПРОГНОЗИРОВАНИЯ их развития, РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ.
8.7.2. ПРИМЕНЕНИЕ ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ АНАЛИЗА СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ
КЛАСС 1 предназначен для АНАЛИЗА СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ. В процессе анализа выявляют структуру,функциональность и принцип действия системы, определяют и устраняют ее недостатки.
Алгоритм использования обобщенных моделей для анализа существующих систем показан на рис. 8.22. Опишем его.
1. Первоначально определяют ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ.
1.1. Если необходимо определить СТРУКТУРУ СИСТЕМЫ и ПРИНЦИП ЕЕ ДЕЙСТВИЯ, то используют ГРУППУ 1.1.
1.2. Если необходимо ВЫЯВИТЬНЕДОСТАТКИ существующей системы, то используют ГРУППУ 1.2.
1.3. Если нужно УСТРАНИТЬ ВРЕДНЫЕ ФАКТОРЫ существующей системы, то используютГРУППУ 1.3.
1.4. Если необходимо провести полный анализ, то следует использовать ГРУППЫ 1.1 -1.3.
2. Определение СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ и ПРИНЦИПА ЕЕ ДЕЙСТВИЯ проводится с помощью моделей ПОДГРУПП 1.1.1 и 1.1.2 в следующей последовательности:
2.1. Определение структуры системы (ПОДГРУППА 1.1.1).
2.1.1. Определение компонентов системы (подподгруппа 1.1.1.1).
2.1.2. Определение функций системы (подподгруппа 1.1.1.2).
2.1.3. Определение связей и влияний (подподгруппа 1.1.1.3).
2.1.3.1. Определение связей между компонентами.
2.1.3.1.1. Определение полезности связей между компонентами:
2.1.3.2. Определение связей между системой, надсистемой и окружающей средой.
2.1.3.2.1. Определение полезности связей между системой, надсистемой и окружающей средой.
2.2. Определение цели построения системы (ПОДГРУППА 1.1.2).
2.2.1. Определить ГЛАВНУЮ ЦЕЛЬ СИСТЕМЫ (ПОДГРУППА 1.1.2.1).
2.2.2. Определить ВЫПОЛНЯЕТ ЛИ СИСТЕМА ПОСТАВЛЕННУЮ ЦЕЛЬ (ПОДГРУППА 1.1.2.2).
3. Выявление НЕДОСТАТКОВ СИСТЕМЫ проводится с помощью моделей ПОДГРУПП 1.2.1 и 1.2.2 в следующей последовательности:
3.1. Выявление НЕДОСТАТКОВ СИСТЕМЫ (подгруппа 1.2.1).
3.2. Определение ПЕРВОПРИЧИН НЕДОСТАТКОВ(подгруппа 1.2.2) с помощью методик:
3.2.2. ВыявлениеПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ (ППС) - ПОДГРУППА 1.2.1.1.
3.2.3.ЦЕПОЧКА ПРОТИВОРЕЧИЙ: АДМИНИСТРАТИВНОЕ(АП) - ТЕХНИЧЕСКОЕ (ТП) - ФИЗИЧЕСКОЕ (ФП) с использованием ЛОГИКИ АРИЗ - (ПОДГРУППА 1.2.1.2).
4.УСТРАНЕНИЕ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ проводится с помощью моделей ПОДГРУПП 1.3.1 -1.3.9.
Рис. 8.22. Алгоритм применения обобщенных моделей для анализа существующих систем
8.7.3. ПРИМЕНЕНИЕ ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ СИНТЕЗА НОВЫХ СИСТЕМ
КЛАСС 2 предназначен для СИНТЕЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НОВЫХ СИСТЕМ. В данном разделе рассмотрим синтез новых систем. В процессе синтеза последовательно строят МОДЕЛИ ЦЕЛЕЙ, ПОТРЕБНОСТЕЙ, ФУНКЦИЙ,СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ,а такжевыбирают и ВЕРИФИЦИРУЮТокончательную модель системы. Модели строятся по определенной технологии.
Алгоритм использования обобщенных моделей для синтеза новых систем показан на рис. 8.23. Опишем его.
1. Построение модели целей (группа 2.1).
1.1. Определение иерархии целей (подгруппа 2.1.1).
1.1.1. Определение супер цели.
1.1.2. Определение генеральной цели.
1.1.3. Определение главной цели.
1.2. Определение других видов целей (подгруппа 2.1.2).
1.2.1. Определение альтернативных целей.
1.2.2. Определение инверсных целей.
1.2.3. Определение дополнительных целей.
1.3. Обеспечение полноты целей (подгруппа 2.1.3). Набор необходимых целей.
2. Построение модели потребностей (группа 2.2).
2.1. Определение иерархии потребностей (подгруппа 2.2.1).
2.1.1. Определение супер потребности.
2.1.2. Определение генеральной потребности.
2.2. Определение других видов потребностей (подгруппа 2.2.2).
2.2.1. Определение альтернативных потребностей.
2.2.2. Определение инверсных потребностей.
2.2.3. Определение дополнительных потребностей.
2.3. Обеспечение полноты потребностей (подгруппа 2.2.3). Набор необходимых потребностей.
2.4. Разработка и прогноз новых потребностей. Использование законов развития потребностей
2.4.1. Идеализация потребностей.
2.4.2. Динамизация потребностей.
2.4.3. Согласование потребностей.
2.4.4. Объединение потребностей.
2.4.5. Специализация потребностей.
2.4.6. Разработка новых потребностей.
3. Построение модели функций (группа 2.3).
3.1. Определение иерархии функций (подгруппа 2.3.1).
3.1.1. Определение супер функции.
3.1.2. Определение генеральной функции.
3.1.3. Определение главной функции.
3.2. Определение других видов функций (подгруппа 2.3.2).
3.2.1. Определение альтернативных функций.
3.2.2. Определение инверсных функций.
3.2.3. Определение дополнительных функций.
3.3. Обеспечение функциональной полноты (подгруппа 2.3.3). Набор необходимых функций.
3.4. Прогноз новых функций. Использование законов развития функций.
3.4.1. Идеализация функций.
3.4.2. Динамизация функций.
3.4.3. Согласование функций.
3.4.4. Свертывание и развертывание функций.
4. Построение модели структуры (группа 2.4).
4.1. Определение иерархии системы (подгруппа 2.4.1).
4.1.1. Определение наднадсистемы.
4.1.2. Определение надсистемы.
4.1.3. Определение системы.
4.1.4. Определение подсистем.
4.2. Определение других способов выполнения систем (подгруппа 2.4.2).
4.2.1. Определение альтернативных способов.
4.2.2. Определение инверсных способов.
4.2.3. Определение дополнительных способов.
4.3. Обеспечение жизнеспособности системы (подгруппа 2.4.3).
4.3.1. Полнота частей системы.
4.3.2. Избыточность частей системы.
4.3.3. Обеспечение потоков.
4.4. Увеличение эффективности системы (подгруппа 2.4.4). Использование законов эволюции систем и ресурсов.
4.4.1. Идеализация систем.
4.4.2. Равномерность развития частей системы.
4.4.3. Динамизация систем.
4.4.3.1. Изменение степени связанности.
4.4.3.2. Переход к более сложным и энергонасыщенным формам движения.
4.4.4. Вепольный синтез.
4.4.5. Управляемость системы.
4.4.6. Согласование.
4.4.7. Переход на микро и макро уровни.
4.4.8. Переход в над- и подсистему.
4.4.9. Развитие системы в пространстве.
4.4.10. Применение ресурсов.
5. Синтез систем на измерение, обнаружение и управление (группа 2.5).
6. Окончательный выбор модели системы, минимизация ее элементов и верификация модели.
6.1. Окончательный выбор модели.
6.2. Минимизация элементов модели системы.
6.3. Верификация модели системы.
Рис. 8.23. Алгоритм применения обобщенных моделей для синтеза новых систем
8.7.4. ПРИМЕНЕНИЕ ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
Общий алгоритм прогноза показан на рис. 8.24.
Прогноз развития систем можно осуществлять по усеченной (ЭКСПРЕСС-ПРОГНОЗ)и полной программе (УГЛУБЛЕННЫЙ ПРОГНОЗ).
Технология проведения экспресс-прогноза была описана выше (пп. 8.3, 8.4).
При ЭКСПРЕСС-ПРОГНОЗЕв основном используют ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.
Алгоритм проведения экспресс-прогноза приведен на рис. 8.23.
Опишем алгоритм.
1. Провести прогноз по каждому из ЗАКОНОВ (ПОДГРУППЫ 2.4.4.1 -2.4.4.11).
2.СОГЛАСОВАТЬ РЕШЕНИЯ, полученные при использовании разных законов.
3. Использовать РЕСУРСЫдля улучшения (идеализации) решений.
4. РАЗРЕШИТЬ ПОЯВИВШИЕСЯ ПРОТИВОРЕЧИЯ.
5. ВЕРИФИЦИРОВАТЬ полученные решения и тенденции развития.
Кроме того, может проводиться прогноз с помощью системы стандартов на решение изобретательских задач (п. 8.4.2).
ПОЛНЫЙ ПРОГНОЗвключает компоненты:
1. Провести прогноз по каждому из ЗАКОНОВ (ПОДГРУППЫ 2.4.4.1 -2.4.4.11).
2.СОГЛАСОВАТЬ РЕШЕНИЯ, полученные при использовании разных законов.
3. Использовать РЕСУРСЫдля улучшения (идеализации) решений.
4. РАЗРЕШИТЬ ПОЯВИВШИЕСЯ ПРОТИВОРЕЧИЯ.
5. ВЕРИФИЦИРОВАТЬ полученные решения и тенденции развития.
В общем виде АЛГОРИТМ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛНОГО ПРОГНОЗА изображен на рис. 8.25. Опишем этот алгоритм.
1. Построение МОДЕЛЕЙ СИНТЕЗА ЦЕЛЕЙ, ПОТРЕБНОСТЕЙи ФУНКЦИЙ.
2. Анализ развития системы по S-КРИВОЙ.Определение этапа развития системы (п. 8.3.1).
3.АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ПО ЗАКОНАМ РАЗВИТИЯ. Определение степени использования каждого из законов(п.8.3.2).
4.СИНТЕЗ НОВЫХ СИСТЕМ ПО ЗАКОНАМ. Проведение прогноза по законам развития систем и использование ресурсов, так же, как и приЭКСПРЕСС-ПРОГНОЗЕ.Выявление общих тенденций развития системы.Определение перспективных решений.Построение патентного забора.
5.ВЫЯВЛЕНИЕ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ДАННОЙ ОБЛАСТИ ЗНАНИЙ. Анализ патентной и технической литературы.
6. СРАВНЕНИЕ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯпо пп. 4 и 5.
7. Разрешение противоречий и РАЗРАБОТКА ОКОНЧАТЕЛЬНОГО ПРОГНОЗА.
8. ВЕРИФИКАЦИЯ ПРОГНОЗА.
Рис. 8.24. Алгоритм применения обобщенных моделей для прогнозирования новых систем
Рис. 8.25. Алгоритм применения обобщенных моделей для проведения экспресс-прогноза
Рис. 8.26. Алгоритм применения обобщенных моделей для проведения полного прогноза
При прогнозировании систем на измерение, обнаружение и систем управления существует некоторая особенность.
Помимо описанных выше, полного и экспресс-прогноза необходимо учитывать группу 2.5. Этот алгоритм показан на рис. 8.27:
1. Первоначально определяют возможность использования обходных путей (подгруппа 2.5.1).
1.1. Вместо обнаружения и измерения - изменение систем.
1.2. Использование моделей (копий).
1.3. Измерение - два последовательных обнаружения.
2. Синтез измерительных систем (подгруппа 2.5.2).
2.1. «Измерительный» веполь.
2.2. «Измерительный» комплексный веполь.
2.3. «Измерительный» сложный веполь.
2.3.1. «Измерительный» цепной веполь.
2.3.2. «Измерительный» двойной веполь.
2.3.2. «Измерительный» смешанный веполь.
2.4. «Измерительные» динамические веполи (см. п. 2.4.4.3).
2.4.1. Динамизация вещества (см. п. 2.4.4.3.1), в т.ч. использование «умных» веществ при измерении.
2.4.2. Динамизация поля (см. п. 2.4.4.3.2).
2.4.3. Сочетание веществ и полей.
2.4.4. Динамизация структуры.
2.5. Согласование веществ, полей и структуры при измерении.
3. Направления развития измерительных систем (подгруппа 2.5.3).
3.1. Переход к би- и полисистемам.
3.2. Переход от аналогового к цифровому измерению.
3.3. Переход от непосредственного измерения к косвенному (измерению по модели), от измерения одного параметра к комплексному измерению совокупности взаимосвязанных параметров.
3.4. Переход от измерения величины к измерению ее производных, интегралов и их суммарных величин.
4. Устранение вредных связей при измерении и обнаружении (подгруппа 2.5.4).
4.1. Переход от измерения величины к измерению ее производных, интегралов и их суммарных величин.
5. Направления развития систем управления (подгруппа 2.5.2).
5.1. Переход от неуправляемой системы к управлению по отклонениям.
5.2. Переход к системе с обратной связью.
5.2.1. Изменение обратной связи.
5.3. Переход к адаптивной системе.
5.3.1. Адаптация параметров системы.
5.3.2. Адаптация структуры.
5.3.3. Адаптация по идеальной модели.
5.4. Переход к самообучающейся системе.
5.5. Переход к самоорганизующейся системе.
5.5. Переход к саморазвивающейся системе.
5.6. Переход к самовоспроизводящей системе.
Рис. 8.27. Алгоритм применения обобщенных моделей для проведения прогноза систем на измерение, обнаружение и управление
8.8. Выводы
Прогнозирование может быть поверхностное (экспресс-прогноз) и углубленное.
Для прогнозирования могут использоваться системы законов развития технических систем и стандартов на решение изобретательских задач или обобщенные модели.
Заключение
В работе подробно рассмотрена история развития технических систем и представлены система законов развития объектов и методика прогнозирования развития технических систем, разработанные автором.
Техника должна развиваться СИСТЕМНО. В работе описывается понятие СИСТЕМНОСТЬ и требования к разработке системных объектов (см. п. 2.2). Развитие систем должно подчиняться этим требованиям.
Законы развития разделены на: всеобщие, общие и специальные.
К ВСЕОБЩИМ ЗАКОНАМ развития систем мы относим законы диалектики и закон S-образного развития; к ОБЩИМ - законы развития потребностей и изменения функций, а СПЕЦИАЛЬНЫЕ - это законы развития технических систем.
Все эти законы взаимосвязаны и очень важны как для развития мышления, так и для развития технических систем.
Среди законов развития систем особое место занимает закон увеличения степени идеальности. Развитие техники приводит к тому, что системы становятся все более ИДЕАЛЬНЫЕ и СИСТЕМНЫЕ. Все остальные законы развития помогают осуществить это.
Вклад автора
1. Разработана система законов развития систем, включающая всеобщие, общие и специальные законы.
1.1.ВСЕОБЩИЕ ЗАКОНЫ: законы диалектики, закон S-образного развития.
1.1.1. Автор впервые в системе ТРИЗ (в 1975 г.)[448 - Работа была опубликована в Жуков Р. Ф., Петров В. М. Современные методы научно-технического творчества (на примере предприятий судостроительной промышленности). Учебное пособие. - Л.: ИПК СП, 1980. - С. 53 -56.] ввел в обучение законы диалектики на технических примерах.
1.1.2. Закон S-образного развития заимствованы у других авторов.
В лини жизни систем, разработанной Г. Альтшуллером, автор внес график «расходы на маркетинг».
1.2. ОБЩИЕ ЗАКОНЫ: законы развития потребностей (п. 4) и изменения функций (п. 5).
1.3.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ: автор предлагает законы развития технических систем, многие из которых относятся также к антропогенным (искусственным) системам.
2. Введено и определено понятие «системности» и требований, предъявляемых к объекту исследования для обеспечения его системности (п. 2.2).
2.1. Определена закономерность увеличения степени системности.
2.2. Высказано предположение, что закономерность увеличения степени системности должна перерасти в надзакон развития искусственных систем.
3. Разработана структура искусственных систем, которая включает надзакон - закон увеличения степени системности, нацеленный на улучшение соответствия системы ее предназначению, на увеличение жизнеспособности (увеличение работоспособности и конкурентоспособности), на уменьшение отрицательного влияния системы на окружение и учету законов эволюции при развитии системы. Выполнение закона осуществляется двумя группами законов, разработанных автором:
3.1.ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ (п. 6). Эта группа законов нацелена на обеспечение соответствия системы ее предназначению и работоспособности.
3.1.1.ЗАКОН ПОЛНОТЫ И ИЗБЫТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ (п. 6.2):
3.1.1.1. Закон полноты системы (п. 6.2.1);
Закон полноты системы говорит о минимально необходимых частях системы, к которым автор относит: рабочий орган (исполнительный элемент); источник и преобразователь вещества, энергии и информации[449 - В отличие от Г. Альтшуллера введены понятия «источник и преобразователь вещества, энергии и информации», а также «связи». Источник у Г. Альтшуллера не рассматривался, преобразователь у Г. Альтшуллера - это двигатель (частично под преобразователем можно понимать и трансмиссию), связи у Г. Альтшуллера - это трансмиссия. Двигатель в основном рассматривается, как преобразователь энергии (частично его можно рассматривать для некоторых типов двигателей и, как преобразователь вещества). Преобразование вещества и информации у Г. Альтшуллера не рассмотрено.]; связи; систему управления.
3.1.1.2. Закон избыточности системы (п. 6.2.2).
Закон избыточности соответствует закону Парето (20/80).
3.1.2.ЗАКОН ПРОВОДИМОСТИ ПОТОКОВ (п. 6.3).
Закон проводимости потоков рассматривает проводимость вещества, энергии и информации[450 - У Г. Альтшуллера этот закон представлен частично, как «закон энергетической проводимости системы».].
3.1.3.ЗАКОН МИНИМАЛЬНОГО СОГЛАСОВАНИЯ (п. 6.4).
Закон минимального согласования говорит о минимальном согласовании функций, принципа действия, частей, структуры и параметров системы[451 - У Г. Альтшуллера этот закон рассмотрен частично, как «закон согласование ритмики частей системы».].
3.2.ЗАКОНЫ ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ(п. 7). Эта группа законов нацелена на увеличении степени идеальности.
Разработана иерархическая структура законов эволюции системы, которая включает: надзакон, законы, закономерности или тенденции, механизмы исполнения, тенденцию, анти-тенденцию.
С учетом анти-тенденций, автор изменил название законов. «Увеличение и уменьшение» названо «изменение».
3.2.1.ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ (увеличение и уменьшение идеальности):
3.2.1.1. Закон увеличения степени идеальности (п. 7.2).
Закон был предложен в 1977 году Г. Альтшуллером. Автор впервые в ТРИЗ высказал мнение, что этот закон является надзаконом. В дальнейшем это мнение было принято в ТРИЗ. Автор уточнил закон, а именно:
1) Уточнил определение закона (п. 7.2.2);
2) Ввел понятие степеней идеальности (п. 7.2.3):
- появляться в нужный момент в нужном месте;
- самоисполнение;
- идеальная система - это функция;
- функция становится не нужной (высшая степень идеальности; введена автором).
3) Уточнил формулу показателя степени идеальности системы (см. п. 7.2.4)[452 - Формулу степени идеальности ввел Б. Злотин. Она представляла соотношение числа полезных функций, выполняемых системой к сумме затрат плюс нежелательные эффекты.]. Ввел качество функций и коэффициенты согласования, чтобы сделать показатель безразмерным;
4) Разработал способы и виды идеализации (п. 7.2.5);
5) Уточнил понятие идеального вещества (п. 7.2.6):
- вывел формулу идеального вещества;
- предложил в качестве идеального вещества применять «умное» вещество. Автор уточнил понятие умного вещества, под которыми понимается не только «умные» материалы, но и некоторые устройства (см. п. 7.2.6);
6) Ввел понятие идеальной формы (см. п. 7.2.7). Дал определение идеальной формы;
7) Разработал пути идеализации (п. 7.2.7);
8) Ввел понятие идеального процесса (п. 7.2.8):
- дал определение идеального процесса;
- вывел формулу увеличения степени идеальности процесса;
- разработал способы идеализации процесса.
3.2.1.2. Закон уменьшения степени идеальности:
- введено понятие анти-идеальности (п. 7.2.10);
- выведена формула увеличения степени анти-идеальности процесса.
3.2.2.ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ
3.2.2.1. В 1973 году автор определил закон увеличение степени управляемости систем. В дальнейшем закон был уточнен (п. 7.4.2). Дано определение закона. Разработаны закономерности и линии развития этого закона:
- общая тенденция (рис. 7.55);
- уточнен закон вытеснение человека из системы
- (рис. 7.56)[453 - Этот закон ввел Б. Злотин.]. Введены этапы механизация, автоматизация и кибернетизация (интеллектуализация);
- разработана линия (тенденция) перехода от неуправляемой к управляемой системе рис. 7.57).
3.2.2.2. К закону увеличения степени управляемости автор добавил закон увеличения степени динамичности[454 - Понятие динамичности в ТРИЗ внес Г. Альтшуллер в виде приема устранения технического противоречия 15. Принцип динамичности.]. Появился совместный закон «закон увеличения степени управляемости и динамичности». Показана взаимосвязь законов. Уточнен закон увеличения степени динамичности (п. 7.4.3):
- дано определение закона;
- разработаны способы динамизации;
- описаны следствия из закона.
3.2.2.3. Определено общее направление изменения степени управляемости и динамичности:
- изменения степени вепольности (см. п. 4);
- изменения управляемости веществом, энергией и информацией.
3.2.3. ЗАКОН ПЕРЕХОДА СИСТЕМЫ НА МИКРОУРОВЕНЬ И НА МАКРОУРОВЕНЬ:
3.2.3.1. Закон перехода системы с макроуровня ни микроуровень разработан Г. Альтшуллером. Автор полностью использовал его в своей системе законов;
3.2.3.2. Закон перехода на макроуровень введен автором (п. 7.8.3).
Определены тенденции изменения параметров системы и условия применения этого закона.
3.2.4.ЗАКОН ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ И (ИЛИ) ПОДСИСТЕМУ:
3.2.4.1. Закон перехода системы в надсистему разработан
Г. Альтшуллером. Автор полностью использовал его в своей системе законов;
3.2.4.2. В закон перехода системы в надсистему автор добавил возможность перехода к многофункциональной системе.
3.2.4.3. Закон перехода в подсистему введен автором (п. 7.9.3);
3.2.4.4. Определены условия, использования каждого из законов.
3.2.5.ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ - РАССОГЛАСОВАНИЯ:
3.2.5.1. Закон согласования в виде, издложенным в данной книге, предложен автором;
3.2.5.2. Автор разработал пути более эффективного согласования-рассогласования структуры: элементов (п. 7.10.3.1) и связей (п. 7.10.3.2); параметров (п. 7.10.4.1);
3.2.5.3. Автор использовал закономерность согласования ритмики, разработанную Г. Альшуллером и незначительно усовершенствовал ее, предложил некоторые пути согласования ритмики (п. 7.10.4.2).
3.2.6.ЗАКОН СВЕРТЫВАНИЯ - РАЗВЕРТЫВАНИЯ:
3.2.6.1. Закон предложен Г. Альтшуллером, Б. Злотиным и Ю. Саламатовый. Автор предложил формулировку закона и закономерностей свертывания и развертывания (п. 7.1.2);
3.2.6.2. Автором сформулированы правила свертывания (п. 7.1.2);
3.2.6.3. Автор предложил использовать МОНО-БИ-ПОЛИ свертывание для развертывания, а также - последовательность и этапы развертывания систем (п. 7.11.4).
3.2.7.ЗАКОН СБАЛАНСИРОВАННОГО РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.
4. Закон увеличения степени вепольности предложен Г. Альтшуллером.
4.1. Автор рассматривает это, как закономерность изменения степени вепольности, включающую увеличение и уменьшение степени вепольности).
4.2. В закономерности увеличения степени вепольности автор описал общую тенденцию (п. 7.7, рис. 7.154).
4.3. В структуру веполя, помимо комплексных веполей введено понятие сложный веполь, которое включает цепной и двойной веполи, введенные Г. Альтшуллером, и смешанный веполь, введенный автором.
4.4. Уточнено понятие форсированного веполя, представив его три составляющие. Автор ввел понятия форсированного вещества, форсированного поля и форсированной структуры.
4.5. Форсирование вещества подчиняется закономерности изменения управляемости веществом (п. 7.5), разработанной автором. Она включает:
4.5.1. Использование «умных» веществ;
4.5.2. Изменение степеней свободы;
4.5.3. Изменение концентраций вещества;
4.5.4. Изменение степени дробления;
4.5.5. Переход к КПМ;
4.5.6. Увеличение степени пустотности, предложенную Г. Альтшуллером..
4.6. Тенденция увеличения степени дробления была разработана автором в 1973 году[455 - Петров В. М. Тенденция дробления объектов. - Л., 1973, 8 с. (рукопись).] (рис. 7.85).
4.6.1. К 1974 году были введены:
4.6.1.1. «Комбинации», «пена» и «эффекты» (рис. 7.86);
4.6.1.2. Детально описано понятие «пена» (п. 7.5.3.11);
4.6.1.3. Переходы от монолитного к гибкому состоянию и от гибкого к порошкообразному состоянию (рис. 7.89, 7.90, 7.100). Детально описаны каждое из этих состояний, а также переходы:
- переход от твердого к гибкому состоянию (п. 7.5.3.2);
- переход от гибкого к порошкообразному (п. 7.5.3.4).
4.6.1.4. Переходы к КПМ (рис. 7.86).
4.6.2. Автор выявил и тенденцию уменьшение степени дробления (п. 7.5.4).
4.7. Автор усовершенствовал тенденцию перехода к КПМ.
4.7.1. Впервые тенденция перехода к пористым материалам была высказана Г. Альтшуллером в приеме 31. Применение пористых материалов:
4.7.1.1. Выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т. п.);
4.7.1.2. Если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом.
4.7.2. Дальнейшее развитие этой тенденции Г. Альтшуллер предложил в стандарте 2.2.3. Переход к капиллярно-пористому веществу. Переход этот осуществляется по линии: «сплошное вещество - сплошное вещество с одной полостью - сплошное вещество со многими полостями (перфорированное вещество) - капиллярно-пористое вещество - капиллярно-пористое вещество с определенной структурой (и размерами) пор». По мере развития этой линии увеличивается возможность размещения в полостях-порах жидкого вещества и использования физических эффектов[456 - Заметим, что в приеме 31 говорилось «заполнить поры каким-то веществом», не указывая его агрегатное состояние.].
4.7.3. Рябкин И. П.[457 - РЯБКИН И. П. КПМ - вещество умное. - Магический кристалл физики. - Дерзкие формулы творчества / (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. - (Техника-молодежь-творчество), С. 159 -165. описал разнообразные возможности использования КПМ, но не описал единую цепочку.
4.7.4. Саламатов Ю. П.[458 - САЛАМАТОВ Ю. Система развития законов техники. - Шанс на приключение / Сост. А.Б.Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 115 -122. повторил, предложенную Г. Альтшуллером структуру, добавив цеолиты и гели, вместо жидкого вещества в порах, написал «другое» вещество и убрал использования физических эффектов. Его лини представляла: «сплошное - сплошное с одной полостью - перфорированное вещество - КПМ - КПМ с определенной структурой - КПМ, в порах другое вещество - цеолиты, гели»[459 - Цеолиты и гели - это примеры микро-КПМ. Имеются и другие микро-КПМ.].
4.7.5. Автор, под влиянием приема 31. Применение пористых материалов, сформулировал закономерность использования КПМ[460 - ПЕТРОВ В. М. Закономерность использования капиллярно-пористых материалов. Материалы для преподавателей и разработчиков. Л:, 1981, 7 с.]. Она представляла цепочку: сплошное вещество (твердое или гибкое) - вещество с большими полостями - пористое вещество - пористое вещество, заполненное другим веществом - использование капиллярных эффектов[461 - Автор докладывал об этой закономерности на учебном семинаре, проводимом совместно с Г. Альтшуллером в ИПКцветмета, в Свердловске в апреле 1982 г. на примере развития автомобильных шин (п.7.5.5.2). На этом семинара в качестве стажера присутствовал Ю. П. Саламатов.].
4.7.6. В 1985 году автор после знакомства со стандартом 2.2.3 внес изменения в эту линию, используя закон перехода на микроуровень и указатель физических эффектов. Был добавлен переход к микрокапиллярам (микро-КПМ) и использование других эффектов (физических, химических, геометрических).
4.7.7. В 1991 -1993 годах автор вернулся к этой закономерности и сформулировал ее в виде, изложенном в п. 7.55. Она была опубликована позже в 2001[462 - VLADIMIR PETROV. The Laws of System Evolution. TRIZ Futures 2001. 1^st^ ETRIA Conference 2001. - The TRIZ Journal и 2002[463 - ПЕТРОВ В. Закономерность перехода к капиллярно-пористым материалам. -Тель-Авив, 2002.годах:
4.7.7.1. Разработана полная структура этой закономерности
(рис. 7.126 и 7.127);
4.7.7.2. Описаны вещества, которыми могут быть заполнены полости и какие их физических, химических и геометрических эффектом могут быть применены на каждой из стадий (п. 7.5.5.1).
4.8. Форсирование поля подчиняется закономерности изменения управляемости энергией и информацией (п. 7.6), разработанной автором. Автор описал формулировку закономерности (п. 7.6.1), которая включает тенденции:
4.8.1. Изменение концентрации энергии и информации;
4.8.2. Перехода к более управляемым полям:
4.8.2.1. Замена вида поля (автором разработана подробная последовательность замены поля, изложенная в Приложении 4);
4.8.2.2. Переход к МОНО-БИ-ПОЛИ полям;
4.8.2.3. Динамизация полей.
4.8.3. Описаны механизмы увеличения управляемости энергией и информацией (рис. 7.135).
4.8.4. Показаны пути концентрации энергии (п. 7.6.2) и информации (7.6.3).
4.8.5. Автор разработал последовательность замены вида поля на более управляемое (п. 7.6.4.1 и рис. 7.138, 7.139).
4.8.6. Переход поля от МОНО к БИ и ПОЛИ, разработан автором
(п. 7.6.4.2).
4.8.7. Автор разработал последовательность динамизации полей (п. 7.6.4.3).
4.8.8. Автор вывел тенденцию уменьшения концентрации энергии и информации (п. 7.6.5).
4.9. Автор выявил тенденцию уменьшения степени вепольности
(п. 7.7.4).
4.10. Автор адаптировал вепольный анализ для информационных систем (п. 7.7.5).
4.11. Автор разработал новую структуру веполя и тенденции его развития (п. 7.7.6). Введен еще один компонент - знание, что позволило включить более широкий спектр систем, в т. ч. информационные.
5. Автор предложил рекомендации в каком случае использовать тренд, в каком анти-тренд, а в каком в случае их вместе.
6. В 1973 году автор предложил ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВА:
6.1. Первоначально на основании приемов 17 перехода в другое измерение и 7 матрешки, автор предложил линию перехода от точки к линии, от линии к плоскости, от плоскости к объему и использование внутреннего объема.
6.2. Далее автор уточнил последовательность каждого из переходов.
6.3. В 1974 году автор предложил анти-тренд.
6.4. В конце 1990-х начале 2000-х годов автор добавил динамизацию объема - 4D (изменения объема во времени или по условию).
6.5. В 2007 автор добавил в тренд понятие псевдо-объема и 4D псевдо-объема, а в анти-тренд псевдо-точку (п. 7.13).
7. Автор показал возможности использования законов.
7.1. Помимо общеизвестного применения для прогнозирования развития будущих систем, автор показал, что законы можно использовать для:
- анализа уровня развития системы;
- анализа полученного решения;
- выявления задачи;
- развития эволюционного мышления.
8. Для прогнозирования развития систем, автор разработал специальную методику, включающую всю систему законов, системный анализ и синтез и систему поиска информации (п. 8).
Приложения
Приложение 1. Развитие телефона и телефонной связи
П1.1. Развитие проводного телефона
Кривая развития проводного телефона изображена на рис. П1.1.
Рис. П1.1. S-образная кривая развития телефона
Где
P - параметр системы.
В качестве параметра «Р» на S -образной кривой развития телефона могут быть разные параметры, например, качество передаваемого звука, дальность связи, пропускная способность каналов связи и т. д. Так под качеством звука можно понимать степень приближения к реальному звуку.
ЭТАП I. РАЗВИТИЕ ТЕЛЕФОНА
ПРИМЕР П1.1. ПЕРВЫЙ ПАТЕНТ
14 февраля 1876 г. Александр Грэхем Белл подал заявку на изобретение телефона, а 7 марта 1876 г. ему был выдан патент США 174 465. Телефонный аппарат А. Белла изображен на рис. П1.2.
Рис. П1.2. Телефонный аппарат А. Белла
ПРИМЕР П1.2. УГОЛЬНЫЙ МИКРОФОН
4 марта 1877 г американский изобретатель Эмиль Берлинер (Emile Berliner) получил патент на угольный микрофон (рис. П1.3), а также патент на применение в телефонии принципа неплотных контактов и индукционной катушки. Впоследствии он продал патент за $50 000 компании Bell Telephone, куда он был принят на работу в качестве главного специалиста по телефонной технике.
Рис. П1.3. Угольный микрофон Э. Берлинера. 14 апреля 1887 г.
ПРИМЕР П1.3. ПЕРВАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СТАНЦИЯ
25 января 1877 г в Нью-Хевен (штат Коннектикут, США) компания Bell Telephone построила первую телефонную станцию.
Таким образом, были созданы все минимально необходимые части для работы телефона.
ЭТАП II. РАЗВИТИЕ ТЕЛЕФОНА
В 1878 Г.:
ПРИМЕР П1.4. МИКРОФОН С УГОЛЬНОЙ ПАЛОЧКОЙ
Американец Дэвид Эдвард Юз (David Edward Hughes) изобрел микрофон с угольной палочкой (рис. П1.4). 8 мая 1878 г. Юз продемонстрировал устройство Королевскому обществу в Лондоне и 9 июня 1878 г. широкой публике. Он отказался патентовать свое изобретение. Bell Telephone начала применять микрофон Юза в своих аппаратах, поскольку он позволил увеличить дальность связи.
Рис. П1.4. Микрофон с угольной палочкой Юза. 1878 г.
ПРИМЕР П1.5. ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА
Томас Эдисон (Thomas Alva Edison)применил в телефоне индукционную катушку.
ПРИМЕР П1.6.ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗВОНОК
Томас Ватсон (ThomasWatson)запатентовал электромеханический звонок.
ПРИМЕР П1.7. КОНДЕНСАТОР
Российский электротехник П. М. Голубицкий применил в телефоне конденсатор.
ПРИМЕР П1.8. ТРАНСФОРМАТОР
В 1882 г. в России М. Дешев применил в телефоне трансформатор.
ПРИМЕР П1.9. МНОГОПОЛЮСНЫЙ ТЕЛЕФОН
В 1883 г. Павел Михайлович Голубицкий (1845 -1911), русский физик, создает многополюсный телефон, который успешно выдерживает испытания на расстояния, превышающие 350 км.
ПРИМЕР П1.10. СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ПИТАНИЯ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЕЙ
В 1887 г. П. М. Голубицкий получает привилегию на систему централизованного питания телефонных сетей. Голубицкий передал право на эксплуатацию своей системы Всеобщей телефонной компании в Париже.
Идея Голубицкого заключается в питании микрофонов абонентов от общей батареи, находящейся на местной телефонной станции, а не в самих телефонных аппаратах. Новый подход позволил создавать крупные телефонные сети городов и применяется по сей день.
ПРИМЕР П1.11. ПЕРВАЯ АТС
В 1887 г. К. А. Мосцицкий выдвинул идею релейной (без искателей) АТС и разработал схему станции на шесть номеров - «самодействующий центральный коммутатор».
Развитие телефонной связи осуществляется и сегодня. Она оставаясь на II этапе S -образной кривой развития, хотя телефонная связь давно находится на этапе массового использования, но темпы роста ее не замедлялись.
ЭТАП IV. РАЗВИТИЕ ТЕЛЕФОНА
ПРИМЕР П1.12. ИНТЕРНЕТ-ТЕЛЕФОНИЯ
Сегодня традиционный телефон начинает уступать место «телефонной» связи через Интернет (Интернет-телефонии) и мобильным телефонам.
Таким образом, развитие телефона не вышло на III этапе S -образной кривой, но уже переходит на IV этап. На рис. П1.1 это показано пунктирной линией.
П1.2. Развитие мобильного телефона
Кривая развития мобильного телефона изображена на рис. П1.5.
Рис. П1.5. S-образная кривая развития мобильного телефона
Где
P - параметр системы.
ЭТАП I. РАЗВИТИЕ МОБИЛЬНОГО ТЕЛЕФОНА
ПРИМЕР П1.13. ПЕРВЫЙ «МОБИЛЬНЫЙ» ТЕЛЕФОН
В 1910 г. Ларс Магнус Эриксон (Lars Magnus Ericsson) и его жена Хильда (Hilda) из Швеции регулярно использовали «мобильный» телефон, совершая поездки по сельской местности на автомобиле (рис. П1.6).
Рис. П1.6. «Мобильный телефон» Эриксона
Для подсоединения к телефонной линии использовались две длинные палки, к которым были прикреплены провода. Провода поочередно подвешивались к воздушным линиям, пока не находилась свободная пара, после чего Эриксон крутил динамо телефона, посылая сигнал оператору ближайшей станции.
ПРИМЕР П1.14. ПОДВИЖНАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
В 1946 г. 17 июня, Сент-Луи (штат Миссури, США). Подвижная телефонная связь.
Компании AT&T и Bell System начали эксплуатацию системы подвижной телефонной связи. Предлагались услуги связи для абонентов с автомобильными радиотелефонами. Система позволяла соединяться с городской телефонной сетью.
ПРИМЕР П1.15. ПОРТАТИВНАЯ РАДИОСТАНЦИЯ
В 1950 г. Ал Гросс (Al Gross) продемонстрировал Федеральной комиссии связи США (FCC) возможности использования портативной радиостанции (рис. П1.7) в качестве «беспроводного удаленного телефона» (cordless remote telephone), который стал прототипом системы персонального вызова (пейджинг).
Рис. П1.7. Ал Гросс со своей портативной радиостанцией «walkie-talkie»
Изобретение стало прототипом беспроводных и сотовых радиотелефонов.
ЭТАП II. РАЗВИТИЕ МОБИЛЬНОГО ТЕЛЕФОНА
ПРИМЕР П1.16. СЕТЬ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕФОНОВ
В 1952 г. сеть американской компании AT&T насчитывала около 12 000 абонентов с мобильными телефонами (около 6 000 в 1949 г.). Для связи с телефонной линией абонентам было необходимо предварительно соединиться с оператором, который подключал их к любому номеру, обслуживаемому компанией Bell System.
ПРИМЕР П1.17. ПЕРВАЯ СИСТЕМА СОТОВОЙ РАДИОСВЯЗИ
В 1964 г. Начала работу первая в США коммерческая система «сотовой» радиосвязи, созданная компаний Bell System.
ПРИМЕР П1.18. ПОРТАТИВНЫЙ РАДИОТЕЛЕФОН
В 1973 г. компания Motorola демонстрирует проект DynaTAC (Dynamic Adaptive Total Area Coverage) портативного радио-телефона, который изобрел Мартин Купер (Martin Cooper). Этот первый в мире опытный образец коммерческого портативного телефона, используемого радио-технологию, названного сотовым телефоном (рис. П1.8). Он весил 1,15 кг вместе с аккумулятором, работал 35 минут, и имел размеры 22,5х12,5х3,75 см.
Рис. П1.8. Первый портативный сотовый телефон, названный Dyna-Tac
Развитие мобильной телефонной связи осуществляется и сегодня, оставаясь на II этапе S - образной кривой.
П1.3. Развитие видеотелефона
Кривая развития видеотелефона изображена на рис. П1.9.
Рис. П1.9. S -образная кривая развития видеотелефона
Где
P - параметр системы.
ЭТАП I. РАЗВИТИЕ ВИДЕОТЕЛЕФОНА
ПРИМЕР П1.19. ПЕРВЫЙ ВИДЕОТЕЛЕФОН
В 1956 г. Bell Laboratories разработали первую систему видеотелефонии - PicturePhone (рис. П1.10). Изображение обновлялось раз в 2 секунды. Для коммутации видео использовалась дополнительная АТС (координатной системы), изобретенная в 1964 г.
Рис. П1.10. В. Кок из Bell Telephone Laboratories демонстрирует видеотелефон. 1956 г.
ЭТАП II. РАЗВИТИЕ ВИДЕОТЕЛЕФОНА
ПРИМЕР П1.20. КОММЕРЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ВИДЕОТЕЛЕФОНА
В 1964 г. Компания Bell System начала ограниченное коммерческое обслуживание по видеотелефону PicturePhone между Нью-Йорком, Вашингтоном и Чикаго. На рис. П1.11 изображены различные аппараты видеотелефона.
Рис. П1.11. Концепции видеотелефона разных лет
Развитие видеотелефонной связи осуществляется и сегодня, оставаясь на II этапе S - образной кривой развития.
ЭТАП IV. РАЗВИТИЕ ВИДЕОТЕЛЕФОНА
Сегодня видеотелефон начинает уступать место мобильному телефону и Интернет-телефонии, например, использование компьютерных программ типа «Skype».
Таким образом, развитие видеотелефона не вышло на III этапе S - образной кривой, но уже переходит на IV этап. На рис. П1.9 это показано пунктирной линией.
П1.4. Развитие пейджинговой связи
Кривая развития пейджинговой связи изображена на рис. П1.12.
Рис. П1.12. S -образная кривая развития пейджинговой связи
Где
P - параметр системы.
ЭТАП I. РАЗВИТИЕ ПЕЙДЖЕРНОЙ СВЯЗИ
ПРИМЕР П1.21. ПЕРВЫЙ ПЕЙДЖЕР.
В 1956 г. Английская компания Multitone Electronics впервые в мире представила систему персонального радиовызова (пейджинговую систему), которая была развернута в лондонской больнице «St Thomas’ Hospital».
С маломощного передатчика, работающего в пределах нескольких корпусов, посылался сигнал, адресованный конкретному абоненту. Каждый врач имел при себе небольшой приемник, который подавал звуковой сигнал при приеме адресованного ему сообщения. Врачу надо было позвонить с ближайшего телефона и выяснить, кому и зачем он понадобился. Карманный приемник получил название «пейджер» (от английского «page» - мальчик-слуга).
ЭТАП II. РАЗВИТИЕ ПЕЙДЖЕРНОЙ СВЯЗИ
ПРИМЕР П1.22. ПЕРВЫЙ ПРОТОКОЛ ПЕЙДЖЕРНОЙ СВЯЗИ.
В 1978 г. почтовым ведомством Великобритании (Department of Trade and Industry) утвержден первоначальный вариант протокола пейджинговой связи POCSAC в качестве единого стандарта на территории страны.
ПРИМЕР П1.23. МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ПЕЙДЖЕРНОЙ СВЯЗИ.
В 1982 г. решением Международного консультативного комитета по радиосвязи стандарт стал международным.
ЭТАП IV. РАЗВИТИЕ ПЕЙДЖИНГОВОЙ СВЯЗИ
Сегодня пейджинговой связь уступила место мобильной связи.
Таким образом, развитие пейджинговой связи не вышло на III этапе S -образной кривой, но уже перешло на IV этап (прекратило свое существование). На рис. П1.12 это показано пунктирной линией.
П1.5. Развитие спутниковой телефонной связи
Кривая развития спутниковой телефонии подобна кривой развития мобильного телефона (рис. П1.9).
ЭТАП I. РАЗВИТИЕ СПУТНИКОВОЙ ТЕЛЕФОНИИ
ПРИМЕР П1.24. ПРЕДСКАЗАНИЕ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.
В 1945 г. британский писатель-фантаст Артур Кларк в журнале «Wireless World» предсказал возможность запуска спутников на геостационарную орбиту.
«Искусственный спутник земли, на определенном расстоянии от поверхности, будет совершать один оборот каждые 24 часа. То есть постоянно оставаться над одной точкой земного шара. Из-за чего он будет в пределах прямой видимости почти половины поверхности земли. Три ретрансляционных станции, расположенные на этой орбите в пределах 120 градусов, позволят охватить всю планету телевидением и радиосвязью».
Потребовалось около 15 лет, чтобы предсказание стало реальностью.
ЭТАП II. РАЗВИТИЕ СПУТНИКОВОЙ ТЕЛЕФОНИИ
ПРИМЕР П1.25. ПЕРВЫЙ СПУТНИК СВЯЗИ.
6 апреля 1965 г. США вывели на орбиту первый спутник связи будущей системы Intelsat, обеспечивающий 240 телефонных голосовых каналов или один двухсторонний телевизионный канал между США и Европой.
ПРИМЕР П1.26. РАСШИРЕНИЕ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ.
В 1960-70-е гг. с запуском спутников серии «Intelsat 2.4» пропускная способность и зона охвата спутниковой связи прогрессивно увеличивалась.
ПРИМЕР П1.27. УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕЛЕФОННЫЙ ЛИНИЙ.
В 1971 г. спутник «Intelsat-4s» обеспечивал 4 000 телефонных линий.
ПРИМЕР П1.28. МЕЖДУНАРОДНАЯ СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ.
12 сентября 1973 г. создан международный консорциум спутниковой связи INTELSAT (International Telecommunications Satellite Organization - Международная Телекоммуникационная Спутниковая Организация).
ПРИМЕР П1.29. ПОКРЫТИЕ ВСЕЙ ЗЕМЛИ.
В 1980 г - 12 000 телефонных линий, в 1989 г. - 24 000. Система спутниковой связи обеспечивает покрытие практически всей поверхности Земли (за исключением приполярных районов).
ПРИМЕР П1.30. СТАТИСТИКА.
На начало 2001 г. через 19 спутников передается примерно 2/3 международного трафика: телефония - 42%, Интернет - 14%, ведомственные сети связи - 25%, вещание - 19%. Услугами INTELSAT пользуются более чем в 200 странах мира.
Из-за многих недостатков спутниковая телефония уступает место сотовой связи. Спутниковая связь пока остается в местах с не развитой инфраструктурой мобильной связи.
П1.6. Развитие Интернет-телефонии
Интернет-телефонию часто называют IP-телефония (Internet Phone).
ЭТАП I РАЗВИТИЯ ИНТЕРНЕТ-ТЕЛЕФОНИИ.
ПРИМЕР П1.31. ПРООБРАЗ ИНТЕРНЕТА.
Конец 1970-х начало 1980-х гг. в рамках программы Министерства обороны США ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) - прообраз Интернета, проводились исследования по пакетной передаче голоса по сетям.
ПРИМЕР П1.32. КОНЦЕПЦИЯ IP-ТЕЛЕФОНИЯ.
В 1993 г. в Университете штата Иллинойс (США) была разработана концепция передачи голоса по сети с помощью персонального компьютера.
ПРИМЕР П1.33. ПРОГРАММА ПЕРЕДАЧИ ГОЛОСА.
В 1993 г. Чарли Кляйн (Charley Kline) выпустил в свет, первую программу для передачи голоса по сети с помощью PC «Maven». Одновременно одним из самых популярных мультимедийных приложений в сети стала CU-SeeMe, программа видеоконференций для Macintosh (Mac), разработанная в Корнельском университете.
ПРИМЕР П1.34. РАЗГОВОР С АСТРОНАВТАМИ.
В апреле 1994 г. во время полета челнока Endeavor NASA передало на Землю его изображение с помощью программы CU-SeeMe. Одновременно, используя программу Maven, попробовали передавать и звук. Полученный сигнал из Льюисовского исследовательского центра поступал на Мае, соединенный с Интернет, и любой желающий мог услышать голоса астронавтов. Потом одну программу встроили в другую, и появился вариант CU-SeeMe с полными функциями аудио и видео как для Мае, так и для PC.
ПРИМЕР П1.35.ПЕРВАЯ ПРОГРАММА ИНТЕРНЕТ ТЕЛЕФОНИИ.
15 февраля 1995 г. фирма VocalTec (Израиль) выпустила первую версию программы Internet Phone (Интернет-телефонии). Появился интерес к возможности речевого общения в реальном времени между пользователями подключенных к Сети персональных компьютеров, оснащенных звуковыми платами и микрофонами. Стали появляться аналогичные продукты других фирм. На этом этапе развития IP-телефония базировалась на клиентских программах и реализовывалась по схеме PC - PC.
Механизм требовал знания IP-адресов и наличия у пользователей программы одного производителя. Затраты по данной схеме составляли лишь стоимость интернет-соединения на время разговора, а при постоянном подключении теоретически равнялись нулю. В данном случае не требуется никаких дополнительных аппаратных средств и услуг сторонних операторов IPT. Пропускная способность каналов к моменту появления первых программ в основном была невысока, а применение алгоритмов сжатия речевого сигнала ограничивалось аппаратными ресурсами процессоров. Кроме того, для пакетной передачи изначально свойственны задержки и пропажи данных, что, конечно, не позволяло приблизиться к качеству и надежности обычной телефонии. Некоторое время IP-телефония представлялась большинству лишь забавной игрушкой любительского уровня.
ЭТАП II РАЗВИТИЯ ИНТЕРНЕТ-ТЕЛЕФОНИИ
ПРИМЕР П1.36. ПРОДАЖА ИНТЕРНЕТ ТЕЛЕФОНИИ.
В 1995 г. Другие компании обрушили на рынок поток продукции, предназначенной для телефонии через Сеть.
ПРИМЕР П1.37. ИНТЕРАКТИВНАЯ СВЯЗЬ.
В сентябре 1995 г. в розничной продаже появилась первая из таких программ - DigiPhone, разработанная небольшой компанией в Далласе (штат Техас), которая предложила «дуплексные» возможности, позволяя говорить и слушать одновременно. Вот в этот момент и родилась привлекательная для абонентов настоящая интерактивная связь.
ПРИМЕР П1.38. РАЗГОВОР С ОБЫЧНОГО ТЕЛЕФОНА.
В марте 1996 г. Компании VocalTec и Dialogic создали совместный проект «Internet Telephone Gateway. (VTG) позволяющая через Интернет говорить с помощью обычного телефонного аппарата.
ПРИМЕР П1.39. NETMEETING.
В октябре 1996 г. фирма Microsoft выпустила первую версию программы NetMeeting.
ПРИМЕР П1.40. РУТИНА.
В 1997 г. стали вполне обычными соединения через Интернет двух обычных телефонных абонентов.
Развитие Интернет-телефонии усиленно продолжается сегодня.
Приложение 2. Развитие судна
П2.1. Общее развитие судна
Техническая система «судно» - это транспортное средство, обеспечивающее перемещение полезной нагрузки (груз, люди) через водное пространство.
График увеличения скорости перемещения показан на рис. П2.1.
Рис. П2.1. Кривые развития судна
ПРИМЕР П2.1. ПЛОТ.
Можно предположить, что первоначально человек перемещался по воде держась за бревно. Скорость перемещения была равна скорости течения реки. Затем были созданы плоты, скорость перемещения не изменилась.
Дальнейшее развитие судна связано изменением двигателя и движителя.
ПРИМЕР П2.2. ГРЕБНОЕ СУДНО.
Первый качественный скачек - изобретение ГРЕБНЫХ СУДОВ. Скорость передвижения гребных судов постепенно повышалась за счет увеличения ЧИСЛА ВЕСЕЛ, но не превышало 7 -8 узлов[464 - ШЕРОХОВ А. П. К ИСТОРИИ ВОЕННОГО КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ. - М.: Воениздат, 1952, С. 25, 55.]. Сначала лодкой управляли с помощью одного весла. Далее число весел увеличивалось. В гребных судах первоначально располагали весла в один ярус, далее в два.
Таким образом, качественный скачек связан с применением силовой установки, использующий живую силу - СИЛУ ЧЕЛОВЕКА.
Следующие качественные скачки связаны с изменением силовой установки.
ПРИМЕР П2.3. ПАРУСНОЕ СУДНО.
Вторым скачком в развитии судостроения было появление ПАРУСНЫХ СУДОВ. Рост скорости здесь осуществлялся путем увеличения общей площади парусов. Однако самые быстроходные парусные корабли не показывали более 12 -13 уз. В тоже время коммерческие клиперы середины XIX в. развивали до 20 уз[465 - ШАПИРО Л. С. САМЫЕ БЫСТРЫЕ КОРАБЛИ. - Л.: Судостроение, 1981, с. 9.].
Данный качественный скачек связан с использованием в качестве силовой установки сил природы - использование СИЛЫ ВЕТРА.
ПРИМЕР П2.4. СУДНО С ДВИГАТЕЛЕМ.
Дальнейшее повышения скорости передвижения и не зависимость его от скорости и направления ветра привело к очередному скачку - появились СУДА С ДВИГАТЕЛЯМИ.Увеличение скорости хода в этом типе судна происходило путем совершенствования двигателей и замены их на другие типы с большей удельной мощностью. Первоначально появился паровой двигатель, затем дизель, паровая или газовая турбина и т. д. Максимальная скорость таких судов не более 30 уз.
Этот качественный скачек связан с использованием в качестве силовой установки искусственной технической системы - ДВИГАТЕЛЯ.
На следующем этапе качественный скачек уже связан не с изменением силовой установки, а осуществляется за счет изменения СПОСОБА ОПОРЫ СУДНА НА ВОДУ. Рассмотренные раньше типы судов были водоизмещающие.
ПРИМЕР П2.5. СУДНО НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ.
Следующим скачком в развитии судостроения было вынесение водоизмещающей части корпуса судна из воды. Появились СУДА НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ, скорость движения, которых увеличилась до 50 уз (рис. П2.2).
Рис. П2.2. Судно на подводных крыльях
ПРИМЕР П2.6. СУДНО НА ПОДВОДНОЙ ПОДУШКЕ.
В дальнейшем еще уменьшили сопротивление воды о корпус (о стойки крыльев) - придумали СУДА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ,которые двигаются со скоростью до 100 уз (рис. П2.3).
Рис. П2.3. Судно на воздушной подушке
ПРИМЕР П2.7. ЭКРАНОПЛАН.
Дальнейшее уменьшение сопротивление движению корпуса - судно вынесли еще дальше от воды - появились ЭКРАНОПЛАНЫ, скорость перемещения которых достигает 400 уз (рис. П 2.4).
Рис. П2.4. Экранопланы
ЭКРАНОПЛАН - летательный аппарат, перемещающийся в основном режиме полета в непосредственной близости от поверхности (вода, ровная местность), используя экранный эффект[466 - ЭКРАННЫЙ ЭФФЕКТ - эффект резкого увеличения грузоподъемности крыла при полете вблизи поверхности (1 -1,5 м). Открыт в середине 20-х годов XX века. Экранный эффект - это та же воздушная подушка, только образуемая путем нагнетания воздуха не специальными устройствами, а набегающим потоком воздуха. То есть «крыло» таких аппаратов создает подъемную силу не за счет разреженного давления над верхней плоскостью (как у «нормальных» самолетов), а за счет повышенного давления под нижней плоскостью, создать которое возможно только на очень небольших высотах (1 -1,5 метра). - Материал из Википедии.]. Экранопланы имеют скорость движения близкую к самолетам, но грузоподъемность их почти в два раза выше.
П2.2. Развитие гребных судов
Общая тенденция развития гребных судов показана на рис. П2.5.
Рис. П2.5. Тенденция развития гребных судов
ПРИМЕР П2.8. УВЕЛИЧЕНИЕ ЧИСЛА ВЕСЕЛ.
Скорость передвижения гребных судов постепенно повышалась за счет увеличения ЧИСЛА ВЕСЕЛ, но не превышало 7 -8 узлов[467 - ШЕРОХОВ А. П. К ИСТОРИИ ВОЕННОГО КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ. - М.: Воениздат, 1952, С 25, 55.].
ПРИМЕР П2.9. ОДНО ВЕСЛО.
Сначала лодкой управляли с помощью одного весла. До нас дошли каноэ[468 - КАНОЭ - лодка у индейских племен Северной Америки. Каноэ изготовлялось либо из целого ствола дерева (путем выжигания и выдалбливания), либо сначала строится каркас, который затем обтягивали корой. Современное каноэ - безуключное гребное судно, для которого характерны челночнообразная форма корпуса и способ гребли одним однолопастным веслом.] (рис. П2.6) и гондола[469 - ГОНДОЛА (итал. gondola), одновесельная плоскодонная лодка с поднятыми фигурными оконечностями, распространенная главным образом в Венеции (упоминается в источниках с конца XI в.).] (рис. П2.7).
Рис. П2.6. Каноэ
Рис. П2.7. Гондола
ПРИМЕР П2.10. ВЕСЛА В ОДИН ЯРУС.
Гребные суда первоначально располагали весла в один ярус
(рис. П2.8).
Рис. П2.8. Весла в 1 ряда
ПРИМЕР П2.11. ВЕСЛА В ДВА ЯРУСА.
Увеличение числа весел привело к необходимости располагать их в два яруса, например, ГРЕЧЕСКАЯ БОЕВАЯ ГАЛЕРА приблизительно V в. до н.э., так называемая БРИЕМА(рис. П2.9). Она, естественно, обладала большей скоростью, чем корабль той же величины с половинным числом весел.
Рис. П2.9. Бриема. Весла в 2 ряда
П2.3. Развитие парусных судов
Общая тенденция развития парусных судов показана на
рис. П2.10.
Рис. П2.10. Тенденция развития парусных судов
ПРИМЕР П2.12. ОДНА МАЧТА.
Первоначально появился один парус на одной мачте (рис. П2.11).
Рис. П2.11. Нильское судно, применяемое в Египте - 2000 г. до н. э.
ПРИМЕР П2.13. СУДА С НЕСКОЛЬКИМИ МАЧТАМИ.
В дальнейшем количество парусов и мачт увеличивалось. Были суда с тремя и более мачтами (рис. П2.12)[470 - ПАВЕЛ ФИРСТ, ИНЖ. ВАЦЛАВ ПАТОЧКА. ПАРУСА НАД ОКЕАНАМИ. (Модели старинных парусников). Пер. С чешского Е. С. Тетельбаума. Л.: Судостроение, 1977. 176 с.] и многочисленными парусами.
Рис. П2.12. Пятимачтовый корабль «Пройссен»
П2.4. Развитие судов с двигателями
ПРИМЕР П2.14. СУДА С ДВИГАТЕЛЯМИ.
Дальнейшее повышения скорости передвижения и не зависимость его от скорости и направления ветра привело к очередному скачку - появились СУДА С ДВИГАТЕЛЯМИ(рис. П2.13).
Рис. П2.13. Суда с двигателями
Приложение 3. Развитие радиоэлектроники
П3.1. Общее развитие радиоэлектроники
Опишем качественные скачки в развитии радиоэлектроники:
1. Радио (детекторный приемник).
2. Вакуумные лампы:
2.1. диод;
2.2. триод;
2.3. тетрод;
2.4. пентод и т. д.
3. Транзистор.
4. Микросхема.
График развития радиоэлектроники показан на рис. П3.1.
Рис. П3.1. Развитие электроники
П3.1.1. Детекторный приемник
ПРИМЕР П3.1. ПЕРВЫЙ РАДИОПРИЕМНИК.
Первый радиоприемник (детекторный приемник) Был сконструирован ученым Александром Поповым (рис. П3.2). 7 мая 1895г. на заседании Русского физико-химического общества А. С. Попов демонстрировал свой аппарат «беспроволочной телеграфии».
Рис. П3.2. Приемник А. С. Попова. 1895 г.
ПРИМЕР П3.2. ПРИЕМНИК МАРКОНИ.
Независимо от Попова итальянский ученый Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi) в 1895 году начал лабораторные эксперименты, а в 1896 осуществил первую радио передачу в Англии. 2 июля 1897 г. Маркони получил патент Великобритании 12039 «Усовершенствования передачи электрических импульсов и сигналов и аппарата для этого», а 13 июля 1897 г. получил патент США 586 193. Усилиями Маркони радио получило распространение во всем мире.
На рис. П3.3 изображены приемник и передатчик Г. Маркони.
Рис. П3.3. Передатчик и приемник Маркони. 1895 г.
П3.1.2. ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ
А. ВАКУУМНЫЙ ДИОД
ПРИМЕР П3.3. ДИОД.
В 1904 г. английский ученый Дж. Э. Флеминг (John Ambrose Fleming) [1849 -1945 гг.] получил патент Великобритании 24850, названный «лампа с термокатодом» (thermionic valve), представляющий собой вакуумный диод (двухэлектродную лампу). В 1905 Флеминг получил патент США 803 684 «выпрямитель переменного электрического тока» (рис. П3.4) и применил его в качестве детектора в радиотелеграфных приемниках. Это был качественный переход от кристалла к вакуумным лампам.
Рис. П3.4. Диод Флеминга
Б. ТРЕХЭЛЕКТРОДНАЯ ВАКУУМНАЯ ЛАМПА
ПРИМЕР П3.4. ТРИОД.
В 1906 г. американский конструктор Ли де Форест (Lee De Forest) (1873 -1961 гг.) добавил в диод Флеминга управляющий электрод - сетку, создав трехэлектродную вакуумную лампу. Новая лампа названа «аудион» (рис. П3.5), а в последствии триод. Де Форест получил патент США 879 532 от 18 февраля 1908 г. Ее можно было использовать не только в качестве детектора, но и как усилитель слабых электрических колебаний. Это было началом увеличения количества электродов.
Рис. П3.5. Аудион де Фореста
В. МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЕ ВАКУУМНЫЕ ЛАМПЫ
ПРИМЕР П3.5. МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЕ ЛАМПЫ.
Количественные изменения осуществлялись и в развитии самих вакуумных ламп - число электродов увеличивалось. Появились лампы, содержащие не одну, а несколько сеток: тетроды (лампы с двумя сетками) и пентоды (лампы с тремя сетками). Они позволили получить большее усиление сигналов.
В дальнейшем в радиоприемнике стали увеличивать количество ламп.
С момента появления триода началось развитие электроники, которое идет в направлении увеличения числа элементов на единицу площади.
Г. ПАЛЬЧИКОВЫЕ ВАКУУМНЫЕ ЛАМПЫ
ПРИМЕР П3.6. ПАЛЬЧИКОВАЯ ЛАМПА.
Следующий качественный переход к пальчиковым лампам
(рис. П3.6).
Рис. П3.6. Пальчиковая вакуумная лампа
П3.1.3. ПОЛУПРОВОДНИКИ
Переход к полупроводниковой технике - следующий качественный скачек.
А. ИЗОБРЕТЕНИЕ ТРИОДА
ПРИМЕР П3.7. ПЕРВЫЙ ТРАНЗИСТОР.
23 декабря 1947 в США в компании «Bell Labs» Вильяма Брэдфорда Шокли (William Bradford Shockley) (1910 -1989), Уолтер Хаузер Брэттен (Walter Houser Brattain) (1902 -1987) и Джон Бадин (John Bardeen) (1908 -1991) создали точечный транзистор (рис. П3.7). За изобретение транзистора Шокли, Брэттен и Бардин удостоены Нобелевской премии в области физики (1956). Слово «транзистор» возникло из сокращения двух английских слов: «transfer» - перемещать, переносить и «resistor» - резистор, сопротивление.
Рис. П3.7. Первый точечный германиевый p-n-p транзистор.
1947 г.
П3.1.4. МИКРОСХЕМЫ
Следующий качественный переход к микросхемам.
ПРИМЕР П3.8. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ.
Развитие серийного производства интегральных микросхем шло ступенями:
- 1960 - 1969гг. - интегральные схемы малой степени интеграции, 10^2^ транзисторов на кристалле размером 0,25 x 0,5 мм (МИС).
- 1969 - 1975гг. - интегральные схемы средней степени интеграций, 10^3^ транзисторов на кристалле (СИС).
- 1975 - 1980гг. - интегральные схемы с большой степенью интеграции, 10^4^ транзисторов на кристалле (БИС).
- 1980 - 1985гг. - интегральные микросхемы со сверх большой степенью интеграции, 10^5^ транзисторов на кристалле (СБИС).
- С 1985г. - интегральные микросхемы с ультра большой степенью интеграции, 10^7^ и более транзисторов на кристалле (УБИС).
Общая тенденция увеличения количества транзисторов в микросхемах показана на примере развития микропроцессоров компании Intel (рис. П3.8)[471 - тенденция подчиняется ЗАКОНУ МУРА[472 - С законом Мура можно познакомиться в материалах: Закон Мура - материал из Википедии А. Скробов. Закон Мура Алекс Карабуто. Сорокалетие закона Мура и интервью с его автором Дмитрий Чеканов. Закон Мура и его влияние на микропроцессоры Сергей Пахомов. Экспансия закона Мура ЭЛЕМЕНТОВ НА КРИСТАЛЛАХ ЭЛЕКТРОННЫХ МИКРОСХЕМ УДВАИВАЕТСЯ КАЖДЫЙ ГОД[473 - Впервые закон Мура был опубликован в 1965 году, в юбилейном выпуске журнале «Electronics» в рубрике «Эксперты смотрят в будущее» статью «Втискивая еще больше компонентов на интегральные схемы». GORDON E. MOOR.Cramming more components onto integrated circuitsCramming more components onto integrated circuits(ftp://download.intel.com/museum/Moores_Law/Articles-Press_Releases/Gordon_Moore_1965_Article.pdf) . - Electronics, Volume 38, Number 8, April 19, 1965 _Law/Articles-Press_Releases/Gordon_Moore_1965_Article. pdf_Law/Articles-Press_Releases/Gordon_Moore_1965_Article. pdf(Мур в
1965 году был директором отдела разработок компании Fairchild Semiconductors, а в будущем он стал со-основатель корпорации Intel.
Этот закон задал фундаментальный вектор развития технологии в компьютерной области и полупроводниковой индустрии и отражает экспоненциальный характер развития одной из многочисленных тенденций в современном человеческом обществе. В этом смысле закон Мура - скорее «социологический», чем «компьютерный». Он оказался очень удобным для описания определённых вещей и весьма полезным для прогнозирования деятельности компаний в этой области.
Появились подобные законы, отражающие тенденции экспоненциального роста в смежных областях информационных технологий. Например, ЗАКОН МЕТКАЛФА[474 - Metcalfe’s law Закон Меткалфа - материал из Википедии См. также другие законы: Reed’s law Sarnoff’s law Network effect Wirth’s law Меткалф один из основателей Ethernet.
ЗАКОН МЕТКАЛФА утверждает, что использование вычислительных сетей возрастает пропорционально квадрату количества пользователей. При этом рост Интернет-траффика удесятеряется за пять лет (то есть удваивается примерно за полтора года).
ВТОРОЙ ЗАКОН МУРА сотрудником Intel, Юджином Мейераном. Этот «закон» утверждает, что стоимость строительства микроэлектронной фабрики удваивается каждые три года. Прогнозируется, что к 2010 году стоимость достигнет 50 миллиардов долларов (рис. П3.9).
Рис. П3.9. Второй закон Мура.
Изобретатель и фунурист Рэй Курцвейл (Ray Kurzweil) в своей научно-популярной книге об искусственном интеллекте и будущем человечества приводит график развития суперкомпьютеров
(рис. П.3.10)[475 - THE SINGULARITY IS NEAR: WHEN HUMANS TRANSCEND BIOLOGY. Ray Kurzweil, Viking Penguin, New York, 2005, 602 pages (p. 72).].
Рис. П3.10. Развитие суперкомпьютеров.
П3.1.5. ВАКУУМНАЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКА
Переход к вакуумной наноэлектронике - новый качественный скачек.
ПРИМЕР П3.9. ВАКУУМНЫЙ НАНОТРАНЗИСТОР.
Ученые из Университета Питтсбурга[476 - SRISONPHAN S., JUNG Y.S., KIM H.K. METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR FIELD-EFFECT TRANSISTOR WITH A VACUUM CHANNEL. Nature Nonotechnology. 2012 Aug;7 (8):504 -8. doi: 10.1038/nnano.2012.107. Epub 2012 Jul 1.] создали низковольтные вакуумные транзисторы. Они использовали вертикальную трехслойную МОП-структуру «металл/двуокись кремния/кремний» с глубоким каналом. В этой структуре слои металла и кремния служат анодом и катодом, соответственно, и разделены изолирующим слоем двуокиси кремния. Перенос электронов в этом устройстве осуществляется в вакууме в вертикальном направлении (рис. П3.11).
Рис. П3.11. Вакуумный нанотранзастор
Таким образом, исследователи продемонстрировали возможность создания низковольтных быстродействующих транзисторов нового класса, которые совместимы с современными кремниевыми устройствами.
Приложение 4. Замена вида поля (Тенденции изменения полей)
П4.1. Общие представления
ЛинияЗАМЕНЫ ВИДА ПОЛЯ(рис. П4.1) одна из тенденцийПЕРЕХОДА К БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМЫМ ПОЛЯМ,представляющая собой одну из закономерностейИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ, входящая в ЗАКОН ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПЕНИ УПРАВЛЯЕМОСТИ И ДИНАМИЧНОСТИ.
Рис. П4.1. Структура законов эволюции систем
ЗАМЕНА ВИДА ПОЛЯ НА БОЛЕЕ УПРАВЛЯЕМОЕ ПОЛЕ может осуществляться в следующей последовательности: ГРАВИТАЦИОННОЕ, МЕХАНИЧЕСКОЕ, ТЕПЛОВОЕ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ, ХИМИЧЕСКОЕ и любые комбинации этих полей.
Эта закономерность показана на рис. П4.2.
Рис. П4.2. Последовательность увеличения управляемости полей
Каждым из этих полей можно управлять по определенной тенденции, но имеется и общая закономерность их изменений, которую автор назвал ГИПЕРВЕПОЛИ[477 - ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ФОНДА ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ. - Всесоюзная конференция «Автоматизация поискового конструирования» АПК-83, Иваново. 1983. ПЕТРОВ В.ГИПЕРВЕПОЛИ И ТЕНДЕНЦИИ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ. - Л. 1990. - 9 с. (рис. П4.3).
Рис. П4.3. Тенденция изменения полей - гипервеполи
Опишем закономерности изменения некоторых полей
П4.2. Гравитационное поле
П4.2.1. ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ
Тенденция увеличения управляемости гравитационного поля представляет собой следующую последовательность: ДВИЖЕНИЕ С УСКОРЕНИЕМ, ПРИДАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТУ, ИМПУЛЬСНОЕ И РЕАКТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОБЪЕКТ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАКУУМА, КРЫЛА И НАБЕГАЮЩЕГО ПОТОКА, СИЛЫ АРХИМЕДА, ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ, МАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ(рис. П4.4).
Эта тенденция разработана автором и названа ГРАВИПОЛИ.Полное описание имеется в приложении 5.
Рис. П4.4. Тенденция увеличения управляемости гравитационного поля
П4.3. Механическое поле
П4.3.1. ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛЯ
МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОЛЕ по степени управляемости можно расположить в следующей последовательности (рис. П4.5): поля ИНЕРЦИИ, ТРЕНИЯ, ДАВЛЕНИЯ, ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (ЛИНЕЙНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СИЛЫ), КОЛЕБАНИЯ (в частности АКУСТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ).
Рис. П4.5. Тенденция увеличения управляемости механического поля
П4.3.2. СИЛА ИНЕРЦИИ
СИЛА ИНЕРЦИИ возникает при движении тел с ускорением, т. е. в случаях, когда они изменяют свое количество движения.
Если на тело действует сила, приложенная к его поверхности, возникающая при этом сила инерции слагается из сил инерции его элементарных частиц как бы последовательно; более удаленные от места приложения действующей на тело силы частицы «давят» на более близкие. Во всем объеме тела возникают напряжения, приводящие к смещениям частиц тела. Этот эффект используется в различных инерционных выключателях, переключателях и акселерометрах.
ПРИМЕР П4.12. ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ИГРУШКИ.
А. с. 483 120. Переключатель для электромеханической игрушки, содержащий корпус с контактами и установленный в нем с возможностью ограниченного поворота диск с токосъемами и прикрепленным к нему одним концом поводком, отличающийся тем, что с целью реверсирования электродвигателя при столкновении игрушки с препятствием, на свободном конце поводка укреплен груз.
Силу инерции можно также использовать для создания дополнительного давления в различных технологических процессах.
ПРИМЕР П4.13. ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНИТА ВОЛЬФРАМА.
А. с. 509 539. Способ получения карбонита вольфрама путем обработки порошкообразного вольфрама окисью углерода при осуществлении ее циркуляции и выводе конечного продукта из зоны реакции с последующей его конденсацией, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса и обеспечения его непрерывности, процесс ведут в измельчительном аппарате с инерционной нагрузкой 15 -40 при давлении окиси углерода 0,9 -10 ата и температуре
20 -30 ^о^C.
П4.3.3. ТРЕНИЕ
П4.3.3.1. ОБЩИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТРЕНИЕ - процесс взаимодействия между телами в местах их соприкосновения и препятствующий их относительному перемещению.
Сила сопротивления, лежащая в плоскости их соприкосновения и действующая на тело в направлении, противоположном перемещению данного тела, называется СИЛОЙ ТРЕНИЯ.
Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется ТРЕТЬЕМУ ЗАКОНУ НЬЮТОНА: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело.
Силы трения, как и упругие силы, имеют ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.
С трением мы сталкиваемся так часто, что просто не замечаем. Как говорил швейцарский физик Шарль Гильом: «Нам за редким исключением не приходится призвать его на помощь - оно приходит к нам само».
Трение может быть ПОЛЕЗНЫМ и ВРЕДНЫМ.
Трение используется для торможения, разгона, разогрева и т. д. Это ПОЛЕЗНЫЕ СВОЙСТВА ТРЕНИЯ. В этом случае трение следует УВЕЛИЧИВАТЬ.
Рассмотрим некоторые ВРЕДНЫЕ СВОЙСТВА ТРЕНИЯ, в которых трение следуетУМЕНЬШАТЬ.
Со времени возникновения техники человечество постоянно борется с трением, пытаясь его уменьшить.
На трение расходуется 30 -40% всей вырабатываемой в мире энергии, а потери средств в промышленности развитых стран вследствие трения и сопутствующего износа машин и механизмов составляют 4 -5% и более процентов национального дохода. Большинство машин (85 -90%) выходят из строя по причине износа деталей. Затраты на ремонт и техническое обслуживание машины в несколько раз превышают ее стоимость:
- для автомобилей в 6 раз;
- для самолетов до 5 раз;
- для металлорежущих станков до 8 раз.
Рассмотрим способыУМЕНЬШЕНИЯи УВЕЛИЧЕНИЯ ТРЕНИЯ
(рис. П4.6).
Рис. П4.6. Трение
Для каждой из тенденций изменения (замены) полей трения (уменьшение и увеличение) имеется ОСНОВНАЯ ЛИНИЯзамены вида поля трения для увеличения управляемости и ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ - способы увеличения управляемости каждого из видов трения. Основная линия показывается на схеме (рис. П4.7) сверху, а дополнительная снизу.
П4.3.3.2. УМЕНЬШЕНИЕ ТРЕНИЯ
Для функции УМЕНЬШЕНИЯ ТРЕНИЯ используется следующая последовательность.
ОСНОВНАЯ ЛИНИЯ (рис. П4.7): ТРЕНИЕ ПОКОЯ, СУХОЕ ТРЕНИЕ, ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ, ЖИДКОСТНОЕ ТРЕНИЕ, ВОЗДУШНАЯ ПОДУШКА, МАГНИТНАЯ ПОДУШКА, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛЕВИТАЦИЯ(электростатическое поле).
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ указывает физические т химические эффекты, помогающие уменьшить трение:
ТРЕНИЕ ПОКОЯ, СУХОЕ ТРЕНИЕ и ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯмогут быть уменьшены использованием АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ и ЭФФЕКТОВ:ГИДРИРОВАНИЕ,КОЛЕБАНИЯ, БЕЗЫЗНОСТНОСТИ и АНОМАЛЬНО НИЗКОГО ТРЕНИЯ.
ЖИДКОСТНОЕ ТРЕНИЕможет быть уменьшено использованием: ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ; ЭФФЕКТА РЕБИНДЕРА; ЭЛЕКТРОЛИЗА с выделением газов; поверхностей с УВЕЛИЧЕННОЙ ПОРИСТОСТЬЮ, заполняемых смазочными материалами; ЭФФЕКТА ТОМСА.
Для создания ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКИ может быть использована ПОРИСТАЯ ПОВЕРХНОСТЬ.
МАГНИТНАЯ ПОДУШКА может быть создана ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ и ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛЕВИТАЦИЯс помощью электростатического поля, которое может быть создано использованием ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА и ЭЛЕКТРЕТОВ.
Кроме того, могут использоваться различные комбинации.
Рис. П4.7. Тенденция увеличения управляемости трения (для функции снижения трения)
ТРЕНИЕ ПОКОЯ
ТРЕНИЕ ПОКОЯ - это сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эта сила возникает при относительном покое тел. Ее силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга.
СИЛАТРЕНИЯ ПОКОЯ всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону возможного движения.
СУХОЕ ТРЕНИЕ
СИЛАМИ СУХОГО ТРЕНИЯ называют силы, возникающие при соприкосновении твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.
Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения (F^тр^)^max^. Если внешняя сила больше (F^тр^)^max^, возникает относительное проскальзывание. Силу трения в этом случае называют СИЛОЙ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ. Она всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения и зависит от относительной скорости тел. Однако, во многих случаях приближенно силу трения скольжения можно считать независящей от величины относительной скорости тел и равной максимальной силе трения покоя.
ЗАКОН АМОНТОНА-КУЛОНА
Основной характеристикой трения является коэффициент трения?, который определяется материалами, из которых изготовлены поверхности взаимодействующих тел: сила трения F и нормальная нагрузка N^normal^ связаны неравенством (П4.1)
Закон Амонтона-Кулона
Где:
F - сила трения,
? - коэффициент трения,
N^normal^ - нормальная нагрузка.
Неравенство (П4.2) обращается в равенство только при наличии относительного движения.
Для большинства пар материалов значение коэффициента трения ? не превышает 1 и находится в диапазоне 0,1 - 0,5. Если коэффициент трения превышает 1 (?> 1), это означает, что между контактирующими телами имеется сила адгезии NADHESIONи формула расчета коэффициента трения меняется на (П4.2)
Коэффициент трения
Где:
? - коэффициент трения,
F - сила трения,
N^normal ^ - нормальная нагрузка,
N^adhesion^ - сила адгезии.
Продемонстрируем различные виды трения на примере развития подшипников.
ПРИМЕР П4.14. ПЕРВЫЙ ПОДШИПНИК.
Первые каменные подшипники скольжения были найдены в раскопках, относящихся к эпохе неолита.
Сохранились некоторые подшипники древности. Например, подпятник (карман для нижней оси) двери храма в Ассирия, приблизительно 2500 лет до н.э. (рис. П4.8а). Каменная дверь
(рис. П4.8б) в деревне Хампи на севере индийского штата Карнатака, где расположены руины Виджаянага - бывшей столицы Виджаянагарской империи.
Рис. П4.8. Первый подшипник
Каждая каменная дверь была сделана из одного огромного валуна. У ворот есть каменные болты и шарниры, которые сохранились по сей день.
ПРИМЕР П4.15. ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ.
ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш или втулка из антифрикционного материала (часто используются цветные металлы), и смазывающее устройство (рис. 4.9). Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, который позволяет свободно вращаться валу. Для успешной работы подшипника зазор предварительно рассчитывается[478 - Что такое подшипники и их основные разновидности. П4.9. Принципиальная схема опоры с подшипником скольжения
ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ
ТРЕНИЕ КАЧЕНИЯ - особый вид сопротивления, возникающий, когда одно из тел катится по поверхности другого тела без проскальзывания.
СИЛА ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ - сила трения, возникающая при качении одного тела по поверхности другого тела.
ПРИМЕР П4.16. ШАРИКОВЫЙ ПОДШИПНИК.
ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ работают преимущественно при трении качения и состоят из двух колец, тел качения, сепаратора, отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба - дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения (рис. П4.10).[479 - Там же.]
Рис. П4.10. Принципиальная схема опоры с подшипником качения
ЖИДКОСТНОЕ ТРЕНИЕ
ПРИМЕР П4.17. ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ ПОДШИПНИКИ.
ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК -это подшипник скольжения, в котором между трущимися поверхностями подается масло под давлением от насоса (рис. 4.11). Несущая способность такого подшипника определяется в основном давлением подаваемой смазки и не зависит от окружной скорости вала[480 - Все про гидростатические подшипники. П4.11. Гидростатический подшипник.
Смазка подается под давлением из внешнего источника.
1 - шейка вала; 2 - подшипник; 3 - подвод смазки.
ПРИМЕР П4.18. КАТАНИЕ НА КОНЬКАХ.
Конек представляет собой гидростатический подшипник, в котором лед и конек разделены слоем воды, появившимся в результате энтропии (раньше считали, что вода появляется в результате таяния льда от давления).
Молекулы воды в поверхностных слоях льда способны вращаться с частотами, в 100 тысяч раз большими, чем те же молекулы, но в глубине кристалла. В результате на поверхности льда образуется пленка жидкости, служащая хорошей смазкой при скольжении
(рис. П4.12).
Рис. П4.12. Катание на коньках
Толщина водной пленки на поверхности льда, равная около 10 нм при -35 °С, увеличивается до 100 нм при -5 °С[481 - Богданов К. Ю. Почему лед скользкий? П4.19. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОДШИПНИКИ.
В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ ПОДШИПНИКЕподача жидкости осуществляется посредством всасывания ее в результате вращения подшипника, попадая на его внутреннюю поверхность и образуя смазочный слой под валом или вокруг него.
Гидродинамические подшипники используются в кулерах - вентиляторах для охлаждения процессора (рис. П4.13а) и в приводах жестких дисков (рис. П4.13б).
Рис. П4.13. Гидродинамический подшипник в электронике
По сравнению с обычным подшипником качения, бронзовый гидродинамический подшипником позволяет снизить уровень шума, увеличить срок службы устройства и регулировать скорость вращения шпинделей жесткого диска в широком диапазоне.
ВОЗДУШНАЯ ПОДУШКА
Воздушная подушка - в широком смысле область повышенного давления воздуха между подвижными и неподвижными элементами механизмов.
Воздушная подушка применяется:
- в транспортных устройствах;
- в различных приборах и механизмах для уменьшения трения между соприкасающимися поверхностями.
ПРИМЕР П4.20. ВОЗДУШНЫЙ ПОДШИПНИК.
Опоры с воздушной смазкой могут быть АЭРОДИНАМИЧЕСКИМИ и АЭРОСТАТИЧЕСКИМИ. Они практически не ограничивают скорости вращения валов, работают с весьма малыми потерями и ничтожным нагревом, сохраняют точность направления вала.
Принципы действия их подобны гидростатическим и гидродинамическим.
В АЭРОСТАТИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКАХ принудительно подается тонкий слой сжатого воздуха, чтобы обеспечить «нулевое» трение поверхностей. Вместо смазочного материала в таких подшипниках используется воздух.
В АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКАХ воздух может самозасасываться в зазор из атмосферы через торцы подшипников.
ПРИМЕР П4.21. АЭРОХОККЕЙ.
Аэрохоккей - это игра, которая функционирует при помощи аэростатического подшипника, поддерживающего шайбу и клюшки игроков. Вследствие низкого трения обеспечивается быстрое движение шайбы. Для игры используется плоская поверхность подшипника с множественными отверстиями, через которые подается воздух под давлением чуть выше окружающего, таким образом, шайба и «клюшки» игроков как бы парят в воздухе (рис. П4.14).
Рис. П4.14. Аэрохоккей
ПРИМЕР П4.22. ПОРИСТЫЙ ПОДШИПНИК.
Воздух в подшипники подается через пористую поверхность (миллионы микронных пор), максимально равномерно распределяя давления. Пористые подшипники отличаются большей прочностью.
Выпускаются стандартные пористые воздушные подшипники различных форм и размеров (рис. П4.15а). Технология изготовления пористых подшипников обеспечивает высокую прочность, простоту использования и доступность.
На рис. П4.15б) показано выпускание воздуха из пористого подшипника.
Рис. П4.15. Пористые воздушные подшипники
МАГНИТНАЯ ПОДУШКА
Магнитная подушка основана на силах отталкивания одноименных полюсов магнита. В результате воздействия этих сил объект «парит» в воздухе.
Магнитная подушка может осуществляться:
- постоянными магнитами;
- электромагнитами;
- активными средствами, управляющими электромагнитом.
ПРИМЕР П4.23. ДЕТСКАЯ ИГРУШКА ЛЕВИТРОН.
Детская игрушка Левитрон наглядно демонстрирует, на что способны электромагнитные поля[482 - Что такое подшипники и их основные разновидности. (рис. П4.16).
Рис. П4.16. Детская игрушка Левитрон
ПРИМЕР П4.24. МАГНИТНЫЙ ПОДШИПНИК НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ.
Принцип работы МАГНИТНОГО ПОДШИПНИКА основан на силах отталкивания одноименных полюсов магнита. Такой подшипник осуществляет подвес вращающегося вала без физического контакта, без трения.
ПРИМЕР П4.25. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОДШИПНИКИ.
В этом типе подшипника используется электромагнит (рис. 4.17).
Рис. П4.17. Электромагнитный подшипник
Электромагнитные подшипники обеспечивают:
- низкий коэффициент «трения» опоры;
- работу без смазывающей жидкости и системы масляного питания;
- возможность гашения широкого спектра вибраций ротора и повышение его надежности;
- полное отсутствие износа и ресурс работы, ограниченный лишь долговечностью электротехнических материалов и приборов;
- исключение проблемы осевого смещения ротора при пуске и переходных динамических режимах;
- применение цифровой системы управления, созданной на базе современной микропроцессорной техники, ее высокую надежность, удобство сервиса и диагностики и возможность производить настройку для различных типоразмеров роторов и уплотнений.
ПРИМЕР П4.26. АКТИВНЫЙ МАГНИТНЫЙ ПОДШИПНИК.
АКТИВНЫЙ МАГНИТНЫЙ ПОДШИПНИК (АМП) - это управляемое устройство, в котором стабилизация положения ротора осуществляется силами магнитного притяжения, действующими на ротор со стороны электромагнитов, ток в которых регулируется системой автоматического управления по сигналам датчиков перемещений ротора (рис. П18).
Рис. П4.18. Схема управления активным магнитным подшипником
ПРИМЕР П4.27. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР.
Электрический генератор использует подшипник с МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТЬЮ благодаря чему трение между валом и подшипником значительно снижается (патент США 6 812 583[483 - US Patent 6 812 583. Electrical generator with ferrofluid bearingsю. Cheung; Jeffrey T., Xin; Hao. November 2, 2004.]). Это пример использования МАГНИТНОГО ПОДШИПНИКА С МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТЬЮ.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЛЕВИТАЦИЯ
ПРИМЕР П4.28. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК.
Электростатический подшипник использует электростатическое поле, создающее подвес.
Для создания электростатического поля можно использовать либо посредством трибоэлектрического эффекта, либо с помощью электретов.
Проще всего использовать ЭЛЕКТРЕТЫ[484 - ЭЛЕКТРЕТЫ, диэлектрики, способные длительное время находиться в наэлектризованном состоянии после снятия внеш. воздействия, вызвавшего поляризацию, и образовывать вокруг себя электрическое поле; электрические аналоги постоянных магнитов.]. Они выпускаются в виде тонких пленок.
Сила электрического отталкивания при тех же габаритах и массах носителей зарядов в миллионы раз больше силы магнитного отталкивания.
Электретной пленкой оклеивают внутреннюю поверхность желоба внешнего кольца подшипника и внешнюю поверхность внутреннего кольца. При зазоре 1 мм такой подшипник может выдержать усилие до 2 -3 тонн.
Это становится возможным благодаря огромным электростатическим силам отталкивания одноименных электрических зарядов, сосредоточенных в этих наклеенных электретных пленках.
Себестоимость такого подшипника в два-три раза меньше себестоимости обычного механического подшипника. Не нужно шариков и их точной шлифовки - так как центровку колец подшипника при его работе в условиях динамических нагрузок автоматически осуществляет само электрическое поле.
КОЛЕБАНИЯ (ВИБРАЦИЯ)
ПРИМЕР П4.29. ВТУЛКА ПОДШИПНИКА.
В патенте США 3 239 283 втулки подшипника выполнены из пьезоэлектрического материала и покрытием ее электропроводящей фольгой. Пропуская переменный ток, под действием которого пьезоэлектрик ВИБРИРУЕТ, ликвидируют трение покоя.
БЕЗЫЗНОСТНОСТЬ
ЭФФЕКТ БЕЗЫЗНОСНОСТИ открыт в 1956 г.
Суть открытия состоит в следующем: в паре трения сталь - медь, сталь - бронза или сталь - латунь из твердого раствора благодаря разрушению межатомных связей выделяется медь. Выделившаяся чистая медь переносится на поверхность стали в виде слоя толщиной около микрона.
Образовавшийся тончайший слой не уносится из зоны контакта, а переходит с одной поверхности трения на другую, что придает узлам трения высокую износостойкость. Известно, что при определенных условиях в узлах трения происходит отрыв мелких частиц с одной поверхности и перенос их на другую. Если каждая оторвавшаяся от поверхности частица не будет уноситься из зоны трения, а будет удерживаться противоположной поверхностью, покрывая ее тончайшим слоем и сообщая ей высокую гладкость, то, когда противоположные поверхности окажутся покрытыми тонким слоем меди, износ прекратится.
ПРИМЕР П4.30. ПАРА СТАЛЬ-ЧУГУН.
В случае, если сталь трется о сталь или о чугун - а в них нет ни грамма меди, предложено в одной из деталей высверливается углубление, в которое запрессовывается кусочек бронзы. Из этого куска во время работы будет выделяться медь, обволакивая поверхности и тем, предохраняя их от износа.
ПРИМЕР П4.31. МЕТАЛЛОПЛАКИРОВАННЫЕ СМАЗКИ
Металлоплакированные смазки содержат мелкодисперсный порошок меди. Они очень удобны для смазки стальных поверхностей трения.
Современные исследователи показали возможность получения наноразмерных порошков металлов и сплавов, которые могут использоваться в виде добавок к смазкам в узлах трения. Введение мелкодисперсных порошков в смазку позволяет расширить рабочий интервал нагрузок, поскольку при срабатывании смазки на поверхности трения образуются тонкие металлические пленки, препятствующие износу трущихся поверхностей[485 - ЧУЛОВСКАЯ С. А. ЭЛЕКТРОХИМЕЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАУЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ВОДНО-ИЗОПРОПАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРЛИТОВ.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. - Иваново: Институт химии растворов РАН, 2006. www.isc-ras.ru/dissert/avtoreferats/Chulovskaya.docwww.isc-ras.ru/dissert/avtoreferats/Chulovskaya.doc(НИЗКОЕ ТРЕНИЕ
ЯВЛЕНИЕ АНОМАЛЬНОГО НИЗКОГО ТРЕНИЯ. Установлено, что при достаточно сильном облучении потоком ускоренных частиц (например, атомами гелия) поверхности полимерного тела, например, полиэтилена, трущегося в вакууме вместе с металлом, наблюдается переход от обычного трения к сверхнизкому - коэффициент трения значительно уменьшается и достигает порядка одной тысячной.
ПРИМЕР П.4.32. ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ.
А. с. 290 131. Подшипник скольжения, содержащий корпус, в котором смонтирован вал посредством сегментов с металлической рабочей поверхностью, расположенных равномерно по окружности, отличающееся тем, что с целью уменьшения коэффициента трения при работе в вакууме, он снабжен источником быстрых и нейтральных молекул газа, например, инертного, встроенного в корпус между сегментами и направляющим поток молекул на рабочую поверхность вала, покрытую полимером, например, полиэтиленом.
ПОРИСТАЯ ПОВЕРХНОСТЬ
ПРИМЕР П4.33. ФОСФАТНЫЕ ПОКРЫТИЯ.
Одним из путей обеспечения насыщенного контакта в начале приработки и повышения прирабатываемости является создание положительного градиента твердости поверхностей трения, путем нанесения мягких покрытий. Доступным способом модифицирования поверхностей является фосфатирование. Такое покрытие имеет высокоразвитую пористую поверхность, хорошо удерживает смазочный материал, прочно сцепляется с основанием, что обеспечивает улучшение смазывания, снижение трения и исключает схватывание поверхностей.
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА(ПАВ) - химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения[486 - ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА(ПАВ). -Материал из Википедии.].
К поверхностно-активными веществам (ПАВ) относятся все жирные кислоты (предельные и непредельные) и их мыла, спирты, смолы.
Характерной особенностью ПАВ является несовпадение центров положительных и отрицательных зарядов в их молекулах. Такие молекулы, называемые полярными, притягиваются и удерживаются поверхностью тела.
Благодаря этому поверхность твердого тела всегда покрыта тончайшей пленкой веществ, содержащихся в окружающей среде. Явление образования таких пленок газов, паров или растворенных веществ либо поглощение этих веществ поверхностью тела называется адсорбцией
Под действием ПАВ поверхности трения пластифицируются, что способствует быстрому созданию оптимальных шероховатостей трущихся поверхностей.
ПРИМЕР П4.34. СМАЗКА ПРОКАТНЫХ СТАНОВ.
Для снижения трения при прокатке раньше использовали жидкие масла. Так как прокатка происходит при высокой температуре, то масло сгорало, ухудшая качество проката. Далее в качестве смазки слали использовать эмульсии ПАВ она хорошо снижает трение и выдерживает высокие температуры.
ПРИМЕР П4.35. ПРИСАДКИ ДЛЯ МАШИННОГО МАСЛА.
Современные присадки - это добавки в масла и смазки, которые предназначается для предотвращения износа трущихся поверхностей сопрягающихся пар деталей, а также безразборного восстановления (ремонта) этих деталей, если их рабочие поверхности уже изношены. Это происходит за счет образования металлокерамической поверхности в зоне трения. В состав композиции присадок входят природные минералы, а также поверхностно активные вещества (ПАВ) и катализаторы.
В зоне трения происходит процесс избирательного переноса силикатных соединений композиции на поверхность обрабатываемых деталей с образованием структуры с общей кристаллической решеткой металла.
В результате этого сложного химико-физического процесса образуется трехслойное покрытие, где:
- первый слой имеет общую кристаллическую решетку с металлом и обладает высокой коррозионной стойкостью, за счет связывания атомарного водорода - катализатора всех физико-химических процессов;
- второй слой упругий и служит демпфером при ударных нагрузках;
- третий слой защитный (сверхнизкий коэффициент трения до 0,003 -0,005 и высокая микротвердость 690…710 НУ).
ЭФФЕКТ РЕБИНДЕРА
Действие эффекта Ребиндера осуществляется при контакте твердого тела, находящегося в напряженном состоянии, с жидкой (или газовой) активной средой[487 - РЕБИНДЕРА ЭФФЕКТ. - БСЭ. имеет прямое отношение к смазке деталей машин.
Введенная «смазка» вызывает ускоренный «износ» неровностей, увеличивается скорость приработки (обкатки) машин.
Когда приработка деталей завершается, контактные давления падают, так как нагрузки распределяются на большую несущую площадь контакта сглаженных поверхностей. В этих условиях смазочный материал оказывает меньшее пластифицирующее действие и играет главным образом роль разделяющего слоя.
ЭФФЕКТ ТОМСА
ЭФФЕКТ ТОМСА обуславливается образованием на границе твердое тело - жидкость молекулярных растворов, ограничивающие турбулентность потока.
ПРИМЕР П4.36. СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ НАПОРА.
A. с. 244 032: Снижения потерь напора при перемещении жидкости по трубопроводу осуществляется введением в нее длинноцепочечный полимер, например, полиакриламид, в количестве 0,01 -0,2% по весу.
ПРИМЕР П4.37. УМЕНЬШЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОДВОДНОГО АППАРАТА.
Патент США 3 435 796: В устройстве, уменьшающем сопротивление подводного аппарата, используется слабый раствор полимера, образующийся в пограничном слое забортной вод при смешении подогретой жидкой смеси либо гранулированного или порошкообразного полимера с морской водой. Подогретая жидкая смесь представляет собой дисперсию макромолекул полимера, растворимую в морокой воде при температуре окружающей среды, но нерастворимую в воде при температуре выше 70 °С. Когда подогретая жидкая смесь попадает в холодную воду при соответствующих условиях окружающей среды, микрочастицы набухают и растворяются, образуя клейкую массу. В пограничном слое обтекающего потока они образуют молекулярный раствор макромолекул, препятствуя турбулизации потока.
П4.3.3.3. УВЕЛИЧЕНИЕ ТРЕНИЯ
Увеличить трение можно с помощью создания ПОВЕРХНОСТЕЙ С БОЛЬШИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ТРЕНИЯ и с помощью СОЗДАНИЯ СИЛ, ПРИЖИМАЮЩИХ ДРУГ К ДРУГУ трущееся поверхности.
Для функции УВЕЛИЧЕНИЯ ТРЕНИЯОСНОВНАЯ ЛИНИЯ тенденции представляет собой последовательность использования следующих полей (рис. П4.19): ГРАВИТАЦИОННОЕ, МЕХАНИЧЕСКОЕ, ТЕМПЕРАТУРНОЕ, МАГНИТНОЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ включает:
РЕЛЬЕФ И МИКРОРЕЛЬЕФ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, УВЕЛИЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТА, ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ВЕС, ВИНТОВАЯ ПАРА И УПОР, ПНЕВМО- И ГИДРОДОМКРАТЫ И УПОР, ИМПУЛЬСНОЕ И РЕАКТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОБЪЕКТ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАКУУМА, АНТИКРЫЛО И НАБЕГАЮЩИЙ ПОТОК, ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СИЛЫ, ЭФФЕКТА ДЖОНСОНА-РАБЕКА ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ, БИМЕТАЛЛ, ЭФФЕКТ ПАМЯТИ ФОРМЫ, ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ, ЭЛЕКТРОМАГНИТ, ЭЛЕКТРЕТ.
Для измерения могут быть использованы ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ и ТРИБОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ.
Кроме того, могут использоваться различные комбинации.
Рис. П4.19. Тенденция увеличения управляемости трения
(для функции увеличения трения)
РЕЛЬЕФ И МИКРОРЕЛЬЕФ
ПРИМЕР П4.38. НАКАТКИ[488 - НАКАТКА, процесс обработки металлов и др. материалов поверхностным пластическим деформированием при помощи накатывающего инструмента - роликов, зубчатых накатников, плашек. Формообразующая накатка - накатка резьбы, зубонакатывание, образование шероховатой поверхности на цилиндрических головках гаек, винтов, рукоятках и др. деталях машин и приборов, накатывание штрихов на шкалах и др. - БСЭ - различных инструментов и механизмов делают накатки для увеличения трения между пальцами и рукояткой. По этой же причине пробки на бутылках делаю рифлеными. В скользких местах полы делаю рифлеными (рис. П4.20).
Рис. П4.20. Рифленая поверхность, выполняемая накаткой или насечкой
ПРИМЕР П4.39. НАСЕЧКИ[489 - НАСЕЧКА, техника художественной обработки металла, дерева, кости, рога; рисунок гравируется на поверхности материала, и в штрихи забивается тонкая проволочка (золотая, серебряная и др.). Насечка позволяет создавать гибкий, тонкий, эффектно мерцающий рисунок, часто в виде сплошной орнаментальной вязи. Насечка известна с древнейших времен (в Индии, Средней Азии, на Ближнем и Среднем Востоке, Кавказе), широко распространилась в средние века, применяется и поныне.].
Напильники имеют насечки, благодаря чему имеют возможность обрабатывать материал.
ПРИМЕР П4.40. РЕЛЬЕФ НА ПОКРЫШКАХ.
На автомобильных шинах для увеличения трения делают специальный рельеф.
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, материалы, применяемые для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, и имеющие большой коэффициент трения. Они характеризуются высокой фрикционной теплостойкостью (т. е. способностью сохранять коэффициент трения и износоустойчивость в широком диапазоне температур), низкой способностью к адгезии (так как они не должны при трении схватываться, т. е. как бы «прилипать» друг к другу), высокой теплопроводностью и теплоемкостью, хорошей устойчивостью против теплового удара, возникающего в результате интенсивного выделения тепла в процессе трения. К фрикционным материалам предъявляются также требования по коррозионной стойкости, прирабатываемости, технологичности, экономичности[490 - ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. -БСЭ П4.41. МУФТА СЦЕПЛЕНИЯ И ТОРМОЗНЫЕ УЗЛЫ.
В тормозных узлах и муфтах сцепления используются фрикционные материалы.
УВЕЛИЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТА
Чем больше площадь контакта трущихся поверхностей, тем больше суммарная сила сцепления, сопротивляющаяся движению. Не следует путать с силой трения при скольжении, которая в соответствии с ЗАКОНОМ КУЛОНА, не зависит от площади соприкосновения тел с поверхностью, а зависит только от силы нормальной реакции этого тела и от состояния окружающей среды
(П4.3).
Сила трения скольжения возникает при скольжении данного тела по поверхности другого тела.
Сила трения
Где:
K - коэффициент трения для данных поверхностей (табулированная справочная величина),
RN^ ^ - сила нормального давления (силы реакции опоры, но не давления, т.к. давление зависит от площади).
ПРИМЕР П4.42. УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОХОДИМОСТИ ТРАНСПОРТА.
Для увеличения проходимости транспортных средств по не плотному грунту увеличивают площадь соприкосновения транспорта с грунтом. Используют гусеницы, широкие шины. Они создают меньшее давление на грунт и не портят его, например, при работе на пашне.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ВЕС
ПРИМЕР П4.43. ДОРОЖНЫЙ КАТОК.
Дорожный каток делают как можно тяжелее, что бы лучше утрамбовать дорожное покрытие.
ВИНТОВАЯ ПАРА (ЭКСЦЕНТРИК, РЫЧАГИ) И УПОР
С помощью винтовой паты, эксцентрика или рычагов можно создать силу давления, которая усиливает трение.
ПРИМЕР П4.44. СТРУБЦИНА.
Чтобы предотвратить смещение одной детали по отношению к другой их зажимают струбциной, в которой имеется винтовая пара и упор (рис. П4.21а) в виде зажима, два перекрещивающихся рычага с осью вращения посередине (рис. П4.21б) и эксцентрика при развороте, которого осуществляется зажим (рис. П4.21в).
Рис. П4.21. Струбцина
ПНЕВМО- И ГИДРОДОМКРАТ И УПОР
ПРИМЕР П4.45. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАЖИМ.
Пневматические и гидравлические домкраты обеспечивают значительно большие усилия зажима, поэтому создают большее трение (рис. П4.22).
Рис. П4.22. Домкраты
ИМПУЛЬСНЫЕ И РЕАКТИВНЫЕ СИЛЫ
ПРИМЕР П4.46. ТРАМБОВКИ.
Для уплотнения грунта или забивания свай используют пневматические или реактивные трамбовки, которые создают импульс силы за счет сжатого воздуха или реактивной струи реактивного снаряда. За счет импульса силы трамбовка прижимается к грунту, создавая большое трение и импульс силы передается в грунт. Пример вибротрамбовки приведен на рис. П4.23.
Рис. П4.23. Вибротрабмовка
ВАКУУМ
Создавая вакуум между трущимися поверхностями, увеличиваем силу их сцепления, увеличивая силу трения.
ПРИМЕР П4.47. ВАКУУМНЫЙ ЗАХВАТ.
Во многих отраслях техники, где необходимо «нежное» соприкосновение используют вакуумный захват. Ручной вакуумный захват стекол (рис. П4.24а), захват панелей (рис. П4.24б), захват листового металла (рис. П4.24в).
Рис. П4.24. Вакуумный захва
АНТИКРЫЛО И НАБЕГАЮЩИЙ ПОТОК
АНТИКРЫЛО - это приспособление, предназначенное для увеличения прижимной силы автомобиля с дорожным покрытием[491 - АНТИКРЫЛО. - Материал из Википедии.]
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СИЛЫ
ПРИМЕР П4.48. ФИКСАЦИЯ ОБЪЕКТА.
Во вращающихся механизмах можно зафиксировать объект с внутренней стороны с помощью центробежной силы.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
ПРИМЕР П4.49. СЦЕПЛЕНИЕ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ.
Во время движения поезда по рельсам возникают случаи проскальзывание колес. Особенно часто это происходит в зимнее время, когда на рельсах появляется снег или лед или во время ливневых дождей. В зимнее время рельсы посыпают песком.
Для увеличения сцепления колес с рельсами (увеличение трения) применяется подмагничивание колес с помощью электромагнитов. Используя электромагниты, удалось увеличить коэффициент трения (рис. П4.25).
Рис. П4.25. Магнитопотоки колеса и рельса
ПРИМЕР П4.50. МАГНИТНЫЙ ТОРМОЗ.
Электромагниты используются для торможения поездов.
Разработаны магниторельсовые тормоза на постоянных магнитах[492 - H. Oosten et al. Glasers Annalen, 1997, N 12, S. 613 -617.]. Преимущества таких тормозов заключаются в том, что они могут быть использованы и в качестве стояночных. Особый интерес они представляют для применения в вагонах трамвая. В этом случае тормоза должны при любых условиях сцепления удерживать вагон на уклоне 8%, в том числе и при отсутствии напряжения в контактной сети. В этой ситуации контакта колес с рельсами недостаточно, и требуется дополнительная тормозная сила, не зависящая от сцепления.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Увеличить сцепление между объектами можно используя СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, РАЗНОИМЕННЫЕ ЗАРЯДЫ и с помощь ВИХРЕВЫХ ТОКОВ.
ВИХРИВЫЕ ТОКИ (ТОКИ ФУКО) - это замкнутые в кольца электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока. Они являются индукционными токами и образуются в проводящем теле либо вследствие изменения во времени магнитного поля, в котором находится тело, либо вследствие движения тела в магнитном поле, приводящего к изменению магнитного потока через тело или какую-либо его часть. Величина вихревых токов тем больше, чем быстрее меняется магнитный поток.
ПРИМЕР П4.51. ВИХРЕТОКОВЫЙ ТОРМОЗ.
Вихретоковый тормоз основан на использовании вихревых токов.
Вихретоковый тормоз хорошо регулируется и работает без использования сил трения. В связи с этим он лучше других подходит для высокоскоростных поездов. Любая иная система значительно проигрывает в тормозной силе при торможении с высокой скорости.
ЭФФЕКТ ДЖОНСОНА-РАБЕКА
Если нагревать пару соприкасающихся трущихся поверхностей - полупроводник и металл, то сила трения между этими поверхностями будет увеличиваться. Этот эффект используется в тормозах и муфтах крутящего момента.
ПРИМЕР П4.52. ТОРМОЗ.
Патент США 3 343 635: Тормоз представляющий собой вал, покрытый полупроводниковым материалом, охваченный металлической лентой. Тормозной момент зависит от температуры полупроводникового слоя и регулируется путем пропускания электрического тока через вал и охватывающую его ленту.
ПРИМЕР П4.53. МУФТА КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА.
Патент Англии 1 118 627: Устройство для передачи вращения между двумя валами (муфта крутящего момента), состоящая из двух соприкасающихся дисков, один из которых выполнен из полупроводникового материала, а второй - металлический. Регулирование передаваемого момента происходит при нагреве соприкасающихся упомянутых материалов путем пропускания электрического тока между ними.
П4.3.3.4. ДРУГИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕНИЯ
ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ - явление возникновения заряда при трении проводника об изоляцию.
ПРИМЕР П4.54. ПЕРВЫЙ КСЕРОКС.
Кратко опишем историю появления первого ксерокса, описанную д.ф.-м.н. профессором Фридкин В. [493 - ФРИДКИН В. М. САМЫЙ ПЕРВЫЙ КСЕРОКС. Дальневосточный ученый, №3, 05.02.2003 комнате отеля «Астория» в Нью-Йорке (Лонг-Айленд) Честер Карлсон (1906 -1968), физик, служивший в патентной конторе, проделал такой опыт: наэлектризовал трением пластинку поликристаллической серы и через пленку, несущую изображение, осветил ее. Сера - фотопроводник. При освещении в фотопроводнике возникают носители тока, электроны, или дырки. Они разряжают освещенные участки фотопроводника, поэтому после световой экспозиции на поверхности серы возникает скрытое изображение, образованное заряженными и разряженными участками. Если опылить такую поверхность заряженным порошком, несущим противоположный заряд, частицы порошка проявят изображение. Для проявления Карлсон использовал трибоэлектрический эффект, давно известный в физике. Он смешал порошки сурика и серы (частицы которых, контактируя друге другом, заряжаются противоположными зарядами) и опылил пластинку серы. Частицы красного сурика проявили скрытое изображение. На
поверхности пластинки проступили строки: «Астория», 22 октября 1938 года. Эту дату и следует считать днем рождения ксерографии.
ПРИМЕР П4.55. СИСТЕМА ОХРАНЫ ПЕРИМЕТРА.
Система представляет собой сигнальное устройство тревоги, монтируемое на заграждения.
Чувствительным элементом устройства является трибокабель, обладающий трибоэлектрическим эффектом. При его деформации вырабатывается сигнал, который усиливается, селектируется и обрабатывается электронной аппаратурой, которая выдает сигнал тревоги или неисправности.
ПРИМЕР П4.56. ИЗМЕРИТЕЛИ И ДЕТЕКТОРЫ ПЫЛИ.
Измерители и детекторы пыли производства компании SWR engineering являются эффективным инструментом контроля работоспособности и эффективности систем вентиляции и пылеудаления. В основе принципа действия данных приборов лежит трибоэлектрический эффект - каждая частица пыли переносит на чувствительный элемент датчика определенный электрический заряд, который затем измеряется и суммируется.
ТРИБОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ - люминесценция, возникающая при трении или разрушении кристаллов. Это свойство некоторых минералов светиться при разбивании, ударах, нанесении царапин, или даже при трении. Триболюминесценция вызывается электрическими разрядами, происходящими между образовавшимися наэлектризованными частями - свет разряда вызывает фотолюминесценцию люминофора. Минералы содержат химические соединения, излучающие свет, даже когда к ним не приложена механическая энергия. Проверять кристаллы на предмет триболюминесценции следует в условиях темноты. Такие минералы содержат элементы: амблигонит, кальцит, полевой шпат, флюорит, лепидолит, слюда, пектолит, кварц, сфалерит.
П4.3.4. ДАВЛЕНИЕ
П4.3.4.1. ОБЩИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Приведем классическое определение давления в физике.
ДАВЛЕНИЕ, физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с которыми одно тело действует на поверхность другого (например, фундамент здания на грунт, жидкость на стенки сосуда, газ в цилиндре двигателя на поршень и т. п.). Если силы распределены вдоль поверхности равномерно, то давление р на любую часть поверхности равно (П4.4)
Давление
Где:
S - площадь этой части,
F - сумма приложенных перпендикулярно к ней сил[494 - ДАВЛЕНИЕ - БСЭ. давлением мы будем понимать более широкое понятие, чем дается в физике. Давление в нашем понимании - воздействие сил на объект. Объект может быть в твердом, жидком и газообразном состоянии. Давление должно рассматриваться во всем диапазоне от СВЕРХВЫСОКОГО (ПОВЫШЕННОЕ) до СВЕРХНИЗКОГО (ПОНИЖЕННОГО). Кроме того, можно рассматривать СВЕТОВОЕ и ЗВУКОВОЕ(АКУСТИЧЕСКОЕ) давление.
По времени воздействия давление может быть СТАТИЧЕСКИМ (постоянно или длительно действующим), МГНОВЕННЫМ (кратковременно действующим) и ДИНАМИЧНЫМ (меняющимся).
В общем виде виды давлений представлены на рис. П4.26.
Рис. П4.26. Виды поля давления
П4.3.4.2. ПОВЫШЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ
ДАВЛЕНИЕ ВЫСОКОЕ, в широком смысле - давление, превышающее атмосферное; в конкретных технических и научных задачах - давление, превышающее характерное для каждой задачи значение. Столь же условно встречающееся в литературе подразделение высокого давления на высокие и сверхвысокие[495 - ДАВЛЕНИЕ ВЫСОКОЕ. - БСЭ. давление, воздействующее на ГАЗ, представляет собой ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ, а при воздействии ЗВУКА НА ГАЗ - АКУСТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ.
Повышенное давление, воздействующее на ЖИДКОСТЬ, представляет собой ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕилиГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ.
Гидростатическое давление создают только нормальные напряжения, величина которых не зависит от ориентировки поверхности и одинакова во всем объеме.
Повышенное давление, воздействующее на ТВЕРДОЕ ВЕЩЕСТВО, представляет собой СЖАТИЕ(нормальное воздействие)СДВИГ(воздействие по касательной - тангенциальное) или КРУЧЕНИЕ(воздействие крутящего момента), которые являются видами ДЕФОРМАЦИИупругого тела.
ПРИМЕР П4.57. РОТАЦИОННАЯ КОВКА.
При ковке металл СЖИМАЕТСЯ и упрочняется, придавая заготовке определенную форму.
Ротационная ковка - одна из разновидностей ковки, предназначена для точного деформирования труб, прутков и проволок, без или с минимальной дополнительной обработкой резаньем.
Она осуществляемая на ротационно-ковочных машинах
(рис. П4.27), рабочий орган которых совершает вращательное движение вместе с инструментом, воздействующим на заготовку с разных сторон (в поперечном сечении). окончательный контур деформированных деталей в дальнейшем достигается.
При ротационной ковке инструменты деформирования расположены концентрически вокруг изделия. Инструменты работают с высокой частотой (1500 -10 000 ударов в минуту) и малым ходом перемещения (0,2 -5 мм). Инструменты действуют, как правило, одновременно. Набор инструментов состоит из 2 -8 сегментов, а в большинстве случаев из - 4.
Деформация в ротационной ковке происходит многими маленькими шагами. Этот метод позволяет осуществлять большую степень однородной деформации материала, так изменение формы происходит по всему поперечному сечению.
Рис. П4.27. Ротационная ковка
ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОВЫШЕННОГО ДАВЛЕНИЯ
Тенденция ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ аналогична тенденции увеличения трения (рис. П4.28): ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ВЕС, ВИНТОВАЯ ПАРА И УПОР, ПНЕВМО- И ГИДРОПРЕССЫ, ИМПУЛЬСНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ (УДАР), РЕАКТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОБЪЕКТ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАКУУМА, АНТИКРЫЛО И НАБЕГАЮЩИЙ ПОТОК, ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СИЛЫ, МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
Кроме того, повышенное давление может создавать с помощьюВЗРЫВАи ИСКРОВОГО РАЗРЯДА.
Кроме того, могут использоваться различные комбинации.
Рис. П4.28. Тенденция изменения повышенного давления
П4.3.4.3. ПОНИЖЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ
ПОНИЖЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ, в широком смысле - давление меньше атмосферного.
Пониженное давление в ГАЗЕ представляет собой РАЗРЯЖЕНИЕ, вплоть до вакуума и высокого вакуума.
Понижение давление в ЖИДКОСТИ приводит к явлению КАВИТАЦИЯ.
РАСТЯЖЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ можно условно понимать, как ПОНИЖЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ в твердом теле.
П4.3.5. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ (ДВИЖЕНИЕ)
Движение может быть ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ, ВРАЩАТЕЛЬНОЕ и КОМБИНИРОВАННОЕ.
Под ВРАЩЕНИЕМ мы понимаем так же и НАКЛОН объекта. К КОМБИНИРОВАННОМУ ДВИЖЕНИЮ можно отнести СПИРАЛЬНОЕили БОЛЕЕ СЛОЖНОЕ ДВИЖЕНИЕ(рис. П4.29).
Рис. П4.29. Виды перемещений
П4.3.6. КОЛЕБАНИЯ
Среди КОЛЕБАНИЙ можно назвать ВИБРАЦИЮ и АКУСТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. В свою очередь АКУСТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ разделяется на инфразвук, слышимый звук и ультразвук (рис. П4.30).
Рис. П4.30. Виды колебаний
П4.4. Тепловое поле
Среди тепловых явлений можно назвать: ТЕПЛОМАССООБМЕН, ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ, БИМЕТАЛЛ, ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫПЕРВОГО И ВТОРОГО РОДА(рис. П4.31).
Рис. П4.31. Тенденция изменения теплового поля
ТЕПЛОМАССОБОМЕН сложное явление, которое можно рассматривать как ряд простых процессов: теплопроводность, конвекция и излучение.
Теплопроводность - процесс переноса теплоты (внутренней энергии), происходящий при непосредственном соприкосновении тел (или частей тела) с различной температурой. Обмен энергией осуществляется микрочастицами, из которых состоят вещества: молекулами, атомами, свободными электронами. За счет взаимодействия друг с другом быстродвижущиеся микрочастицы отдают свою энергию более медленным, перенося таким образом теплоту из зоны с более высокой в зону с более низкой температурой. Явление теплопроводности наблюдается во всех телах: жидких, твердых и газообразных.
Конвекция - процесс переноса теплоты, происходящий за счет перемещения больших масс (макромасс) вещества в пространстве, поэтому наблюдается только в жидких и газообразных телах. Объемы жидкости или газа, перемещаясь из области с большей температурой в область с меньшей температурой, переносят с собой теплоту.
Радиационный теплообмен (теплообмен излучением) представляет собой перенос теплоты посредством электромагнитного поля. При этом внутренняя энергия одного тела превращается в энергию излучения фотонов, которая распространяется в пространстве и, попадая на другие тела, способные ее поглощать, снова превращается во внутреннюю энергию.
ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ - это изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры[496 - ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ - материал из Википедии.].
Подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Это легко объяснимо с позиции механической теории теплотытеплоты(поскольку при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах атомы начинают с большей амплитудой колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решетке, и им требуется больше свободного пространства. В результате тело расширяется. Так же жидкости и газы, по большей части, расширяются с повышением температуры по причине увеличения скорости теплового движения свободных молекул.
БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА - это пластина, изготовленная из БИМЕТАЛЛА или из механически соединенных кусков двух различных металлов[497 - БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА - материал из Википедии.].
ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД (фазовое превращение), переходы вещества из одной фазы в другую, происходящие при изменении температуры, давления или под действием каких-либо других внешних факторов (например, магнитных или электрических полей).
ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД 1-ГО РОДА -скачкообразное изменение плотности и энтропии вещества. В процессе таких фазовых переходов выделяется или поглощается соответственно теплота фазовых переходов. Примеры: испарение, плавление и обратные им процессы - конденсация, кристаллизация, а также многие полиморфные превращения веществ.
ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД 2-ГО РОДА - плотность и энтропия вещества меняются непрерывно в точке перехода, а теплоемкость, сжимаемость и коэффициент термического расширения фаз меняются скачком. Как правило, при этом изменяется и соответственно симметрия фазы. Пример: переход вещества из ферромагнитного в парамагнитное в точке Кюри, сопровождающийся коренным изменением структуры.
П4.5. Электромагнитное поле
П4.5.1. ТЕНДЕНЦИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ можно рассматривать во всем его диапазоне от РАДИО- до ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЙ. Рассмотрим только наиболее употребительные из них (рис. П4.32). Степень управляемости увеличивается, если последовательно использовать следующие электромагнитные поля: МАГНИТНОЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ, ОПТИЧЕСКОЕ.
Рис. П4.32. Тенденция изменения электромагнитного поля
П4.5.2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ может быть постоянное и переменное. В свою очередь переменное магнитное поле может быть линейное, вращательное и импульсное (рис. П4.33).
Рис. П4.33. Тенденция изменения электромагнитного поля
П4.5.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ может быть постоянное,переменное и импульсное (рис. П4.34).
Рис. П4.34. Виды электрического поля
П4.5.4. ОПТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
ОПТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ бывает видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое (рис. П4.35).
Рис. П4.35. Виды оптического поля
П4.6. Химическое поле
Одну из тенденций изменения химического поля можно показать на реакции ОКИСЛЕНИЯ. Впервые эту тенденцию сформулировал Г. Альтшуллер в виде приема разрешения технических противоречий
38: «Применение сильных окислителей»[498 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. - М.: Московский рабочий, 1973.]
(а) Заменить обычный воздух обогащенным.
б) Заменить обогащенный воздух кислородом.
в) Воздействовать на воздух или кислород ионизирующими излучениями.
г) Использовать озонированный кислород.
д) Заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном).
В дальнейшем эта тенденция была развита Ю. Саламатовым[499 - НИТЬ В ЛАБИРИНТЕ/Сост. А.Б.Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - 277 с. - (Техника - молодежь - творчество).].
ТЕНДЕНЦИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ ОКИСЛЕНИЕМ(логика развития технических систем, использующих кислород) показана на
рис. П4.36: ПЕРЕХОД ОТ ВОЗДУХА К ВОЗДУХУ, ОБОГАЩЕННЫМ КИСЛОРОДОМ; К ЧИСТОМУ КИСЛОРОДУ; К КИСЛОРОДУ ОБОГАЩЕННОМУ ОЗОНУ; К ЧИСТОМУ ОЗОНУ.
Линия характерна для систем, использующих кислород. Она отражает общую тенденцию развития техники - переход к все более сильным окислителям. Каждый элемент линии представляет собой форму используемого вещества. Можно повысить эффективность каждого этапа этой линии путем использования физических эффектов и выбора управляющих полей.
Рис. П4.36. Тенденция увеличения управляемости окислением
П4.7. Выводы
Увеличение управляемости системы, в частности осуществляется переходом к более управляемым полям. Замена полей осуществляется по цепочке, изображенной на рис. П4.2: ГРАВИТАЦИОННОЕ, МЕХАНИЧЕСКОЕ, ТЕПЛОВОЕ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ, ХИМИЧЕСКОЕ.
Наиболее управляемое в настоящее время - это ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
Каждым из этих полей можно управлять по определенной тендении, но имеется и общая закономерность их изменений гипервеполи (рис. П4.3).
Тенденция увеличения управляемости ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ показана на рис. П4.4.
Тенденция увеличения управляемости МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛЯ показана на рис. П4.5-П4.7, П4.19, П4.26, П4.28-П4.30
Тенденция увеличения управляемости ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ показана на рис. П4.31.
Тенденция увеличения управляемости ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ показана на рис. П4.32-П4.35.
Одна из тенденций управления ХИМИЧЕСКИМ ПОЕМ (окисление) показана на рис. П4.36.
Приложение 5. Гравиполи
СОДЕРЖАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ 5. ГРАВИПОЛИ
П5.1. ВВЕДЕНИЕ
П5.2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ
П5.3. УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕМ
П5.3.1. УПРАВЛЕНИЕ СИЛОЙ ТЯГОТЕНИЯ
П5.3.2. УПРАВЛЕНИЕ СИЛОЙ ТЯЖЕСТИ
П5.3.3. УПРАВЛЕНИЕ ВЕСОМ
П5.3.3.1. Движение с ускорением
П5.3.3.2.Создание дополнительной силы
П5.4. УПРАВЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВОМ
П5.4.1. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ
П5.4.1.1. Дробление вещества
П5.4.1.2. Изменение массы
П5.4.2. ВИДЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ
П5.4.2.1. Создание движения
П5.4.2.2. Создание силы
П5.4.2.3. Удержание тела в определенном пространственном положении
П5.4.2.4. Создание направления
П.5.4.2.5. Повышение статической устойчивости объекта в пространстве
П5.4.2.6. Образование пленки жидкости
П5.4.2.7. Устранение вибраций
П5.5. ГРАВИПОЛИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБНАРУЖЕНИЯ
П5.5.1. ИЗМЕРЕНИЕ
П5.5.1.1. Измерение вертикали
П5.5.1.2. Измерение горизонтали
П5.5.1.3. Измерение плотности
П5.5.1.4. Измерение времени
П5.5.1.5. Измерение натяжения
П5.5.2. ОБНАРУЖЕНИЕ
П.5.5.2.1. Обнаружение изменения объема жидкости
П5.5.2.2. Обнаружение изменения формы
П5.6.ЗАКЛЮЧЕНИЕ
П5.7. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕСОМ
П5.1. Введение
Гравиполи[500 - ПЕТРОВ В. М. ГРАВИПОЛИ. - Л.:1989, 35 с.это тенденции увеличения управляемости гравитационного поля тенденции, учитывающие способы управления веществом с помощью гравитационного поля и «управления» полем.
Под гравитационным полем в данной работе будем понимать СИЛЫ ГРАВИТАЦИИ, ТЯЖЕСТИ и ВЕС ТЕЛА. Под управлением будем понимать их УВЕЛИЧЕНИЕ или УМЕНЬШЕНИЕ.
Гравиполи можно использовать для осуществления и других действий, например, созданиядвижения, силы, выработки и накопления энергии, удержания тела в определенном положении, повышения статической устойчивости, устранения вибрации, образования пленки, измерения и обнаружения различных параметров и т. п.
Первоначально мысли о разработке тенденции «управления» весом возникли у автора в начале 70-х годов при знакомстве с приемами разрешения технических противоречий, разработанных Г. С. Альтшуллером[501 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. - М: Моск. рабочий, 1973. - 296 с. Прием 8 «Принцип антивеса» непосредственно описывает способы управления весом. В сентябре 1973 г. автор послал первый вариант наброска работы (отдельные линии и примеры)[502 - ПЕТРОВ В. М. УПРАВЛЕНИЕ ВЕСОМ. - Л., 1973. (рукопись)] Г. С. Альтшуллеру и он, резонно сказал, что работа еще «сырая». Вторично к данной работе автор вернулся в середине 1980 г. познакомившись с тенденциями развития теполей[503 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ - В МЕХАНИЧЕСКОЕ. Техника и наука, №1, 1981, С 17 -19. АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ -В МЕХАНИЧЕСКОЕ. - Дерзкие формулы творчества/ (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. (Техника - молодежь - творчество), с. 95 -102.] и феполей[504 - АЛЬТШУЛЛЕР Г. МАГИЯ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ. Техника и наука, №3, 1981, С. 13 -14. АЛЬТШУЛЛЕР Г. C. ФЕПОЛИ МОГУТ ВСЕ. - Дерзкие формулы творчества/
(Сост. А.Б.Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. (Техника - молодежь - творчество), С. 103 -109.], разработанными
Г. С. Альтшуллером. К этому времени автор понял, что таким образом должны быть представлены закономерности развития по любому из полей. Автор неоднократно пытался дать эту тему своим ученикам, но, к сожалению, никто так и не выполнил эту работу. Первый вариант практически завершенной работы был сделан в сентябре 1989 г., но он не удовлетворил автора, и работа была приостановлена и завершена в декабре 1989 г.
Основная линия развития гравиполей показана на рис. П5.1.
Рис. П5.1. Тенденция развития гравиполей
П5.2. Основные физические принципы
Для лучшего понимания материала напомним общеизвестные физические истины.
СИЛА ТЯГОТЕНИЯ описывается формулой (П5.1)
СИЛА ТЯГОТЕНИЯ
Где:
F - сила тяготения;
G - гравитационная постоянная;
M1,M2 - массы тел;
R - расстояние между телами.
СИЛА ТЯЖЕСТИ описывается формулами (П5.2) и (П5.3)
Сила тяжести
Сила тяжести
Ускорение свободного падения
Где:
FТ - сила тяжести;
G - гравитационная постоянная;
M - масса Земли;
M - масса тела над Землей;
G - ускорение свободного падения;
R - радиус Земли.
Сила притяжения тела Землей называется ВЕСОМ ТЕЛА. Вес тела, покоящегося в инерциальной системе отсчета, совпадает силой тяжести и описывается формулой (П5.5)
Вес тела
Где:
P - вес тела - сила упругости;
M - масса тела;
G - ускорение свободного падения.
Покажем возможности изменения веса тела.
1. ОПОРА НЕПОДВИЖНА ИЛИ ДВИЖЕТСЯ РАВНОМЕРНО
Вес определяется по формуле (П5.5)
- ОПОРА ДВИЖЕТСЯ С УСКОРЕНИЕМ(П5.6)
Вес тела
Где:
P - вес тела;
M - масса тела;
G - ускорение свободного падения;
A - ускорение движения тела.
2.1. УСКОРЕНИЕ НАПРАВЛЕНО ВВЕРХ - ПЕРЕГРУЗКА.
При этом формула веса будет иметь вид (П5.6)
2.2. УСКОРЕНИЕ НАПРАВЛЕНО ВНИЗ - УМЕНЬШЕНИЕ ВЕСА.
Формула веса имеет вид (П5.7)
Вес тела
- ТЕЛО ДВИЖЕТСЯ ПО ОКРУЖНОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ(П5.8)
Вес тела
Где:
P - вес тела - сила упругости;
M - масса тела;
G - ускорение свободного падения;
V - скорость движения тела;
R - радиус окружности.
3.1.ТЕЛО НАХОДИТСЯ В НИЖНЕМ ПОЛОЖЕНИИ
Формула веса имеет вид (П5.8)
Рис. П5.2. Тело в нижнем положении
3.2.ТЕЛО НАХОДИТСЯ В ВЕРХНЕМ ПОЛОЖЕНИИ
Формула веса имеет вид (П5.9)
Рис. П5.2. Тело в нижнем положении
4. ТЕЛО НАХОДИТСЯ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ
Формула веса имеет вид (П5.10)
Вес с учетом среды
Где:
FA - сила Архимеда;
M - масса тела;
G - ускорение свободного падения.
Сила Архимеда
Где:
FA - сила Архимеда;
P - удельная плотность среды (жидкости или газа);
V - объем тела.
Сила Архимеда проявляется, когда тело непосредственно находится в среде или к нему присоединяется другое тело.
5. НА ТЕЛО ВОЗДЕЙСТВУЕТ СИЛА, УВЕЛИЧИВАЮЩАЯ ИЛИ УМЕНЬШАЮЩАЯ ВЕС.
П5.3. Управление полем
П5.3.1. УПРАВЛЕНИЕ СИЛОЙ ТЯГОТЕНИЯ
В соответствии с формулой (П5.1) силой тяготения можно управлять, изменяя массы тел или расстояние между ними.
ПРИМЕР П5.1. КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ.
При значительном отдалении космического корабля от планеты на ракету почти не действует сила тяготения.
П5.3.2. УПРАВЛЕНИЕ СИЛОЙ ТЯЖЕСТИ
Силой тяжести, описанной формулами (П5.2), (П5.3), (П5.4), можно управлять, изменяя массу тела и ускорение свободного падания.
Ускорение свободного падения «G» зависит от:
- высоты расположения тела над Землей;
- широты места;
- пород земной коры.
ПРИМЕР П5.2. НАВИГАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ.
В навигационных приборах вводят поправки от выше указанных параметров.
П5.3.3. УПРАВЛЕНИЕ ВЕСОМ
Управление весом можно осуществлять, изменяя массу тела и ускорение свободного падания, а, также создавая дополнительную силу, которая в зависимости от направления будет увеличивать или уменьшать вес.
По второму закону Ньютона сила описывается формулой (П5.12).
Второй закон Ньютона
Дополнительная сила может быть любой природы.
Далее в этом разделе опишем возможные способы «управления» весом.
П5.3.3.1. ДВИЖЕНИЕ С УСКОРЕНИЕМ
П5.3.3.1.1. Ускорение направлено вверх
Ускорение направлено в сторону противоположную весу, т. е. создается перегрузка («УВЕЛИЧЕНИЕ» ВЕСА) в соответствии с формулой (П5.6).
Это возможно в двух случаях:
- вектор скорости движения совпадает по направлению с вектором ускорения
- вектор скорости движение противоположен вектору ускорения
П5.3.3.1.1.1. Скорость движения совпадает по направлению с ускорением
Диаграмма сил показана на рис. П5.4.
Рис. П5.4. Диаграмма сил
ПРИМЕР П5.3. ПЕРЕГРУЗКИ.
Старт космической ракеты или резкий набор высоты в самолете (рис. П5.5). При этом космонавт или летчик испытывают большие перегрузки.
Рис. П5.5. Перегрузки
П5.3.3.1.1.2. Скорость движения противоположна по направлению ускорению
Диаграмма сил показана на рис. П5.6.
Рис. П5.6. Диаграмма сил
ПРИМЕР П5.4. СПУСК КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ НА ЗЕМЛЮ.
Происходит резкое торможение, и создаются перегрузки.
ПРИМЕР П5.5. ДВИЖЕНИЕ ПО ОКРУЖНОСТИ.
Движение по окружности: летчик «в пике», движение по вогнутой поверхности, допустим мосту, тренировка космонавтов в центрифуге. Создаются перегрузки.
П5.3.3.1.2. Ускорение направлено в низ
Этот случай «УМЕНЬШЕНИЯ» ВЕСА вплоть до невесомости. Он описывается формулой (П5.7).
Здесь, как и в предыдущем случае возможны два варианта:
- вектор скорости движения совпадает по направлению с вектором ускорения
- вектор скорости движение противоположен вектору ускорения
П5.3.3.1.2.1. Скорость движения совпадает по направлению с ускорением
Диаграмма сил показана на рис. П5.7.
Рис. П5.7. Диаграмма сил
ПРИМЕР П5.6. НЕВЕСОМОСТЬ.
Свободное падение: затяжной прыжок с парашютом (рис. П5.8 а), движение лифта вниз (рис. П5.8 б) и т. п. Наверное, каждый испытывал хоть ненадолго ощущение невесомости при падении, прыжках или резком опускании вниз, в воздушных ямах и т. п. Для имитации ощущения невесомости в земных условиях космонавты тренируются в специально оборудованных самолетах, движущихся вниз с большой скоростью по параболе (рис. П5.8 в).
Рис. П5.8. Невесомость
П5.3.3.1.2.2. Скорость движения противоположна по направлению ускорению
Диаграмма сил показана на рис. П5.9.
Рис. П5.9. Диаграмма сил
Движение вверх с замедлением (торможением).
ПРИМЕР П5.7. НЕВЕСОМОСТЬ.
Если ракета или самолет, набирающий высоту резко «затормозит», то человек, находящийся в летательном аппарате почувствует невесомость.
П5.3.3.2.СОЗДАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИЛЫ
В качестве таких сил могут использоваться ВЕС ТЕЛА, УПРУГИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ, ИМПУЛЬСЫ СИЛЫ, РЕАКТИВНЫЕ СИЛЫ, ВАКУУМ, НАБЕГАЮЩИЙ ПОТОК И КРЫЛО, ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СИЛЫ, СИЛЫ АРХИМЕДА, МАГНИТНОЕ ПОЛЕи т. д.
П5.3.3.2.1. Дополнительная масса
ПРИМЕР П5.8. ДОРОЖНЫЙ КАТОК.
Масса дорожного катка должна быть как можно больше, чтобы делать дорожное покрытие как можно прочнее, но при транспортировке катка на место тратится лишняя энергия.
Это противоречие разрешается во времени. Чтобы избежать лишних затрат энергии, было предложено перевозить пустой барабан - каток, а на месте его заполняют водой, засыпают песком до достижения необходимого груза.
В патенте России 2 412 306 корпус катка выполнен из множества секций, расположенные по окружности вокруг центральной оси. Секции закачивают воду, которая насосами перекачивается из секции в секцию.
ПРИМЕР П5.9. САМОРАЗГРУЖАЮЩАЯСЯ БАРЖА.
Киль баржи утяжеляется водой.
А. с. 175 835: «Саморазгружающаяся баржа по а. с. 163 914, отличающаяся тем, что с целью повышения надежности возврата баржи в исходное положение после разгрузки при любых углах крена и опрокидывания она выполнена с балластной килевой цистерной, имеющей отверстия в наружных стенах, постоянно сообщающиеся с забортным пространством».
ПРИМЕР П5.10. ЯХТА.
В яхте для утяжеления киля в него помещают аккумулятор (см. рис. 7.43, пример 7.63, п. 7.2.2).
П5.3.3.2.2. Упругие свойства материала
ПРИМЕР П5.11. СРЕДСТВА СТРАХОВКИ.
Для страховки от падения используют канаты, веревки, страховочные сетки и т. п.
ПРИМЕР П5.12. КАНАТ С АМОРТИЗАТОРОМ.
При сильном ветре рвется канат, связывающий якорь и катер. Предложено сделать петлю из каната и соединить ее резиновым бинтом (рис. П5.10). Такие петли делаются в месте крепления каната к якорю и к катеру.
Рис. П5.10. Канат с амортизатором
П5.3.3.2.3. Импульсы силы
П5.3.3.2.3.1. Уменьшение веса
ПРИМЕР П5.13. КАНАТОХОДЕЦ.
Когда канатоходец работает без страховки, внизу за ним ходит человек, который при падении отталкивает его в сторону. Тем самым сбивается инерция падения.
ПРИМЕР П5.14. САПОГИ-СКОРОХОДЫ.
В свое время были разработаны сапоги «скороходы». Каждый шаг в таких сапогах можно сделать до трех метров. Разработаны два принципа действия этих сапог. В одном из них на подошве установлены пиропатроны (рис. П5.11 а). При касании почвы пиропатрон срабатывает, подбрасывая человека вверх струей газа. Во втором варианте импульс силы создается пружинами, установленными на подошве (рис. П5.11 б). При касании земли пружина распрямляется и выбрасывает человека вверх.
Рис. П5.11. Сапоги «скороходы»
П5.3.3.2.3.2. Увеличение веса
ПРИМЕР П5.15. ВОЛЕЙБОЛ.
Нападающий удар в волейболе - удар по мячу сверху.
П5.3.3.2.4. Реактивная сила
Управление весом с помощью реактивной силы для различных сред.
П5.3.3.2.4.1. Уменьшение веса
ПРИМЕР П5.16. ПОЛИВАЛЬНАЯ МАШИНА.
Дождевальная машина представляет собой длинные (несколько сот метров) трубы, поддерживаемые специальными фермами и передвигающиеся по полю на колесах. Эта система очень громоздка и использует многие тонны стальных труб. Как быть?
Предложено для поддержания труб использовать гидрореактивную силу струй воды, вытекающей из них вниз.
ПРИМЕР П5.17. САМОЛЕТ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ СТАРТОМ.
В патенте Франции 2 607 777 изобретатель К. Мори, предложил усовершенствовать самолеты с вертикальным стартом. В существующих конструкциях слишком много топлива расходуется при отрыве от Земли. Мори предложил оборудовать место старта шлюзовой системой наподобие сообщающихся сосудов. Винт двигателя создает подъемную силу, а струя, отбрасываемая по шлюзам вниз. Там она совершает поворот на 180 градусов и ударяет в фюзеляж (рис. П5.12). Дополнительная подъемная сила и облегчает самолету взлет.
Рис. П5.12. Вертикальный взлет.Пат. Франции 2 607 777
П5.3.3.2.4.1.1. Лопастной винт
ПРИМЕР П5.18. КОНВЕРТОПЛАН MV-22 OSPREY.
Сочетает возможности самолета и вертолета. На концах крыльев расположены двигатели с винтами. Двигатели могут поворачиваться на 98 градусов.
Рис. П5.13. Конвертоплан MV-22 Osprey
П5.3.3.2.4.1.2. Воздушная подушка
Воздушная подушка широко используется в транспорте, машиностроении, медицине и других областях.
П5.3.3.2.4.2. Увеличение веса
П5.3.3.2.4.2.1. Реактивный двигатель
Создание дополнительной силы с помощью реактивной струи, «увеличивающий» вес.
ПРИМЕР П5.19. ЗЕМЛЕПРОХОДКА.
Специальные землепроходческие ракеты создают тоннели под землей.
Создание прижимающей силы с помощью реактивной струи.
П5.3.3.2.4.2.2. Лопастной винт
Реактивная сила создается с помощью винта.
П5.3.3.2.5. Вакуум
П5.3.3.2.5.1. Уменьшение веса
ПРИМЕР П5.20. КОСИЛКА.
После бури или сильного дождя трава ложится на землю и ее невозможно убирать с помощью механических косилок. В патенте США 3 430 421 предложена косилка с вакуумным устройством для скашивания и сбора травы на газонах.
Создание вакуума над ножами приводит к тому, что растения удерживаются в вертикальном положении. В этом примере показано, как с помощью вакуума можно уменьшить силу тяжести (рис. П5.14).
Рис. П5.14. Косилка (патент США 3 430 421)
П5.3.2.5.2. Увеличение веса
ПРИМЕР П5.21. ДОРОЖНЫЙ КАТОК.
Для создания дорожного покрытия используют тяжелые катки. Чем их масса больше, тем лучше дорожное покрытие. Но чем тяжелее каток, тем большей мощности двигатель нужен для его перемещения и больше затрат энергии (рис. П5.15). Предложен каток с вакуумными присосками (А. с. 685 645 и пат. США 4 018 541).
Рис. П5.15. Каток (А. с. 685 645 и патент США 4 018 541)
В а. с. 1 184 488 установка для дождевания сама себя поддерживает в воздухе за счет использования крыльев наподобие вертолета (рис. П5.16).
Рис. П5.16. Установка для дождевания.А. с. 1 184 488
П5.3.3.2.6.2. Увеличение веса
ПРИМЕР П5.24. ГОНОЧНЫЙ АВТОМОБИЛЬ.
Гоночный автомобиль должен быть легким, чтобы развивать большую скорость с тем же двигателем, но легкий автомобиль отрывается от дороги и теряет управление. Современные гоночные автомобили имеют форму обратного крыла. Кроме того, спереди и сзади имеются дополнительные антикрылья. Чем больше скорость их движения, тем набегающий поток больше прижимает автомобиль к дороге.
П5.3.3.2.7. Центробежные силы
П5.3.3.2.7.1. Уменьшение веса
П5.3.3.2.7.1.1. Для уменьшения воздействия веса жидких и сыпучих тел им придают вращательное движение.
ПРИМЕР П5.25. РАЗЛИВОЧНЫЙ КОВШ.
Сталь разливают через донное отверстие больших ковшов. Из-за статического давления струя металла получается неравномерной.
Предложено жидкий металл раскрутить в горизонтальной плоскости. Жидкость примет форму параболоида вращения, сохраняя постоянный уровень жидкости над отверстием. (А. с. 275 331).
П5.3.3.2.7.1.2. Центробежные силы + крыло
ПРИМЕР П5.26. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДАТЧИК.
А.с. 358 689. Центробежный датчик угловой скорости, содержащий двуплечные рычаги и грузы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и веса грузы выполнены в виде крыла для создания дополнительной подъемной силы при вращении.
П5.3.3.2.7.1.3. Центробежные силы + среда
Воздействия веса можно уменьшить еще более эффективно, если объект вращать в среде с удельным весом, больше удельного веса объекта.
ПРИМЕР П5.27. ИСКУССТВЕННАЯ ШАРОВАЯ МОЛНИЯ.
При изучении искусственной шаровой молнии, создаваемой в кварцевой камере, заполненной гелием, мощным электрическим полем, нужно было увеличить мощность шаровой молнии. Шаровая молния стала легче и всплывала вверх, касаясь стенок камеры, разрушая их. Электромагнитные силы не уравновешивали архимедовы силы. П.Л.Капица предложил завертеть газ, придавая ему непрерывное вращение. Для этого он использовал домашний пылесос.
П5.3.3.2.7.1.4. Среда - магнитная или реологическая жидкости
Эффективность уменьшения веса может быть еще повышена, если в качестве среды использовать магнитную или реологическую жидкости и соответственно магнитное или электрическое поля.
В неоднородном магнитном поле на погруженное в магнитную жидкость тело действует дополнительная выталкивающая сила, направленная в сторону уменьшения напряженности поля. Изменяя вертикальный градиент поля, можно управлять кажущейся плотностью магнитной жидкости.
ПРИМЕР П5.28. ДЕМПФИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.
В а. с. 469 059 магнитную жидкость используют для демпфирования механических колебаний: подвижный элемент демпфирующего устройства окружен магнитной жидкостью, вязкость которой можно регулировать в зависимости от амплитуды колебаний.
П5.3.3.2.7.2. Увеличение веса
Центробежные силы «увеличивают» вес, например, центрифуга.
П5.3.3.2.7.2.1. Центробежная сила + крыло
ПРИМЕР П5.29. ВИБРАТОР.
Один из способ создания вибрации - использование дебалансных вибраторов. Дебаланс закрепляется на валу. Величина возмущений зависит от массы дебалансов и расстояния от оси вращения.
Увеличить возмущающую силу без увеличения габаритов вибратора и массы дебалансов можно придав дебалансу в поперечном сечении профиль крыла (а. с. 526 399).
При вращении вала создается подъемная аэродинамиеская сила, увеличивающая силу возмущения. Изменять величину аэродинамической подъемной силы, без изменения скорости вращения, можно изменением положения крыла (развернув и/или передвинув его).
П5.3.3.2.8. Сила Архимеда
Силой Архимеда в соответствии с формулой (П5.11) можно управлять, изменяя объем тела, плотность среды и ускорение свободного падения.
П5.3.3.2.8.1. Среда - газ
П5.3.3.2.8.1.1. Воздушный шар, аэростат.
Подъемная сила зависит от объема воздушного шара (аэростата) и удельного веса газа, которым наполнен шар.
Воздушные шары и аэростаты используются для поддержания, подъема и переноса различных предметов
ПРИМЕР П5.30. СКОЛЬЗЯЩАЯ ОПАЛУБКА.
А. с. 779 547. Скользящую опалубку поднимают на следующий этаж с помощью емкостей, наполненных газом легче воздуха, создающие подъемную силу.
П5.3.3.2.8.1.2. Парашют или дельтаплан + падение объекта или поток направленный вверх
ПРИМЕР П5.31. СПАСАТЕЛЬНЫЙ РАНЕЦ.
В патенте ФРГ 3 702 459 изобретатель К. Хоффман предложил для альпинистов специальный ранец, в котором размещен баллончик со сжатым гелием (рис. П5.17). Гибкими трубками он связан через клапан с несколькими продолговатыми шарами с тонкой, но прочной оболочкой. При падении альпинист открывает клапан, шары наполняются газом - скорость существенно снижается за счет подъемной силы и парашютного эффекта.
Рис. П5.17. Спасательный ранец
ПРИМЕР П5.32. САМОЛЕТ.
К центру самолета сверху прикреплен парашют. При разбеге парашют создает дополнительную подъемную силу. Уменьшается длина разбега и мощность двигателя.
П5.3.3.2.8.2. Среда - жидкость
Наиболее типичным примером использования силы Архимеда в жидкой среде является судоходство.
Тяжелые грузы можно легче перемещать в жидкости.
ПРИМЕР П5.33. СБОРКА ДИРИЖАБЛЕЙ.
А. с. 343 898. Сборку дирижаблей ведут на воде, располагая отдельные части на понтонах-поплавках.
ПРИМЕР П5.34. НЕВЕСОМОСТЬ.
Для получения навыков работы в условиях невесомости космонавты тренируются выполнять различные работы под водой.
П5.3.3.2.8.2.1. Изменение плотности жидкости
Изменяя плотность жидкости, в соответствии с формулами (П5.10) и (П5.11), можно изменять «вес» тела.
ПРИМЕР П5.35. РАЗДЕЛЕНИЕ ПОРОД.
Для определения различных пород их помещают в различные по плотности жидкости.
П5.3.3.2.8.3. Двухфазная среда
Часто сила Архимеда используется в двухфазной среде.
ПРИМЕР П5.36. ГАЗИРОВАННАЯ СМАЗКА.
А. с. 796 500. В опорном узле скольжения используют смазку. Для улучшения демпфирования смазку газируют, разлагая ее электролизом.
П5.3.3.2.8.4. Магнитная и реологическая жидкости
Управлять силой Архимеда можно, если в качестве жидкости использовать магнитную или реологическую жидкости и магнитное или электрическое поля соответственно.
ПРИМЕР П5.37. АМОРТИЗАТОР.
А. с. 495 467. Для улучшения демпфирующих свойств амортизатора транспортного средства используют электрореологическую жидкость, которая меняет кажущую плотность под действием электрического поля.
П5.3.3.2.9. Магнитное поле
П5.3.3.2.9.1. Уменьшение веса
Наилучший способ управления весом - использование магнитного поля. С помощью магнитного поля создают магнитные подушки и подвесы. Так работает транспорт, создаются виброразвязки и т. п.
ПРИМЕР П5.38. БЕСТИГЕЛЬНАЯ ПЛАВКА.
В электромагнитном поле соленоида - высокочастотного индуктора, можно поддерживать металл в устойчивом состоянии невесомости (индукционная электромагнитная левитация). Не только в твердом состоянии, но и в расплаве, при температуре 2 -3 тыс. градусов. На этом основано устройство для бестигельной плавки многокомпонентных сплавов с чистотой не ниже чистоты исходных компонентов.
П5.3.3.2.9.2. Увеличение веса
ПРИМЕР П5.39. УВЕЛИЧЕНИЕ СИЛЫ СЦЕПЛЕНИЯ.
Для увеличения силы сцепления поезда с рельсами используют магнитное поле.
П5.4. Управление веществом
П5.4.1. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ
Степень управления веществом увеличивается с:
- увеличением степени дробления вещества,
- изменением его массы:
- перераспределение массы;
- «отключения» массы путем:
- компенсации массы;
- созданием опоры;
- созданием дополнительной силы.
П5.4.1.1. ДРОБЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
Изменение степени дробления вещества, в частности, определяется закономерностью изменения степени управляемости веществом (п. 7.5), в частности, связанностью.
Последовательность дробления была описана в п. 7.5.3 (см. рис. П5.18). Система осуществляет постепенный переход от твердой монолитной системы (1) к гибкой (2), порошку (3), гелю (4), жидкости (5), аэрозолю (6), газу (7), полю (8).
Рис. П5.18. Схема тенденции увеличения степени дробления
П5.4.1.2. ИЗМЕНЕНИЕ МАССЫ
Изменение массы вещества приводит к изменению момента инерции (изменению центра тяжести по отношению к центру масс или точке опоры). Изменение можно проводить перераспределением, «отключением» и уничтожением массы.
П5.4.1.2.1. Перераспределение массы
Перераспределение массы осуществляется значительно легче, если вещество дробиться в соответствии с закономерностью, описанной ранее.
ПРИМЕР П5.40. ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ.
Перекатывание шариков, пересыпание песка, переливание жидкости и т. д.
П5.4.1.2.2. «Отключение» массы
«Отключать» массу можно частично или полностью путем:
- компенсации массы;
- создания опоры;
- созданием дополнительной силы.
П5.4.1.2.2.1. Компенсация
Компенсировать вес можно путем создания противовеса, используя рычаг или блок, которые используются в шлагбаумах, лифтах и т. д.
ПРИМЕР П5.41. СУДНО-ЛЕБЕДКА.
Вращаясь, судно становится подъемным краном (рис. П5.19).
Рис. П5.19. Подъемное устройство.Пат. США №3 395 665
Судно имеет нос и корму. Средняя ее часть судна представляет собой барабан, какой имеется у лебедки, только гигантских размеров.
Вращаясь и наматывая на себя канаты, барабан поднимает из глубины грузы, величина которых ограничена лишь его водоизмещением.
Причем мощность приводных двигателей может быть очень небольшой. Это достигается остроумной конструкцией противовеса, уравновешивающего груз. В нерабочем состоянии это пустой бак с нулевой плавучестью. Заполняя отсеки водой, можно настолько повысить его вес, что он не только компенсирует груз, но и создает достаточный крутящий момент для вращения корпуса - барабана. А после того как груз отцеплен, вес его можно снова уменьшить, откачав из отсеков морскую воду. (Пат. США 3 395 665).
П5.4.1.2.2.2. Создание опоры
Тело частично или полностью опирается на опору.
П5.4.1.2.2.3. Создание дополнительной силы
На тело воздействуют силой равной и противоположно направленной силе тяжести.
П5.4.1.2.3. Уничтожение массы
Уничтожение массы вещества можно осуществлять способами:
- Физическими.
- Химическими.
П5.4.1.2.3.1. Физическими.
Измельчение (дробление), например, взрыв.
Переход в другое агрегатное состояние, например, испарение.
П5.4.1.2.3.2. Химическими.
Например, растворение, сжигание.
П5.4.2. ВИДЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВОМ
С помощью гравитационного поля можно создавать движение вещества или силу, воздействующую на вещество.
П5.4.2.1. СОЗДАНИЕ ДВИЖЕНИЯ
Движение может быть:
- горизонтальным,
- вертикальным,
- комбинированным,
- вращательным и колебательным.
П5.4.2.1.1. Горизонтальное движение
П5.4.2.1.1.1. Тело вращения и перемещающийся груз внутри него.
ПРИМЕР П5.42. ПЕРЕДВИЖНОЙ ВОЛЬЕР.
Содержание кроликов в передвижных вольерах.
В а. с. 321 237 предложен 8-12-гранный (рис. П5.20а), а в патенте Франции 2 087 253 цилиндрический, вольер (рис. П5.20б), который перемещается по пастбищу движением самих кроликов. Животные стремятся дотянуться до травы, взбираются на стенку, собственным весом перекатывают свой дом-крышу.
Рис. П5.20. Передвижные вольеры
Придумали и другие оригинальные конструкции вольера для кроликов (рис. П5.21). Клетка без дна на колесиках. Она может двигаться вдоль натянутых канатов. Когда кролики съедают траву под клеткой, они перемещаются дальше и двигают клетку.
Рис. П5.21а. Клетка для кроликов
Рис. П5.21б. Клетка для кроликов
Рис. П5.21в. Передвижные клетки для кроликов
П5.4.2.1.1.1.1. Тело вращения и колебания
ПРИМЕР П5.43. КАТАЛЕТ.
Горизонтального движения вещества с помощью гравитационного поля можно осуществить на транспортном средстве, которое назвали каталетом.
Это устройство описано в изобретениях а. с. 347 232. Предложено транспортное средство, движущееся поступательно, за счет создания центробежной силы, вращением дебал ансов (рис. П5.22). Устройство выполнено в виде полусферы. Дебалансы смешают центр тяжести каталета относительно точки соприкосновения с почвой (поднимающий один край устройства). Под действием силы тяжести католет опускается и перекатывается на другой край. За счет сил инерции создается горизонтальное движение - полет.
Рис. П5.22. Каталет. А. с. 347 232
П5.4.2.1.1.2. Эквипотенциальность
Особый случай горизонтального движения - движение по эквипотенциальной траектории, т. е. без подъема и опускания. Это своего рода РЕСУРС гравиполей, который позволяет минимизировать затраты энергии на транспортировку вещества.
ПРИМЕР П5.44.ГРАБЛИ НА КОЛЕСИКАХ.
Такие грабли выпустили в Англии (рис. П5.23). Их преимущество, что при работе можно не отрывать грабли от земли, а значит, тратить меньше сил. Зубья укреплены на шарнирах так, что, когда грабли двигаешь вперед, они откидываются и беспрепятственно проезжают над кучами собранного мусора[505 - URL: П5.23. Грабли на колесиках
ПРИМЕР П5.45. УПАКОВКА ТЕЛЕВИЗОРОВ.
Английская фирма упаковывает телевизоры в коробки с боковой крышкой - чем облегчены операции упаковки и извлечения (не нужно поднимать).
П5.4.2.1.2. Вертикальное движение
Вертикальное движение может быть вниз и вверх.
П5.4.2.1.2.1. Вертикальное движение вниз
Вертикальное движение вниз за счет гравитационного поля - это падение и связанные с ним явления.
П5.4.2.1.2.2. Вертикальное движение вверх
Движение вверх с использованием гравитационного поля осуществляется посредством рычага второго рода или упругих сил.
П5.4.2.1.2.2.1. Упругие силы
ПРИМЕР П5.46. БАТУТ.
Подкидная гимнастическая доска, батут и т. п.
ПРИМЕР П5.47. ОБРУЧ-СКАКУН.
Патент США 4 696 467 - обруч-скакун (рис. П5.24). Седло с рукояткой и пружинистая пластмассовая лента в виде овального обруча. Сидя на таком обруче, необходимо слегка приподняться и присесть, седло будет качать седока, словно бы на коне. Можно отталкиваться сильнее и будешь лететь вперед, будто в галопе.
Рис. П5.24. Обруч-Скакун. Пат. США 4 696 467
П5.4.2.1.2.2.1. Рычаг второго рода + падающее тело
ПРИМЕР П5.48. ПОДКИДНАЯ ДОСКА-КАЧЕЛИ.
Подкидную доску в виде качелей используют в цирке (рис. П5.25).
Рис. П5.25. Подкидная доска-качели
П5.4.2.1.2.3.Поднятие-опускание объекта
П5.4.2.1.2.3.1. Сила Архимеда в жидкости + сообщающиеся сосуды
ПРИМЕР П5.49. ШЛЮЗЫ.
Шлюз - это гидротехническое сооружение на водных путях для обеспечения перехода судов из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них (рис. П5.26).
Рис. П5.26. Система шлюзов
П5.4.2.1.2.3.2. Блочная конструкция и противовес
См. пример П5.41, рис. П5.19 - судно-лебедка.
ПРИМЕР П5.50. ЧАСЫ ХОДИКИ.
В качестве двигателя в часах ходиках используются гири. Завод механизма осуществляется поднятием гири. Она под собственным весом опускается вниз, вращая храповое колесо.
П5.4.2.1.2.3.3. Рычаг и противовес
ПРИМЕР П5.51. ШЛАГБАУМ.
В шлагбауме, колодце «журавль и т. п. устройствах используется противовес, расположенный на другом конце рычага. Таким же образом устроена выносная стрела, на конце которой установлена телекамера, используемая на массовых зрелищах.
Рис. П5.27. Шлагбаум
П5.4.2.1.3. Комбинированное движение
Комбинированное движение - одновременное движение по вертикали и горизонтали. Это может быть движение по направляющей или наклонной плоскости.
Управление таким движением можно осуществлять:
- наклоном плоскости,
- изменением массы вещества,
- перемещением груза внутри тела, имеющего ось вращения,
- изменением силы сцепления (трения),
- созданием дополнительной силы.
П5.4.2.1.3.1. Наклоном плоскости.
ПРИМЕР П5.52. КРЫША ДОМА.
Чтобы вода или снег не задерживались на крыше дома, ее делают наклонной, поэтому у северных домов, где выпадают больше снега, крыши делают более крутые.
ПРИМЕР П5.53. ТРАМПЛИН.
Для подготовки прыгунов с трамплина необходимы трамплины различной высоты и кривизны наклона. Так создают маленькие трамплины для детей, средние для подростков и т. д. Поэтому часто стоят рядом два, три, а иногда и более трамплинов. Решение описано А. с. 628 938 (рис. П5.28.)
Рис. П5.28. Трамплин.А. с. 628 938
Отдельные части трамплина соединены шарнирно. Можно изменять кривизну и высоту каждой части с помощью системы опор различной высоты и тросов, длину которых можно менять с помощью лебедок.
П5.4.2.1.3.2. Изменением массы вещества
Примеры см. п. 5.4.1.
П5.4.2.1.3.3. Перемещением груза внутри тела, имеющего ось вращения.
ПРИМЕР П5.54. ДОЗАТОР.
В качающемся дозаторе жидкости противовес представляет катающийся шарик (рис. П5.29). Дозатор выполнен в виде корпуса, посаженного на ось, по одну сторону которой расположена мерная емкость, а по другую - каналы с перемещающимся балластом, например, шариком (а. с. 329 441).
Рис. П5.29. Дозатор.А. с. 329 441
ПРИМЕР П5.55. САМОРАЗГРУЖАЮЩАЯСЯ БАРЖА.
Для обеспечения наклона саморазгружающейся баржи по
а. с. 163 914 используется забортная вода, которая поступает в правую или левую бортовую цистерну при открытии кингстона (крана), выпускающего сжатый воздух.
П5.4.2.1.3.4. Изменением силы сцепления, т. е. трения
Тенденция изменения трения описывает «ТРИБОПОЛЬ». В сжатом виде эта тенденция, следующая: переход от трения покоя к трению скольжения, от трения скольжения к трению качения и переходу движения без трения. Кроме того, имеются промежуточные тенденции. Переход от сухого к жидкостному трению. Имеются и другие способы изменения трения.
П5.4.2.1.3.5. Созданием дополнительной силы
Отклонение от вертикального движения с помощью крыла.
Наиболее яркие примеры - это самолет, дельтаплан и т. д.
ПРИМЕР П5.56. СПУСК СУДНА НА ВОДУ.
При спуске судна на воду с продольного стапеля используют подводное крыло, чтобы судно сильно не заглублялось (а. с. 281197). Крыло пустое, поэтому оно частично служит понтоном. Крыло установлено на спусковых салазках.
Рис. П5.30. Спуск судна на воду. А. с. 281197
П5.4.2.1.4. Вращательное и колебательное движение
П5.4.2.1.4.1. Тело вращения + перемещающийся внутри груз
ПРИМЕР П5.57. ЯЙЦЕОБРАЗНАЯ ВАННА.
Патент Германии 122 788 (1900 г.). Яйцеобразная ванна, свободно стоящая на полу и падающая с боку на бок при малейшем движении купальщика. Такие колебания создают волны в ванне.
ПРИМЕР П5.58. КАЧЕЛИ В ВАННЕ.
Патент Германии 101 412. Качели в ванне. Создаются волны в ванне.
П5.4.2.1.4.2. Создание момента
ПРИМЕР П5.59. САМОСВАЛ.
Кузов самосвала выполнен в виде опрокидывающего ковша
(а. с. 954 274). Такая форма ковша помогает создавать вращающий момент. Нужны меньшие усилия для подъема кузова (рис. П5.31), при освобождении от груза. Такое же решение использовано в примере П5.54 (рис. П5.29).
Рис. П5.31. Самосвал. А. с. 954274
П5.4.2.1.4.3. Наклон оси вращения
ПРИМЕР П5.60. САМОЗАКРЫВАЮЩИЕСЯ ДВЕРИ.
Ось двери наклоняют на 6 -8 градусов (рис. П5.32а). Благодаря наклону открытая дверь возвращается в первоначальное положение в силу собственной тяжести. Дверь работает по принципу маятника. Такие двери используются как входные в общественных заведениях. Изобретатели постоянно пытаются улучшить этот принцип. В патенте России 2 205 932 (2003 г.) предложены перли для самозакрывающихся дверей (рис. П5.32б).
Рис. П5.32. Самозакрывающаяся дверь
П5.4.2.1.4.4. Центр тяжести ниже оси вращения
У маятника и качелей центр тяжести ниже оси вращения.
ПРИМЕР П5.61. КАЧЕЛИ.
Изобретено много качелей, которые движутся по сложной траектории.
Качели по а. с. 1 389 798 (рис. П5.33а) создают «воздушные ямы». На перекладину свободно посажены две втулки. Со столбами их связывают пружины, работающие на сжатие. В разные фазы маховых колебаний пружины то сдвигают, то раздвигают втулки. Тем самым уменьшается или увеличивается расстояние сидения от оси вращения. Качание происходит по сложной криволинейной траектории.
Другие эффекты создают качели по а. с. 1 449 143 (рис. П5.33 б), 1 449 144 (рис. П5.33в), 1 449 145 (рис. П5.33г).
Рис. П5.33а. Качели. А. с. 1 389 798
Рис. П5.33б. Качели. А. с. 1 449 143
Рис. П5.33в. Качели. А. с. 1 449 144
Рис. П5.33в. Качели. А. с. 1 449 145
П5.4.2.1.4.5. Наклоны поплавка в жидкости
ПРИМЕР П5.62. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ.
Стенд представляет собой беговой барабан, размещенный на поплавках в бассейне (а. с. 1 062 551). Изменяя положение поплавков в воде можно имитировать поперечные наклоны на пересеченной местности (рис. П5.34).
Рис. П5.34. Стенд для испытания транспортных средств.
А. с. 1 062 551
П5.4.2.2. СОЗДАНИЕ СИЛЫ
П5.4.2.2.1. Создание силы с помощью удара, создаваемого падающего тела
ПРИМЕР П5.63. УДАЛЕНИЕ СУЧЬЕВ С ДЕРЕВА.
В а. с. 461 722 сучья у дерева срезаются с помощью охватывающего режущего устройства за счет инерции падения спиленного дерева.
ПРИМЕР П5.64. КОВКА.
Ковка и прессовка осуществляется путем свободного падения предварительно поднятого груза.
П5.4.2.2.2. Создание силы за счет веса тела
ПРИМЕР П5.65. ЛЕДОКОЛ.
Ледокол ломает лед, используя свой вес.
ПРИМЕР П5.66. ЯКОРЬ.
Существуют якоря, которые удерживаются на почве за счет своего большого веса.
П5.4.2.2.3. Рычаг второго рода
ПРИМЕР П5.67. ПОДЪЕМ КРЫШКИ ЛЮКА.
Патент США 3 985 338. Подъемное устройство для крышки люка содержит длинную стальную прямую трубу, один конец которой имеет сквозной поперечный палец. На пальце шарнирно закреплен спущенный вниз крюк. К нижней стенке стальной трубы приварен шкворень (упор), расположенный ближе к концу трубы с крюком. Крюком зацепляют крышку и встают ногой на трубу с другого конца (рис. П5.35).
Рис. П5.35. Подъем крышки люка
П5.4.2.3. УДЕРЖАНИЕ ТЕЛА В ОПРЕДЕЛЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕННОМ ПОЛОЖЕНИИ
П5.4.2.3.1. Удержание за счет создания опоры
ПРИМЕР П5.68. ВЕШАЛКА.
Легко повесить любой предмет на крюк, если в нем есть отверстия или петли.
П5.4.2.3.1.1. Опора по вертикали и упор в горизонтали
ПРИМЕР П5.69. ВЕШАЛКА ДЛЯ ТАЗА.
А. с. 255 515. Изобретатель М. Д. Рябцев предложил вешалку для тазов и мисок, которая удерживает крюком таз за реборду снизу
(рис. П5.36) и в вертикальной плоскости опирается ободом на горизонтальный упор вешалки.
Рис. П5.36. Вешалка для таза.А. с. 255 515
П5.4.2.3.2. Удержание тела в определенном положении созданием силы
ПРИМЕР П5.70. ЗАХВАТ.
Рельсы переносятся клещами, которые закрываются давлением веса рельсы. Такой же принцип используется в а. с. 1 055 721
(рис. П5.37).
Рис. П5.37. Захват.А. с. 1 055 721
П5.4.2.3.3. Удержание тела в определенном положении за счет трения
П5.4.2.3.3.1. Использование клина
ПРИМЕР П5.71. ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО.
Чтобы удержать чертежный лист в вертикальном положении используют зажимы, в виде стального шарика, движущегося вверх при вставлении листа. Шарик под собственным весом опускается вниз и так как он движется по направляющей имеющей сужение к низу, то заклинивает лист бумаги.
П5.4.2.3.4. Удержание тела в определенном положении с помощью магнитного поля
Тело можно удерживать в определенном положении с помощью магнитного поля, создаваемого с помощью постоянного магнита или электромагнита.
П5.4.2.4. СОЗДАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ
П5.4.2.4.1. Создание вертикального направления
Использование маятника
ПРИМЕР П5.72. БУРОВАЯ УСТАНОВКА.
Бурение вертикальных скважин, например, для создания свайного фундамента, связано с проблемой точного выставления по вертикали буровой колонны. Особо сложно это делать на неровном рельефе. Буровую установку с помощью специальных стоек приводили в соответствующее положение.
Ответ: Буровая колона подвешивается на кране сама принимает вертикальное положение а. с. 293 095 (рис. П5.38).
Рис. П5.38. Буровая установка.А. с. 293 095
П5.4.2.4.2. Создание горизонтального направления
П5.4.2.4.2.1. Горизонтальное направление с помощью жидкости и Архимедовой силы
ПРИМЕР П5.73. СУДА.
Суда, строительство на воде.
П.4.2.5. ПОВЫШЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОБЪЕКТА В ПРОСТРАНСТВЕ
ПРИМЕР П5.74. БАЛАНСИРОВКА РОТОРА.
А. с. 739 354. Статическую балансировку ротора производят путем взвешивания его в воде. На ось ротора с двух сторон одевают пустотелые торы, каждый из которых помещают в сосуд с жидкостью, связанных между собой трубой(рис. П5.39).
Рис. П5.39. Балансировка ротора.А. с. 739 354
П5.4.2.5.1. Снижение центра тяжести
П5.4.2.5.1.1. Груз внутри объекта неподвижен
ПРИМЕР П5.75. КЕГЛИ.
Имеются кегли использующий принцип «ваньки-встаньки».
ПРИМЕР П5.76. ТРАКТОР.
А. с. 508 427. Трактор с подвижным центром тяжести для работы на крутых склонах.
П5.4.2.5.1.2. Груз перемещается внутри объекта
ПРИМЕР П5.77. КОЛЕСА ДЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА.
Для повышения устойчивости вилочным погрузчикам, передвижным подъемным кранам, тягачам необходимо иметь центр тяжести как можно ниже, особенно при работе на больших уклонах и по бездорожью. С другой стороны, чересчур низкий клиренс ухудшает проходимость. Как быть?
Японский изобретатель Цучия Шозо разрешил это противоречие. Он предложил насыпать в пневмокамеры ходовых колес стальные шарики диаметром 5 -50 мм. При движении шарики перекатываются по внутренней поверхности камеры, оставаясь, все время внизу и снижая тем самым общий центр тяжести машины.
Патент США 3 716 093 (рис. П5.40).
Рис. П5.40. Колеса для подвижного состава.Пат. США №3 716 093
П5.4.2.5.2. Использование противовеса
ПРИМЕР П5.78. ПОДЪЕМНЫЙ КРАН.
Подъемный кран удерживается от падения противовесом.
А. с. 271 763. Самоходный кран с подвижным противовесом.
П5.4.2.6. ОБРАЗОВАНИЕ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ
П5.4.2.6.1. Жидкость, стекающая по поверхности
Толщина пленки регулируется количеством жидкости и углом наклона поверхности.
ПРИМЕР П5.79. НАНЕСЕНИЕ ЖИДКОСТИ
А. с. 959 839. Поливочная головка к машине для нанесения жидкости на листовой материал, содержащая ванну с закрепленным на ее стенке пленкообразователем, трубопровод с отверстием для подачи жидкости в ванну и смонтированную в ванне заслонку, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества покрытия путем регулирования толщины пленки при изменении объема подачи жидкости, она снабжена горизонтальной осью, на которой установлена с возможностью поворота ванна (рис. П5.41).
Рис. П5.41. Нанесение жидкости. А. с. 959 839
П5.4.2.6.2. Жидкость стекает по вращающейся поверхности.
Вращение проводится вокруг горизонтальной оси. Толщину пленки можно регулировать количеством жидкости и скоростью вращения.
ПРИМЕР П5.80. НАНЕСЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ.
А. с. 168 863. Установка для нанесения изоляции на внутреннюю поверхность шлангов представляет собой конусный барабан, на который намотан шланг. Внутрь трубы вводят химические компоненты в жидком виде (например, латекс). Барабан медленно вращают. Под действием силы тяжести жидкость стекает, последовательно смачивая внутреннюю поверхность трубы
(рис. П5.42).
Рис. П5.42. Нанесение изоляции. А. с. 168 863
П5.4.2.7. УСТРАНЕНИЕ ВИБРАЦИЙ
П5.4.2.7.1. Использование маятника
ПРИМЕР П5.81. ГАСИТЕЛИ КОЛЕБАНИЙ.
А. с. 514 134, 557 220. Маятниковые гасители колебаний высотных зданий. Созданы несколько вариантов самонастраивающихся гасителей для различных башен. В каждом конкретном случае гаситель сам выбирает себе режим качания, без постороннего вмешательства. Это достигается всевозможными комбинациями деталей. Несколько масс соединяют податливой связью (например, на пружинах). Тело маятника делают в форме полого цилиндра, в который вставлен свободно скользящий металлический стакан. Маятник подвешивают на поперечном упругом тросе.
П5.4.2.7.2. Использование гиромаятника
ПРИМЕР П5.82. СЕПАРАТОР.
А. с. 260 516, 274 528. Сепаратор подвешен в кардановом подвесе, наподобие гиромаятника - полностью исключает вибрации.
П5.5. Гравиполи для измерения и обнаружения
П5.5.1. ИЗМЕРЕНИЕ
П5.5.1.1. ИЗМЕРЕНИЕ ВЕРТИКАЛИ
ПРИМЕР П5.83. ОТВЕС.
Отвес - это грузом подвешенный на нити. Отвес показывает вертикальное положение. Под действием силы тяжести нить принимает вертикальное направление.
ПРИМЕР П5.84. УГОЛ ОТКЛОНЕНИЯ.
Маятник не только определяет вертикаль, но и угол отклонения от вертикали в динамике. Имеются маятниковые датчики угла.
ПРИМЕР П5.85. ГИРОВЕРТИКАЛЬ.
Гировертикаль строится на трехстепенном гироскопе, у которого центр масс смещен от точки повеса вдоль главной оси гироскопа. Позволяет более точно, чем маятник определять угол отклонения от вертикали.
П5.5.1.2. ИЗМЕРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛИ
П5.5.1.2.1. Поверхность жидкости
Поверхность жидкости занимает вертикальное положение.
ПРИМЕР П5.86. ГОРИЗОНТ.
Горизонтальное положение можно определять с помощью широкого сосуда с жидкостью.
П5.5.1.2.2. Объект с положительной плавучестью или пузырек воздуха на поверхности жидкости.
ПРИМЕР П5.87. УРОВЕНЬ.
На этом принципе создан прибор - уровень. Рабочим органом уровня является колба, заполненная окрашенным спиртов с маленьким пузырьком воздуха. На колбе имеются риски (рис. П5.43).
Рис. П5.43. Уровень
П5.5.1.2.3. Сообщающиеся сосуды
На больших расстояниях измерить горизонталь можно использовать сообщающиеся сосуды.
ПРИМЕР П5.88. ГИДРОУРОВЕНЬ.
На принципе сообщающихся сосудов (закон Паскаля) построен водяной уровень (гидроуровень). Резиновая или пластмассовая трубка, залитая жидкостью. На концах трубки вставляют прозрачные (стеклянные или пластмассовые) трубки - колбы, на которых имеются деления.
П5.5.1.2.4. Гироскоп направления.
ПРИМЕР П5.89. ГИРОСКОП.
Гироскоп направления используется для определения курса (направления) корабля, подводной лодки, самолета, ракеты, торпеды и других движущихся объектов (рис. П5.44).
Рис. П5.44. Гироскоп
П5.5.1.3. ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ
Используется сила Архимеда.
ПРИМЕР П5.90. ПЛОТНОМЕР.
Имеются разные способы измерения плотности жидкости. Мы рассмотрим принцип, основанный на Законе Архимеда. Такой прибор называется аэрометр.
Обычно представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой при калибровке заполняется дробью или ртутью для достижения необходимой массы. В верхней, узкой части находится шкала, которая проградуирована в значениях плотности раствора или концентрации растворенного вещества. Плотность раствора равняется отношению массы ареометра к объему, на который он погружается в жидкость. Соответственно, различают ареометры постоянной массы (более распространенные) и ареометры постоянного объема.
К ареометрам постоянной массы относятся денсиметры
(рис. П5.45), шкалы которых градуируются в единицах плотности.
Рис. П5.45. Аэрометр постоянной массы
Для практического применения ареометр градуируют в концентрации растворенного вещества, например: СПИРТОМЕР - в процентах алкоголя для измерения крепости напитка; ЛАКТОМЕТР - в процентах жира для определения качества молока и т. д.
П5.5.1.4. ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ
ПРИМЕР П5.91. ПРОМЕЖУТОК ВРЕМЕНИ.
Падающий груз, расположенный на стержне, замыкает контакты во время падения. Расстояние между контактами определяет промежуток времени. А. с. 189 597.
ПРИМЕР П5.92. ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛА.
Для испытания материалов на длительную прочность в условиях высоких температур и агрессивных сред используют прочные камеры - сейфы. К образцу материала прикрепляют груз, после чего заполняют камеру агрессивным веществом, герметично закрывают и включают систему обогрева (тепловые элементы размещены в стенках камеры). Вес груза от 0,02 кг до 2 кг. Основная трудность при таких испытаниях связана с определением момента разрыва образца. Здесь не требуется особой точности. Достаточно, если момент обрыва будет зафиксирован с точностью до нескольких секунд, так как испытания ведутся иногда в течение многих дней.
Сложность в другом: трудно обеспечить надежность сигнальных устройств, размещенных внутри камеры в сильно агрессивной среде. Нужно, чтобы момент обрыва определялся снаружи. Аппаратура, улавливающая шум падения груза, не годится - она слишком сложна и ненадежна.
А. с. 260 249. Груз висит над расположенной внутри камеры наклонной плоскостью 3. Наружная поверхность дна камеры выполнена в виде двух плоскостей 4. При разрушении образца груз падает на наклонную плоскость 3, смещаясь к стенке камеры в направлении к плоскости 4. Центр тяжести устройства перемещается из положения I в положение II. Появляется опрокидывающий момент, устройство поворачивается в направлении плоскости 4. Перемещение может быть зафиксировано визуально или замыкая контакт сигнального устройства (рис. П5.46).
Рис. П5.46. Испытание материала
П5.5.1.5. ИЗМЕРЕНИЕ НАТЯЖЕНИЯ
Натяжение гибких лент и канатов можно легко определить, если их пропустить через два горизонтально расположенных ролика, а по середине поместить груз, например, в виде «плавающего» ролика. По положению груза можно судить о силе натяжения гибкого элемента.
П5.5.2. ОБНАРУЖЕНИЕ
П.5.5.2.1. ОБНАРУЖЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА ЖИДКОСТИ
ПРИМЕР П5.93. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ГАЗА.
Как определить, когда в баллоне с жидким газом осталось 1/10 часть объема?
Патент СССР 456 403 (полученный французами).
Сосуд для хранения жидких материалов, имеющий днище и противовес, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля за уровнем жидкости в сосуде, днище образовано одной горизонтальной частью и другой, сопряженной с ней, наклонной частью, а противовес установлен в наклонной части днища
(рис. П5.47) .
Рис. П5.47. Определение объема газа
П5.5.2.2. ОБНАРУЖЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФОРМЫ
П5.5.2.2.1 Катание объекта по наклонной плоскости
ПРИМЕР П5.94. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОЛА НА ТАБЛЕТКАХ.
Нужно определить и отделить таблетки со сколом. Для этого предложили автоматизированную линию с телевизионной установкой, но она не справлялась с этим. Как быть?
Было предложено таблетку пускать по наклонной плоскости. Целые таблетки во время движения по плоскости набирают большую скорость и улетают дальше. Таблетки со сколом падают ближе. Устанавливают два бункера. Ближний - для брака, дальний - для целых таблеток.
ПРИМЕР П5.95. СОРТИРОВКА ДРОБИ.
Необходимо отсортировать дробь неправильной сферической формы. Как это сделать?
Дробь пускают по наклонной плоскости. Дробинки правильной формы будут скатываться прямо, бракованные отклоняться вправо и влево. Остается поставить в центре бункер для годной, а по бокам для бракованной продукции.
П5.5.2.2.2. Сила инерции. Отскок.
ПРИМЕР П5.96. СОРТИРОВКА ШАРИКОВ.
На шарикоподшипником заводе выпускают стальные шарики, но при изготовлении они получаются немного отличные друг от друга. В подшипнике должны быть одинаковые по размерам шарики. Необходимо отсортировать шарики по размерам. Как это сделать?
Шарик бросают с определенной высоты на стальную плиту. Отскок шарика зависит от его размеров. Таким образом, каждый шарик попадает в свой бункер.
П5.6.Заключение
Гравиполи могут быть использованы для управления «гравитационным» полем и веществом с помощью «гравитационного» поля.
Наибольшее практическое значение для использования гравиполей в Земных условиях имеют способы управления весом и использования веса и силы тяжести для управления веществом.
Опишем еще раз в сжатом виде последовательность использования способов управления весом.
П5.7. Способы управления весом
Приложение 6. Таблица применения системы 76 стандартов на решение изобретательских задач
КЛАСС 1. ПОСТРОЕНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ВЕПОЛЬНЫХ СИСТЕМ
КЛАСС 2. РАЗВИТИЕ ВЕПОЛЬНЫХ СИСТЕМ
КЛАСС 3. ПЕРЕХОД К НАДСИСТЕМЕ И НА МИКРОУРОВЕНЬ
КЛАСС 4. СТАНДАРТЫ НА ОБНАРУЖЕНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ СИСТЕМ
КЛАСС 5. СТАНДАРТЫ НА ПРИМЕНЕНИЕ СТАНДАРТОВ
Приложение 7. Анализ системы по законам
КОММЕНТАРИИ К ПРОСЧЕТУ ЗНАЧЕНИЙ СТЕПЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАКОНОВ
Большинство законов имеют несколько механизмов. Отдельные механизмы имеют несколько требований. Первоначально по каждому требованию определяют степень его использования A в исследуемой системе. Затем вычисляют среднее арифметическое значение степеней использования? данного механизма по формуле (П7.1).
Cтепень использования механизма
Где:
?^i. j^ - степень использования механизма i.j, закона i;
a^i. j.k^ - степень использования требования k, механизма i.j, закона i;
i - номер закона;
i.j - номер механизма закона i;
k - номер требования механизма i.j закона i;
l - число требований в механизме i.j закона i.
Степень использования данного закона/закономерности V по формуле (П7.2).
Где
Степень использования данного закона/закономерности
V^i^ - степень использования закона i;
?^i. j^ - степень использования механизма i.j, закона i;
i - номер закона;
i.j - номер механизма закона i;
n - число механизмов закона i.
Приложение 8. Анализа системы «Детский радар» по законам
КОММЕНТАРИИ К ПРОСЧЕТУ ЗНАЧЕНИЙ СТЕПЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАКОНОВ
Формулы приведены в приложении 7
На диаграмме будут показаны значения V. Максимальное значение принято равным 10.
П8.1. Диаграмма развития системы «Детский радар»
где число - это номер закона / закономерности:
1. Увеличение степени идеальности.
2. Идеализация процесса
3. Общая тенденция увеличения степени управляемости.
4. Уменьшение участия человека в работе технической системы.
5. Переход от неуправляемой к управляемой системе.
6. Линия увеличения степени динамичности.
7. Увеличение степени вепольности.
8. Использование «умных» веществ.
9. Увеличение концентрации вещества.
10. Увеличение степеней свободы.
11. Увеличение степени дробления.
12. Переход к капиллярно-пористым материалам (КПМ).
13. Увеличения степени пустотности.
14. Увеличение концентрации энергии.
15. Замена вида поля.
16. Переход МОНО-БИ-ПОЛИ-поле.
17. Динамизация полей.
18. Увеличение концентрации информации.
19. Переход системы на микроуровень.
20. Переход системы в надсистему.
21. Свертывание.
22. Развертывание.
23. Согласование.
24. Неравномерность развития частей системы.
Эти данные можно обобщить и показать только в соответствии с законами.
Оценка развития системы «Детский радар» по законам
Тогда диаграмма будет выглядеть следующим образом:
П8.2. Диаграмма развития системы «Детский радар»
Приложение 9. Анализа дуговой сварки по законам
КОММЕНТАРИИ К ПРОСЧЕТУ ЗНАЧЕНИЙ СТЕПЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАКОНОВ
Формулы приведены в приложении 7.
На диаграмме будут показаны значения V. Максимальное значение принято равным 10.
Рис. П9.1. Диаграмма развития дуговой сварки
Где число - это номер закона/закономерности:
1. Увеличение степени идеальности.
2. Идеализация процесса
3. Общая тенденция увеличения степени управляемости.
4. Уменьшение участия человека в работе технической системы.
5. Переход от неуправляемой к управляемой системе.
6. Линия увеличения степени динамичности.
7. Увеличение степени вепольности.
8. Использование «умных» веществ.
9. Увеличение концентрации вещества.
10. Увеличение степеней свободы.
11. Увеличение степени дробления.
12. Переход к капиллярно-пористым материалам (КПМ).
13. Увеличения степени пустотности.
14. Увеличение концентрации энергии.
15. Замена вида поля.
16. Переход МОНО-БИ-ПОЛИ-поле.
17. Динамизация полей.
18. Увеличение концентрации информации.
19. Переход системы на микроуровень.
20. Переход системы в надсистему.
21. Свертывание.
22. Развертывание.
23. Согласование.
24. Неравномерность развития частей системы.
notes
Примечания
1
VLADIMIR PETROV. THE LAWS OF SYSTEM EVOLUTION. Berlin: TriS Europe GmbH, 646 pages, published in Russian. INNOVATOR (06) 01/2013, ISSN 1866 -4180. ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.Монография. Тель-Авив, 2013 -646 с.
2
ЛЕНИН В. И ФИЛОСОФСКИЕ ТЕТРАДИ. - Полн. собр. соч. 5-е изд., М.: Политиздат, 1979. Т. 29. C. 137
3
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, C. 34
4
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, С. 86
5
ПЕТРОВ В. ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. В.ИСТОРИЯ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2008. - 35 с. - Электронная библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Вып. 1. Июль 2008. РУБИН М. С. СИСТЕМЫ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Аналитический обзор. - Развитие инструментов решения изобретательских задач: Сборник трудов конференции. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Вып.2. - СПб.:СПГПУ, 2008, С. 225 -236.
6
ГЕГЕЛЬ Г. Ф. НАУКА ЛОГИКИ. Кн.3. Соч., т. 6. - М.: Соцэкгиз, 1939.
7
WILHELM SCHULZ «DIE BEWEGUNG DER PRODUKTION». Eine geschichtlich-statistische Abhandlung zur Grundlegung einer neuen Wissenschaft des Staats und der Gesellschaft». Zurich und Winterthur, 1843, p. 38 (В. Шульц. «Движение производства. Историко-статистическое исследование для обоснования новой науки о государстве и обществе». Цюрих и Винтертур, 1843, C. 38).
8
МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность», C. 382 -396.
9
МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность», С. 383.
10
МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. Глава XIII «Машины и крупная промышленность», С. 383 -384.
11
Указанные работы опубликованы в: МАРКС К., ЭНГЕЛЬС Ф. СОЧИНЕНИЯ. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1959, Т. 15.
12
МАРКС К., ЭНГЕЛЬС Ф. ИЗ РАННИХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ. - М.: Госполитиздат, 1956, С. 566, 595. МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. С. 188 -190.
13
Философия техники: история и современность E. GRUNDLINITN EINER PHILOSOPHIE DER TECHNIC. Braunschweig, 1877.
15
DESSAUER F. TECHNISCHE KULTUR.Munchen, 1908. DESSAUER F. PHILOSOPHIE DER TECHNIK.Bonn, 1927. DESSAUER F. MENSCH UND TECHNIK.Darmstadt, 1952. DESSAUER F. STREIT UM DIE TECHNIC.Frankfurt/M., 1956.
16
EYTH M. POESIE UND TECHNIC.Berlin, 1908.
17
SCHNEIDER M. UBER TECHNIC, TECHNISCHE DENKEN UND TECHNISCHE WIRKUNGEN.Nurnberg, 1912.
18
ЭНГЕЛЬМЕЙЕР П. К. ФИЛОСОФИЯ ТЕХНИКИ. Вып. 1 -4. СПб., 1912.
19
TESSMAN K. ZUR BESTIMMUNG DER TECHNIK AIS GESELLSCHAFTLICHE ERSCHEINUNG.«Deutsche Zeitschrift fur Philosophie», 1967, Nr.5.
20
MULLER J. ZUR BESTIMMUNG DER BEGRIFFE «TECHNIK» UND «TECHNISCHE GESETZ».«Deutsche Zeitschrift fur Philosophie», 1967, Nr.12.
21
СВИДЕРСКИЙ В. И. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ В ОБЪЕКТИВНОМ МИРЕ. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1965.
22
ЗВОРЫКИН А. А. О НЕКОТОРЫХ ВОПРОСАХ ИСТОРИИ ТЕХНИКИ. - Вопросы философии, 1953, №6.
23
КОНФЕДЕРАТОВ И. Я. ПРЕДМЕТ И МЕТОД ИСТОРИИ ТЕХНИКИ. - Материалы к семинарским занятиям по истории техники. Вып. 1. М., 1956.
24
ШУХАРДИН С. В. ОСНОВЫ ИСТОРИИ ТЕХНИКИ. - М.: Изд-во АН СССР, 1961.
25
ЗВОРЫКИН А. А., ОСЬМОВА Н. И., ЧЕРНЫШЕВ В. И., ШУХАРДИН С. В. ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ. - М.: Соцэкгиз, 1962. - 772 с.
26
СТЕПИН В. С., ГОРОХОВ В. Г., РОЗОВ М. А. ФИЛОСОФИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ.М.: Контакт-альфа, 1995. и СТЕПИН В. С., ГОРОХОВ В. Г., РОЗОВ М. А. ФИЛОСОФИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ.М.: Гардарика; 1999. - 400 с. ISBN 5-7762-0013-X Философский словарь -Большая Советская Энциклопедия. Т. 9. - М.: Советская энциклопедия, 1972, С. 305. - Универсальная энциклопедия. русского языка:в 4-х т./АН СССР, Ин-т рус. яз.; По ред. А. П. Евгеньевой, - 3-е изд. стереотип. - М.: Русский язык, 1985 - 1988. Т. I. А - Й. 1985. 696 с. - С. 530.
31
ЗАКОН -Толковый словарь русского языка. ОБЩЕСТВЕННАЯ. - Большая Советская Энциклопедия (далее БСЭ) (В 30 томах). Изд. 3-е. Т. 9. - М.: Советская Энциклопедия, 1972, С. 307.
33
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ОБЩЕСТВЕННАЯ -Универсальная энциклопедия. русского языка:в 4-х т./АН СССР, Ин-т рус. яз.; По ред. А. П. Евгеньевой, - 3-е изд. стереотип. - М.: Русский язык, Т. I. А - Й. 1985. С. 530.
35
ТУГАРИНОВ В. П. ЗАКОНЫ ОБЪЕКТИВНОГО МИРА, ИХ ПОЗНАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ. - Л.: Изд-во Ленигр. ун-та, 1954. - 196 с.
36
МЕЛЕЩЕНКО Ю. С. ТЕХНИКА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ. - Л.: Лениздат, 1970, 248 с. - С. 163.
37
ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ: Кн. Для внеклас. Чтения. 8 -10 кл. - М.: Просвещение, 1982. - 112 с. - С. 13 -17.
38
ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 19.
39
ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 20.
40
ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 20 -22.
41
ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 22 -24.
42
ДРУЯНОВ Л. А. ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ И ИХ ПОЗНАНИЕ, С. 24.
43
УКРАИНЦЕВ Б. С. СВЯЗЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ НАУК В ТЕХНИЧЕСКОМ ЗНАНИИ. - Синтез современного научного знания. - М.: Наука, 1973. С. 77 -90 (С. 84 -86).
44
ПОЛОВИНКИН А. И. ЗАКОНЫ СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ (Постановка проблемы и гипотезы). Учебное пособие. - Волгоград: Волгоградский политехнический институт, 1985, 208 с. - С. 12 -13.
45
Подробнее см. СИСТЕМА -БСЭ и СИСТЕМА - материал из Википедии.
46
ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬ - материал из Википедии.
47
СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ - материал из Cybernetics Wiki.
48
СИНЕРГИЯ - материал из Википедии.
49
Подробнее см. ЦЕЛОСТНОСТЬ - БСЭ.
50
СВОЙСТВО - БСЭ.
51
Подробнее см. ОТНОШЕНИЕ - БСЭ.
52
БАЛАШОВ Е. П. ЭВОЛЮЦИОННЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ. - М.: Радио и связь, 1985, С. 7.
53
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬБСЭ. См. также материал из Википедии.
56
МАРКС К. КАПИТАЛ. - Маркс К., Энгельс Ф. Сочинения. Изд. 2-е. - М.: Политиздат, 1960, Т. 23. С. 353 -354, 384 -385, 394 -398.
57
БЕРНАЛ ДЖ. НАУКА В ИСТОРИИ ОБЩЕСТВА. - М.: ИЛ, 1957.
58
KILLEFFER D. H. THE GENIUS OF INDUSTRIAL RESEARCH. N.Y., 1948.
59
TONDL L. UBER DIE ABGRENZUNG DER NATURWISSENSCHAFTEN UND DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN. WISSENSCHAFTLICHE ZEITSCHRIFT DER TECHNISCHEN UNIVERSITAT DERSDEN. 15, 1966, Heft 4.
60
TEICHMANN D. ZUR INTEGRATION VON TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN UND GESELLSCHAFTISSENSCHAFTEN. Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen Universitat Dersden. 15, 1966, Heft 4.
61
TEICHMANN K. DIE ANWENDUNG DER EXPERIMENTELLEN METHODE IN DEN TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN. - Struktur und Funktion der experimentellen Methode. - Rostock, 1965
62
STRIEBING L. THEORIE UND METHODOLOGIE DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN. - Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen Universitat Dersden. 15, 1966, Heft 4.
63
КЕДРОВ Б. М. ПРЕДМЕТ И ВЗАИМОСВЯЗЬ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК. - М.: Наука, 1967. - 434 с.
64
СИМОНЕНКО О. Д. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК. - Проблемы исследования структуры науки. (Материалы к симпозиуму). - Новосибирск, 1967.
65
РОЗИН В. М. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ. - Проблемы исследования структуры науки. (Материалы к симпозиуму). - Новосибирск, 1967.
66
РОЖИН В. П. О ЗАКОНАХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ. - Вестник Ленинградского университета, 1960, №23.
67
МАМЗИН А. С., РОЖИН В. П. О ЗАКОНАХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ. - Философские науки, 1965, №4, С. 4.
68
KLAUCO I., DUDA E. FENOMEN TECHNIKY. Bratislava, 1967, С 43.
69
MULLER J. ZUR BESTIMMUNG DER BEGRIFFE «TECHNIK» UND «TECHNISCHE GESETZ».«Deutsche Zeitschrift fur Philosophie», 1967, Nr.12. P. 1443.
70
КОРАХ М. НАУКА ИНДУСТРИИ. - Наука о науке. - М.: Прогресс, 1966. С 227.
71
ЧЕШЕВ В. В. О ПРЕДМЕТЕ И ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЯХ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК (ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук. Томск, 1968. С. 8 и 12.
72
В. И. Свидерский сформулировал некоторые системные признаки техники, но не назвал это принципом системности, как это написал автор.
73
СВИДЕРСКИЙ В. И. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ В ОБЪЕКТИВНОМ МИРЕ. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1965, С. 133.
74
ГАБЕЛЬ Х. КОМПОНОВКА АГРЕГАТИВНЫХ СТАНКОВ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ. - М.: Машгиз, 1959, С. 56.
75
МАЙОРОВ С. А. О ВЫБОРЕ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ УПРАВЛЯЮЩЕЙ МАШИНЫ. - Вычислительная техника для автоматизации производства. - М.: Машиностроение, 1964, С. 237.
76
KITNZLE O. DIE GRUNDPFEILER DER FERTIGUNGSTECHNIK. - VDI - Zeitschrift, 1956, Nr. 23, P.1386.
77
FEINGERATETECHNIK, 1961, Nr. 10; 1967, Nr. 9.
78
МЕЛЕЩЕНКО Ю. С. ТЕХНИКА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ. - Л.: Лениздат, 1970, 248 с. - С. 166 - 232.
79
Там же, С. 169.
80
Там же, С. 170.
81
Там же, С. 171 -172.
82
Там же, С. 172 -174.
83
Там же, С. 175.
84
Там же, С. 176.
85
Там же, С. 170, 176
86
Там же, С. 177 -178.
87
Там же, С. 178 -179.
88
Там же, С. 180.
89
Там же, С. 181.
90
Там же, С. 183.
91
Там же, С. 185.
92
Там же, С. 194.
93
Там же, С. 197.
94
Там же, С. 198.
95
Там же, С. 204.
96
Там же, С. 225 -227.
97
Там же, С. 225.
98
Там же, С. 226.
99
Там же, С. 226 -227.
100
Там же, С. 229.
101
ПОЛОВИНКИН А. И. ЗАКОНЫ СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ, С. 59 -194.
102
БАЛАШОВ Е. П. ЭВОЛЮЦИОННЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ. - М: Радио и связь, 1985, 328 с.
103
Там же, С. 108.
104
Там же, С. 94 -116.
105
Там же, С. 117 -131.
106
Там же, С. 132 -155.
107
Там же, С. 121.
108
Там же, С. 132.
109
БАЛАШОВ Е. П. ПРИНЦИП МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ. СБ. ТРУДОВ III МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА-73», НРБ, Варна, 1973.
110
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ШАПИРО Р. Б. ПСИХОЛОГИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО ТВОРЧЕСТВА. - Вопросы психологии, 1956, №6, С. 37 -49.
111
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. КАК НАУЧИТЬСЯ ИЗОБРЕТАТЬ. - Тамбов: Кн. изд., 1961, 128 с. - С.56.
112
АЛЬТШУЛЛЕР Г. КАК РАБОТАТЬ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ. О ТЕОРИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА. - Азбука рационализатора. - Тамбов, Кн. Изд-во, 1963. 352 с. - С. 276.
113
АЛЬТШУЛЛЕР Г. КАК РАБОТАТЬ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ. О ТЕОРИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА, С. 300 -301.
114
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. О ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Баку, 20.01.1977.
115
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 113 -127.
116
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Альтшуллер Г. С. Дерзкие формулы творчества. - Дерзкие формулы творчества/ (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. - (Техника-молодежь-творчество), С. 61 -65.
117
Напомним, что К. Маркс ввел три обязательных элемента из которых состоит машина: машина -двигатель (у Альтшуллена - двигатель), передаточного механизма (у Альтшуллера - трансмиссия), машины-орудия, или рабочей машины (у Альтшуллера - рабочий орган) - см п. 1.2.
118
Определение понятия «веполь» будет дано в п. 7.7.1.
119
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск.: Наука, 1986, 209 с. - С. 90 -106.АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. МАЛЕНЬКИЕ НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - С. 165 -230. ВЕРТКИН И. ЛИНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПУСТОТНОСТИ.Баку, 1987. (рукопись). ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, 209 с. - С. 59.
122
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, 209 с. - С. 90 -96.АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. МАЛЕНЬКИЕ НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - С. 165 -230. ИДЕЮ.Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, 209 с. - С. 100.
124
ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62. ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ. - Тель-Авив, 2002. PETROV, AVRAAM SEREDINSKI. PROGRESS AND IDEALITY. - TRIZ Futures 2005. 5^th^ ETRIA Conference. November 16 to 18, 2005. Graz, Austria. P. 195 -204. - The TRIZ Journal. ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. - С. 149 -152 www.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.docwww.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.doc(КОНДРАКОВ И. М. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИДЕАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 66 -68.
126
КАГАН Э. Л. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ИДЕАЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА. - Тезисы докладов Всесоюзной научно-практической конференции «Проблемы развития научного и технического творчества трудящихся» (Тбилиси, 30 сентября - 2 октября 1987 г.). Ч. 1. - М.: ВСНТО, 1987. - С. 96 -98.
127
ФЕЙ В. Р. В ПОИСКАХ ИДЕАЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 36 -41, Т.1, №2/90, С. 31 -40.
128
МИТРОФАНОВ В. В. НЕСКОЛЬКО МЫСЛЕЙ ОБ ИДЕАЛЬНОСТИ. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 45 -47.
129
ИВАНОВ Г. И. ВОПРОСЫ САМООРГАНИЗАЦИИ В ТС.A. IDEALITY EQUIATION. / International research conference «TRIZfest-2013». - Kiev, Ukraine, August, 01 -03, 2013: conf. proc. / MATRIZ. SPb.: Publishing house of the Polytechnic University, 2013. - 300 p., p. 16 -25.
131
КОНДРАКОВ И. М. ДИНАМИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 70 -72.
132
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. ЛИНИИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПУСТОТНОСТИ.Баку, 1987. ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 52 -54. ПЕТРОВ В. УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ. - Тель-Авив, 2002. trizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdftrizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdf(НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. С. 165 -230. ВЕЩЕСТВО УМНОЕ. - Магический кристалл физики. - Дерзкие формулы творчества / (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. - (Техника-молодежь-творчество), С. 159 -165. Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 115 -122. ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ.Л:, 1981, 7 с. ПЕТРОВ В. ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ПЕРЕХОДА К КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫМ МАТЕРИАЛАМ. - Тель-Авив, 2002. СКВОЗНОГО ПРОХОДА ЭНЕРГИИ. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 48 -52.
139
ЛИТВИН С. С. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 72 -74.
140
ПОИСК НОВЫХ ИДЕЙ: ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ(Теория и практика решения изобретательских задач) / Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - С. 62 -73, 367.
141
ПЕТРОВ В. М. СОГЛАСОВАНИЕ СИСТЕМ. - Л., 1975, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л. 1977. ПЕТРОВ В. ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. pdf-books/zrts-10-soglasov. pdfpdf-books/zrts-10-soglasov. pdf(ЛИТВИН С. С. ЗАЧЕМ ТЕХНИКЕ ПЛЮРАЛИЗМ. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 11 -25.
143
ФРЕНКЛАХ Г. Б., ЕЗЕРСКИЙ Г. А. О НЕКОТОРЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ПЕРЕХОДА В НАДСИСТЕМУ. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 25 -29.
144
ПИНЯЕВ А. М. ОБЪЕДИНЕНИЕ ПОД ЗАКОНОМ ФУНКЦИИ (Функциональный подход к объединению альтернативных систем). 1/95 (№10), С. 33 -37.
145
ПЕТРОВ В. М. О ВЕПОЛЬНОМ АНАЛИЗЕ. - Л., 1973. ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ. - Л. 1981. ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ВЕПОЛЬНЫХ СИСТЕМ. - Л. 1986. ПЕТРОВ В., ЗЛОТИН Э. ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ.Учебное пособие. Тель-Авив, 1992 ПЕТРОВ В. ЗЛОТИНА Э. СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. - Тель-Авив, 1997. ПЕТРОВ В., ЗЛОТИНА Э.СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. - Тель-Авив, 1999. ПЕТРОВ В.СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. Тель-Авив, 2002 ПЕТРОВ В.ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ. - Тель Авив, 2003. ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ.Международная научно-практическая конференция «ТРИЗфест-2012». Лаппеенранта; С. Петербург, 2 -4 августа, 2012 г.: сб. тр. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. - 154 с., С. 50 -57. PETROV V. THE LAW OF INCREASING DEGREE OF SU-FIELD.The CIL Journal. ПЕТРОВ В., ВОРОНОВ Г.Новый подход к вепольному (структурному) анализу/Развитие вепольного анализа и изобретательского мышления. / Сборник научных работ. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Выпуск 5. Киев, 2013. - 258 с., С. 33 -55. %20G.%20A%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu.
pdf%20G.%20A%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu. pdf(PETROV V., VORONOV G.A New Approach to Su-Field (structural) Analysis / Further development of Su-Field Analysis. Development of Inventive Thinking./ Collection of Scientific Papers. TRIZ Developers Summit Library. Issue 5. Kiev, 2013. - 258 pages, p. 166 -188. A%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu-ENG. pdfA%20new%20approach%20to%20Su-Field%20_structu-ENG. pdf(ЛИТВИН С. С. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ФСА. СВЕРТЫВАНИЕ И СВЕРХЭФФЕКТ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, №2/92, С. 7 -45.
147
ДУБРОВ В. Е. МЕТОДИКА ПОИСКА СВЕРХЭФФЕКТОВ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, №2/92, С.46 -50.
148
ПЕТРОВ В. М. ТОЧКА - ЛИНИЯ - ОБЪЕМ. - Л., 1973. (рукопись) ПЕТРОВ В. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ - Тель-Авив, 2002. ПЕТРОВ В. ОБОБЩЕННЫЕ МОДЕЛИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. -Тель-Авив, 2007 А., ЛИТВИН С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. GEN3 Partners, 2003. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1976. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАч. - Методы решения конструкторско-изобретательских задач. Тезисы докладов. - Рига, 1978, С.73 -75.
151
БЫСТРИЦКИЙ А. А. СИСТЕМНОСТЬ ТС И ТЕХНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 35 -36.
152
ГЕРАСИМОВ В. М., ЛИТВИН С. С. УЧЕТ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. - Практика проведения функционально-стоимостного анализа в электротехнической промышленности/Под ред. М. Г. Карпунина. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с. - С. 193 -210.
153
ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1965. ПЕТРОВ В. М. АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С МОДЕЛЬЮ. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1966. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1968. ПЕТРОВ В. М. САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПОДСТРАИВАЕМОЙ МОДЕЛЬЮ. -Конференция студенческих работ ЛКИ. - Л., 1967. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. ПЕТРОВ В. М. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО СИСТЕМНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ. -Л. 1969 (рукопись).
154
ПЕТРОВ В. М. ОБЗОР РАБОТ ПО РАЗВИТИЮ ТЕХНИКИ. - Л. 1972 (рукопись). Работа периодически пополнялась.
155
ПЕТРОВ В. М. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОВ ДИАЛЕКТИКИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л., 1973, 4 с. Позже эта работа была опубликована в: ЖУКОВ Р. Ф., ПЕТРОВ В. М. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА (на примере предприятий судостроительной промышленности). Учебное пособие. - Л.: ИПК СП, 1980. - С. 53 -57. В Интернете работу можно увидеть в: ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ В РАЗВИТИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. ИЗОБРЕТЕНИЯ. - М: Моск. рабочий, 1973. - 296 с. ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись).
158
ПЕТРОВ В. М. УПРАВЛЕНИЕ ВЕСОМ. - Л., 1973. (рукопись).
159
ПЕТРОВ В. М. ТОЧКА - ЛИНИЯ - ОБЪЕМ. - Л., 1973. (рукопись).
160
ГОЛДОВСКИЙ Б. И. О ПРОТИВОРЕЧИЯХ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. Материалы к семинару преподавателей методики изобретательства. - Горький, ОЛМИ при ЦС ВОИР, 1974, 28 с. (ротапринт). ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись).
162
ПЕТРОВ В. УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ДРОБЛЕНИЯ. - Тель-Авив, 2002. trizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdftrizba/pdf-books/zrts-13-droblenie. pdf(ПРОЦЕССОВ. - Л., 1979
164
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. (В несколько ином виде этот закон был сформулирован Г. С. Альтшуллером в его первой публикации по ТРИЗ: АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ШАПИРО Р. Б. ПСИХОЛОГИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО ТВОРЧЕСТВА. - Вопросы психологии, 1956, №6, С. 37 - 49).
165
ЛИТВИН С. С. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 72 -74.
166
ПОИСК НОВЫХ ИДЕЙ: ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ(Теория и практика решения изобретательских задач) / Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - С. 62 -73, 367.
167
ПЕТРОВ В. М. СОГЛАСОВАНИЕ СИСТЕМ. - Л., 1975, 2 с. (рукопись) ПЕТРОВ В. М. СТРУКТУРА ЗАКОНА СОГЛАСОВАНИЯ. - Л., 1978, 3 с. (рукопись) ПЕТРОВ В. ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. trizba/pdf-books/zrts-10-soglasov. pdftrizba/pdf-books/zrts-10-soglasov. pdf(ЗУСМАН А. В. ОБЩИЕ ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ. - Журнал ТРИЗ, 1/94 (№9), С. 24 -28.
169
САЛАМАТОВ Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 115 -122. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.Серия статей. - Тель-Авив, 2002. ИЗОБРЕТАТЬ: Научно-популярная книга. - Иркутск: Восточно-Сибирское кн. Изд-во, 1987. - 240 с., С. 187 -190.
172
ЗАХАРОВ А. Н. К РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМЫ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Журнал ТРИЗ, 1/95 (№10), С.19 -29 ЗАХАРОВ А. Н. ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ: ВВЕРХ ПО ЛЕСТНИЦЕ, ИДУЩЕЙ …ВВЕРХ. - Журнал ТРИЗ, 1/96 (№11), С. 34 -39. ЗАХАРОВ А. Н. О ЕДИНСТВЕ ИНСТРУМЕНТОВ ТРИЗ. - Технология творчества, №1, 1999, С. 19 -38
173
ДЕВОЙНО И. Г. УСЛОЖНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Журнал ТРИЗ, 2.1.91 (№3), С.56 -63.
174
РУБИН М. С. ОСНОВЫ ТРИЗ. Применение ТРИЗ в программных и информационных системах: Учебное пособие. - СПб.: СПРИНТ, 2011. - 226 с.
175
ПОИСК НОВЫХ ИДЕЙ: ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ(Теория и практика решения изобретательских задач) / Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 381 с.
176
ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: Методические рекомендации. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 114 с.
177
ZLOTIN B., ZUSMAN A. DIRECTED EVOLUTION. PHILOSOPHY, THEORY AND PRACTICE. Ideation International Inc. 2001.
178
ZLOTIN B., ZUSMAN A. PATTERNS OF EVOLUTION: RECENT FINDINGS ON STRUCTURE AND ORIGIN. Altshuller Institute’s TRIZCON2006, April, 2006, Milwaukee, WI USA И ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. -Л., 18.08.1976, 12 с. (рукопись). Работа доложена на Ленинградском семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ в 1977 г. В расширенном виде эта работа имеется на данном CD. АНАЛИЗ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ И ТЕХНИКИ. Методы решения научно-технических задач. - Л: ЛДНТП, 1979, С. 63 -66.
180
ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ, ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1978. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Л., 1979. - 23 с. (рукопись). Материал опубликован в ПЕТРОВ В. М. О ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Доклад на Ленинградском городском семинаре «Обмен опытом по обучению молодежи научно-техническому творчеству». - Л.: ЛОП НТО Машпром, 1981. - С. 7 - 19. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества.Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции. - Новосибирск: АН СССР СО, 1984. - С. 52 -54.
181
ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Л., 1979. - 23 с. (рукопись). Материал был опубликован в ПЕТРОВ В. М. О ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Доклад на Ленинградском городском семинаре «Обмен опытом по обучению молодежи научно-техническому творчеству». - Л.: ЛОП НТО Машпром, 1981. - С. 7 - 19.
182
ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 52 -54. Система была доложена на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82).
183
ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТС. - Доклад на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82). - Л.: 1982.
184
ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62
185
ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ СЦЕНАРИЯ НА КАЧЕСТВЕННОМ УРОВНЕ. - Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. - Рига, 1979, С. 136 -138. ПЕТРОВ В. М. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ. Методическая разработка. - Л.: НПО «Уран», 1980. - 64 с. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества.Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции. - Новосибирск: АН СССР СО, 1984. - С. 52 -54.
186
ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР В СУДОСТРОЕНИИ.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. - Л.: ЛКИ, 1985. - 20 с.
187
ПЕТРОВ В. М. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР. - Л.: ВНИИЭСО, 1985. - 69 с.
188
ПЕТРОВ В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. - Тель-Авив, 2002. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Труды Международной конференции МАТРИЗФест - 2005. 3 -4 июля 2005 г. Санкт-Петербург. Ст. Петербург, 2005. С. 46 -48. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Тель-Авив,18 с.В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ФУНКЦИЙ. - Тель-Авив, 2002. Э., ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРИЗ. - Л.: ЦНТТМ «Квант», 1989.ПЕТРОВ В. М., ЗЛОТИНА Э. С. ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ - ОСНОВА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Методические разработки. - Братислава: ДТ ЧСНТО, 1989, 92 с.
191
ПЕТРОВ В. М., ЗЛОТИНА Э. С. ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ.Учебник. - Л., 1990, 425 с. (рукопись подготовленная для издательства «Машиностроение»).
192
Подробнее описано в п. 2.3 (рис. 2.9).
193
ПЕТРОВ В. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В БИЗНЕС-ПРОЕКТИРОВАНИИ. -Труды Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. С. 343 -350. ПЕТРОВ В. БИЗНЕС-ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОДВИЖЕНИЕ ПРОДУКТА НА РЫНОК. -Управленческий консалтинг. Настольная книга руководителя. Книга 2. Киев. ПЦ «Фолиант», 2006. - C. 73 -83. PETROV V. DESIGNING BUSINESS PROJECTS.TRIZ: una Nuevo Enfoque Papa La Innovacion Sistematica. (Memorias). 1er. Congreso Iberoamericano de Innovacion Tecnologica. 4 al 7 de septiember de 2006 Puebla, Mexico. P. 174 -182. id/f4149/name/Business_designing. pdfid/f4149/name/Business_designing. pdf(КОНДРАКОВ И. М. ТЕПЛОВАЯ ТРУБА. Идеализация технических систем. Красноярск, 1984.САЛАМАТОВ Ю. П. ЭВОЛЮЦИЯ ВЕЩЕСТВА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984, С. 64 -66.
195
САЛАМАТОВ Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), С. 6 -174. САЛАМАТОВ Ю. П. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ (основы теории развития технических систем). Изд. 2-е испр. и доп. Книга для изобретателя изучающего ТРИЗ. INSTITUTE OF INNOVATIVE DESIGN: Красноярск, 1996г./e/21101300.htm.
196
ЛЮБОМИРСКИЙ А., ЛИТВИН С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. GEN3 Partners, 2003. М.ЭТЮДЫ О ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. Труды Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. - С. 219 -228. section.php? docId=3432section.php? docId=3432(ТРИЗ. Применение ТРИЗ в программных и информационных системах. - СПб., 2011. - 225 с. - С. 46 -52, 199 -206.
199
РУБИН М. С. ЭТЮДЫ ОБ ЭВОЛЮЦИОННОМ СИСТЕМОВЕДЕНИИ. ТРИЗ В РАЗВИТИИ/Сборник образовательных программ и научных трудов. Часть 1. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Выпуск 7. Санкт-Петербург, Россия, 2015. - 252 с. - С. 196 -200.
200
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. КАК ДЕЛАЮТСЯ ОТКРЫТИЯ. Мысли о методике научной работы. - Баку, 1960. АЛЬТОВ Г., ЖУРАВЛЕВА В. ПУТЕШЕСТВИЕ К ЭПИЦЕНТРУ ПОЛЕМИКИ. - Звезда, 1964, №2.
201
МИТРОФАНОВ В. В., СОКОЛОВ В. И. О ПРИРОДЕ ЭФФЕКТА РАССЕЛА. «Физика твердого тела», 1974г., т. 16, №8, С. 24 -35. МИТРОФАНОВ В. В. ПО СЛЕДАМ ВОЗБУЖДЕННОЙ МОЛЕКУЛЫ. -Техника и наука, 1982, №2. МИТРОФАНОВ В. В. ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БРАКА ДО НАУЧНОГО ОТКРЫТИЯ. - Ассоциация ТРИЗ Санкт-Петербурга, 1998. - 395 с.
202
.КОНДРАКОВ И. М. АЛГОРИТМ ОТКРЫТИЙ? - «Техника и наука», №11 - 1979 г.
203
ЦУРИКОВ В. М. ДАЕШЬ РАДИОКОНТАКТ! - Петрович Н. Т., Цуриков В. М. Путь к изобретению. - М.: Мол. гвардия, 1986. С.119 -128.
204
ГОЛОВЧЕНКО Г. Г. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА РАСТЕНИЙ. - Грани творчества / Сост. Б. С. Вайсберг. - Свердловск: Сверд. -Урал. Кн. Изд-во, 1989. С. 97 -107.
205
ИВАНОВ Г. И. И НАЧИНАЙТЕ ИЗОБРЕТАТЬ: Научно-популярная книга. - Иркутск: Восточно-Сибирское кн. Изд-во, 1987. - 240 с., С. 136 -142.
206
ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. К ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ ТРИЗ В НАУКЕ. - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 45 -54. ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. РЕШЕНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. Кишинев: МНТЦ «Прогресс», Картя Молдовеняскэ, 1991. ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АППАРАТА ТРИЗ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. - Кишинев: 1985.
207
ПЕТРОВ В. М. БИОЛОГИЯ И ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. -Л., 18.08.1976, 12 с. (рукопись). Работа доложена на Ленинградском семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ в 1977 г. В расширенном виде эта работа имеется на данном CD. ПЕТРОВ В. М. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ И ТЕХНИКИ. Методы решения научно-технических задач. - Л: ЛДНТП, 1979, С. 63 -66.
208
ЗАХАРОВ И. С. О ЗАКОНАХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Журнал ТРИЗ, 1/96 (№11), С. 32 -33.
209
ТИМОХОВ В. И. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ. Познание. Информационно-методический сборник для учителей и учащихся. Вып. 5, Рига: Научно-технический центр «Прогресс». Лаборатория педагогической технологии. 1993. - С. 4 -31.
210
АЛЬТШУЛЛЕР А., РУБИН М. ЧТО БУДЕТ ПОСЛЕ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ПОБЕДЫ. ВОСЕМЬ МЫСЛЕЙ О ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ. В сб. Шанс на приключение, Сост. А. Б. Селюцкий, Петрозаводск, «Карелия», 1991, С. 221 -236.
211
МУРАШКОВСКА И., МУРАШКОВСКИЙ Ю. М. «ИСКУССТВО» ОТ СЛОВА «ТЕХНИКА». - Журнал ТРИЗ, Т.1, №1/90, С. 55 -64.
212
ФЛОРЕСКУ Р. С. ПРИЕМЫ ФАНТАЗИРОВАНИЯ В ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОМ ИСКУССТВЕ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 2/92, (№6), С. 69 -77.
213
НЕСТЕРЕНКО А. А. СТРАНА ЗАГАДОК. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАГАДОК. - Журнал ТРИЗ, 3.4.92, С. 36 -48.
214
ПЕРНИЦКИЙ С. И. ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ПРОТИВОРЕЧИЙ В ПОСЛОВИЦАХ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 1/92, (№5), С. 69 -73.
215
МОЛДАВЕР А. АНАТОМИЯ СЮЖЕТА. Иерусалим, 2002, 128 с.
216
ЗЛОТИНА Э. С. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ МУЗЫКАЛЬНЫХ ФОРМ. - Технология творчества, №1, 1999, с. 9 -14. ВЕРТКИН И. М. КАК СТАТЬ ЕРЕТИКОМ. ЖИЗНЕННАЯ СТРАТЕГИЯ ТВОРЧЕСКОЙ ЛИЧНОСТИ. Как стать еретиком/Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991, С. 15 -16.
218
ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В., КАПЛАН Л. А. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ КОЛЛЕКТИВОВ. - Кишинев: МНТЦ «Прогресс», 1990.
219
ЗИНОВКИНА М. М. ИНЖЕНЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ. (Теория и инновационные креативные педагогические технологии) Монография. - М.: МГИУ, 1996 - 283 с. ЗИНОВКИНА М. М. КРЕАТИВНОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ (Теория и инновационные креативные педагогические технологии). М.: МГИУ. Монография. 2003. - 350 с. ЗИНОВКИНА М. М. МНОГОУРОВНЕВОЕ НЕПРЕРЫВНОЕ КРЕАТИВНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ И ШКОЛА.Пособие для учителей. Приложение к журналу «Учитель». - М.: Приоритет - 2002, 2006 (переиздание). - 48 с. ЗИНОВКИНА М. М. НФТМ-ТРИЗ - КРЕАТИВНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ХХ1 ВЕКА (Теория и практика) М., МГИУ, 2008. - 305 с. ЗИНОВКИНА М. М. ИНЖЕНЕРНОЕ ТВОРЧЕСТВО (ТРИЗ).Теория и практика решения творческих инженерных задач/ Под ред. Проф. Р. Т. Гареева. Учебное пособие. М.: КНОРУС, - 2010. - 164 с.
220
БУХВАЛОВ В. А. АЛГОРИТМЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА. -М.: Просвещение, 1993. - 96 с.
221
ГИН А. А. ПРИЕМЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ: Свобода выбора. Открытость. Деятельность. Обратная связь. Идеальность: Пособие для учителей. - Гомель: ИПП «Сож», 1999. - 88 с.
222
УРАЛЬСКАЯ В. Л., ЛИТВИН С. С. ФОКУС КАК ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЙ ПРИЕМ. - Журнал ТРИЗ, 3.4.92, С. 59 -63.
223
ВИКЕНТЬЕВ И. Л. ПРИЕМЫ ЖУРНАЛИСТИКИ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 1/92, (№5), С. 56 -68.
224
ВИКЕНТЬЕВ И. Л. ПРИЕМЫ РЕКЛАМЫ И PUBLIC RELATIONS, Ч.I, СПб, Изд-во ТОО «ШАНС-ТРИЗ», 1995. - 228 с.
225
ФАЕР С. А. ПРИЕМЫ СТРАТЕГИИ И ТАКТИКИ ПРЕДВЫБОРНОЙ БОРЬБЫ:PR-секреты общественных отношений. «Ловушки» в конкурентной борьбе. Механизмы политической карьеры. - СПб: изд-во «Стольный град», 1998. - 136 с.
226
ПЕТРОВ В. М. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОВ ДИАЛЕКТИКИ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л., 1973, 4 с. Позже эта работа была опубликована в: ЖУКОВ Р. Ф., ПЕТРОВ В. М. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА (на примере предприятий судостроительной промышленности). Учебное пособие. - Л.: ИПК СП, 1980. - С. 53 -57. В Интернете работу можно увидеть в: ПЕТРОВ В. ЗАКОНЫ ДИАЛЕКТИКИ В РАЗВИТИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. КАК ПРИКЛАДНАЯ ДИАЛЕКТИКА. - Журнал ТРИЗ, 1993. Ангарский вариант (электронная версия), С. 53 -57.
228
АЛЬТШУЛЛЕР Г. О ПРОГНОЗИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Баку, 1975. - 13 с. (рукопись) ЗУСМАН А. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: Методические рекомендации. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 114 с.
230
РУБИН М. С. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ТРИЗ. - РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л.: НТО Машпром, 1976, 48 с. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ, ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1978. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Теория и практика обучения техническому творчеству. Тезисы докладов. Челябинск: УДНТП, 1988. - С. 6 -8. ПЕТРОВ В. М. ФСА НА ЭТАПЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Petrov V.M. Hodnotove Inzinierstvo a Jeho Uloha v Intenzifikacii Ekonjmiky. - Bratislava: Dom Techniky, 1989. - С. 33 -34. ЗЛОТИНА Э., ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРИЗ. - Л.: ЦНТТМ «Квант», 1989. ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. И МАРКСИЗМ: ОПЫТ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КРИЗИСОВ ТЕОРИИ. - Журнал ТРИЗ, Т.3, 1/92, (№5), С. 13 -23.
233
ШПАКОВСКИЙ Н. А. ДЕРЕВЬЯ ЭВОЛЮЦИИ: АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ГЕНЕРАЦИЯ НОВЫХ ИДЕЙ. - М. ТРИЗ-профи, 2006. - 240 с. ШПАКОВСКИЙ Н. А. Реферат книги«ДЕРЕВЬЯ ЭВОЛЮЦИИ. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ГЕНЕРАЦИЯ НОВЫХ ИДЕЙ»_tree_ru. pdf_tree_ru. pdf(Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. КОЖЕВНИКОВА Л. А. РАЗВИТИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПУТЕМ ИХ ОБЪЕДИНЕНИЯ В НАДСИСТЕМУ B., ZUSMAN A. PATTERNS OF EVOLUTION: Recent Findings on Structure and Origin СТРУКТУРА ИДЕАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ТС.ГЕРШМАН М. Д. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ ЭВОЛЮЦИИ.А. ЗАКОН ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОТОКОВ ВЕЩЕСТВА, ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ ЗАКОНОВ. АНТИЗАКОН. и ПОЛЕЗНЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ. О ЗРТС. ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКОНА ПОВЫШЕНИЯ ДИНАМИЧНОСТИ ДЛЯ АНАЛИЗА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. П. МЕТОДИКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.Н. ДЕРЕВО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ. система законов развития технических систем разрабатывалась В. Петровым в период 1976 -1982 годы и впервые была доложена на традиционном Ленинградском семинаре в 1980, более
детальная система была доложена на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82), а опубликована в 1984 г. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. - Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск, 1984, С. 52 -54. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР В СУДОСТРОЕНИИ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. - Л.: ЛКИ, 1985. - 20 с. ПЕТРОВ В. М., ЗЛОТИНА Э. С. ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ - ОСНОВА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л.: Квант, - Братислава: ДТ ЧСНТО, 1989, 92 с.
248
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ - материл из Википедии (в редакции автора).
249
КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ТОВАРА -материал из Википедии.
250
Логистическую кривую (логистическое уравнение) вывел бельгийский математик Пьер Франсу? Ферх?льст (фр. Pierre Francois Verhulst) в 1845 г.,изучавший рост численности населения. Логистическое уравнение также называют уравнение Ферхюльста. В дальнейшем это уравнение стали использовать во многих областях. Verhulst, Pierre-Francois (1845). «Recherches mathematiques sur la loi d’accroissement de la population» [Mathematical Researches into the Law of Population Growth Increase]. Nouveaux Memoires de l’Academie Royale des Sciences et Belles-Lettres de Bruxelles 18: 1 -42. Retrieved 2013-02-18.
251
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. «ЛИНИИ ЖИЗНИ» ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. радио, 1979, С. 113 -119. кривая выведена в результате исследований автора.
253
ЭЙРЕС Р. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ДОЛГОСРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ. - М.: Мир, I971. ЯНЧ Э. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА. Пер. с англ. (Общ. ред. и предисл. Д. М. Гвилиани), Изд.2-е, доп. - М.: Прогресс, 1974, 586 с.
254
Материалы этого параграфа базируются на работе автора: ЖУКОВ Р. Ф., ПЕТРОВ В. М. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА. - Л: ИПК СП, 1980. - 88 с.
255
ЛЕНИН В. И. ФИЛОСОФСКИЕ ТЕТРАДИ. - Полн. собр. соч. 5 изд., М.: Политиздат, 1979, т. 29, с. 256.
256
ЭНГЕЛЬС Ф. АНТИ-ДЮРИНГ. - Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т, 20, С. 44.
257
КАЧЕСТВО (философия) - по материалам Википедии.
258
Константинов Ф. В. и др. Диалектический материализм. В кн.: Основы марксистской философии. 2-е изд., С. 69 -294. М.: Политиздат, 1963 konst01/txt04.htmkonst01/txt04.htm(перехода количественных изменений в качественные - материал из Википедии.
265
МАРКС К. НИЩЕТА ФИЛОСОФИИ. - Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т, 4, С. 136.
266
КОЗЬМА ПРУТКОВ. МЫСЛИ И АФОРИЗМЫ.
267
ЭНГЕЛЬС Ф. ПИСЬМО Л. ЛАФАРГ, 24 НОЯБРЯ 1888 Г. - Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 37, С. 98.
268
ЛЕНИН В. И. ШАГ ВПЕРЕД, ДВА ШАГА НАЗАД. - Полн. собр. соч., т, 8, С. 395.
269
GREG A. STEVENS AND JAMES BURLEY, «3000 RAW IDEAS = 1 COMMERCIAL SUCCESS,» in May-June 1997 Research Technology Managhement review.
270
ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Труды Международной конференции МА ТРИЗ Фест - 2005. Развитие ТРИЗ: достижения, проблемы, перспективы. 3 -4 июля 2005 г. Санкт-Петербург. Ст. Петербург, 2005. С. 46 -48. ЗУСМАН А. В. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВРЕДНЫХ И НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ. МНТЦ «Прогресс». Кишинев. - 1991 - 22 с. KAPLAN, STAN, VISNEPOLSCHI SVETLANA, ZLOTIN, BORIS AND ZUSMAN, ALLA. NEW TOOLS FOR FAILURE AND RISK ANALYSIS. Ideation International Inc. 1999. - 86 p. VISNEPOLSCHI, SVETLANA. HOW TO DEAL WITH FAILURES (THE SMART WAY). Anticipatory Failure Determination. Ideation International Inc. 204 p. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. Как выявлять причины вреда и предупреждать риски. Инверсионный метод риск-анализа. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 098845470X; ISBN-13: 978-0-9884547-0-5. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. Как прогнозировать и предотвращать потенциальные риски. Инверсионный метод. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 0988454726; ISBN-13: 978-0-9884547-2-9.
272
А. с. 239 752.
273
ГЕРАСИМОВ В. М., ДУБРОВ В. Е.; КАРПУНИН М. Г., КУЗЬМИН А. М., ЛИТВИН С. С. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА: Методические рекомендации. М.: «Информэлектро», 1990, 60 с. ГЕРАСИМОВ В. М., КАЛИШ В. С., КАРПУНИН М. Г., КУЗЬМИН А. М., ЛИТВИН С. С. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА: Методические рекомендации. М.: Информ-ФСА, 1991, 40 с. ПИНЯЕВ А. М. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОЙ СИТУАЦИИ. Журнал ТРИЗ, т.1, №1’90 M. Christensen. The Innovator’s Dilemma, Harper Business, 1997.
275
ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВРЕДНЫХ И НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ. МНТЦ «Прогресс». Кишинев. - 1991. - 22 с. KAPLAN, STAN, VISNEPOLSCHI SVETLANA, ZLOTIN, BORIS AND ZUSMAN, ALLA. NEW TOOLS FOR FAILURE AND RISK ANALYSIS. Ideation International Inc. 1999. - 86 p. VISNEPOLSCHI, SVETLANA. HOW TO DEAL WITH FAILURES (THE SMART WAY). Anticipatory Failure Determination. Ideation International Inc. 204 p. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ВЫЯВЛЯТЬ ПРИЧИНЫ ВРЕДА И ПРЕДУПРЕЖДАТЬ РИСКИ. Инверсионный метод риск-анализа. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 098845470X; ISBN-13: 978-0-9884547-0-5. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ПРОГНОЗИРОВАТЬ И ПРЕДОТВРАЩАТЬ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ. Инверсионный метод. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 0988454726; ISBN-13: 978-0-9884547-2-9.
276
А. с. 400 621.
277
А. с. 66 582
278
А. с. 285 740
279
А. с. 172 932, 221 867.
280
Пат. США 3 709 712.
281
Эта последовательность была разработана В. Петровым в 1975 году и излагалась в курсе Системного анализа, который он читал в Институте повышения квалификации судостроительной промышленности и Народном университете научно технического творчества при Выборгском доме культуры в 1975 -1985 годах. Опубликована в работах: ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. - Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск, 1984, С. 52 -54. ПЕТРОВ В. М. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР. - Л.: ВНИИЭСО, 1985. - 69 с. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО НАПРАВЛЕНИЯ НИОКР В СУДОСТРОЕНИИ.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. - Л.: ЛКИ, 1985. - 20 с.
282
ПЕТРОВ В. М. ПРЕДПОСЫЛКИ К ТЕОРИИ ПРИМЕНИМОСТИ. Материалы к краткосрочному семинару «Практика патентно-лицензионной работы». - Л.: ЛДНТП, 1978 ПЕТРОВ В. М. РЕЗЕРВЫ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА. Материалы к краткосрочному семинару «Практика патентно-лицензионной работы». - Л.: ЛДНТП, 1984. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ТЕОРИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ. - Л.: 1985. - 12 с. (рукопись) - Петрозаводск -85 ПЕТРОВ В. М. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ. - Доклад на Петрозаводской конференции в 1985 г. - Л. 1985. - 27 с. ПЕТРОВ В. М. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА. - Прогнозирование прогресса и его влияние на сокращение цикла «исследование - производство». - Л.: ЛДНТП, 1987, С.35 -38. ПЕТРОВ В. М. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ. - Теория и практика обучения техническому творчеству. - Челябинск, 1988, С.29.
283
А. с. 1 011 700.
284
А. с. 1 222 745.
285
А. с. 1 312 130.
286
А. с. 1 137 150.
287
А. с. 1 399 418.
288
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. - М.: Сов. Радио, 1979. - Кибернетика. - С. 123.
289
ЗАКОН ПАРЕТО - материал из Википедии.
290
Virginia class submarine ПЕРЕСТЮК И. Е. КРЫЛЬЯ ОКЕАНА. - Л.: Судостроение, 1983. С. 38.
293
СУДА И СУДОХОДСТВО БУДУЩЕГО: Пер. с нем./Шенкнехт Р., Люш Ю., Шельцель М. И. др. - Л.: Судостроение, 1981. - 208 с. - С. 69.
294
Рисунок из книги «Суда и судоходство будущего: Пер. с нем. /Шункнухи Р., Люш Ю., Шельцель М. и др. - Л: - Судостроение. 1981. - 208 с., ил.» С. 68.
295
Project to Commercialize Second-Generation Biodiesel Fuel, February 6, 2007 КАК ТОЧНАЯ НАУКА. - М.: Сов. Радио, 1979. - Кибернетика. - С. 125.
298
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. 2-е изд. - М: Московский рабочий, 1973, 296 с., С. 83
299
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 125.
300
ПЕТРОВ В. М. МЕХАНИЗМЫ ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ. - Доклад на Петрозаводской конференции 1982 г. - Л.: 1982. ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62.
301
ФЕРСМАН А. Е. РАССКАЗЫ О САМОЦВЕТАХ. М.: Детгиз, 1957, С. 24.
302
В этом виде формула предложена автором:VLADIMIR PETROV, AVRAAM SEREDINSKI. PROGRESS AND IDEALITY. - TRIZ Futures 2005. 5^th^ ETRIA Conference. November 16 to 18, 2005. Graz, Austria. P. 195 -204 conference. - The TRIZ Journal. ПЕТРОВ В. М. ФОРМУЛЫ ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. - C. 149 -152 www.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.docwww.triz-summit.ru/file.php/.../Ideality%20formulas1+examle.doc(www.patentovedam.narod.ru/download7/ideality.docwww.patentovedam.narod.ru/download7/ideality.doc(856 603.
304
А.с. 523 695.
305
А.с. 631 631.
306
А. с. 336 120.
307
Техника молодежи, 1988, №9, С. 42.
308
ПЕТРОВ В. М. ФОРМУЛЫ ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. (с. 149 -152).
309
Под умными веществами мы понимаем не только «умные материалы», но и простейшие устройства типа тепловых труб, электретов, светодиодов и светодетекторов, лазерный диод и т. п.
310
АЛЬТШУЛЛЕР Г. КАК РАБОТАТЬ НАД ИЗОБРЕТЕНИЕМ. О ТЕОРИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА. - Азбука рационализатора. - Тамбов, Кн. изд-во, 1963. 352 с. - С. 300 -301.
311
А.с. №317364.
312
ДМИТРИЕВ А. Н. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ. - Л: Судостроение, 1978, С. 69.
313
ПЕТРОВ В. М. ФОРМУЛЫ ИДЕАЛЬНОСТИ. -Научно-практическая конференция «ТРИЗ-ФЕСТ 2009»: сборник трудов конференции. СПб, 2009. - 302 с. (с. 149 -152).
314
А. с. 988 490, 1 234 095.
315
А. с. 1 031 679.
316
А. с. 303 158.
317
А. с. 285 740.
318
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. - М.: Сов. Радио, 1979. - Кибернетика, С. 126.
319
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. О законах развития технических систем. - Баку, 20.01.1977 АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 126.
320
МАККЕЙ Ч. НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЗАБЛУЖДЕНИЯ И БЕЗУМСТВА ТОЛПЫ: Пер. с англ. - М.: Издательский Дом «Альпина», 1988. - 333 с.
321
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, С. 59.
322
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ -БСЭ BRASS MANUFACTURING.Design News, 1989, vol. 44, No.22. «Energy», No. 11, 1989. USA.
324
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА КЛЕТОК - процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Фенотип клеток есть результат координированной согласованной функциональной активности определенного набора генов.
325
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. -М.: Моск. рабочий, 1973, С. 144.
326
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. М. ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ «ПУСТОТНОСТИ». -Баку, 1987. направления и идеи этой работы были изложены В. Петровым в письме к Г. С. Альтшуллеру в 1973 году. Эта работа была изложена в рукописях: ПЕТРОВ В. М. ЦЕПОЧКА ДРОБЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Л., 1973, 2 с. (рукопись). ПЕТРОВ В. М. ТЕНДЕНЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ. - Л., 1973, 8 с. (рукопись). В дальнейшем работа была доложена В. Петровым на семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ (Петрозаводск-82) и издана в работах: ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983, С. 60 -62. ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. - Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск, 1984, С. 52 -54.
328
ЛОНСДЕЙЛИТ или алмаз гексагональный P63/mmc - одна из аллотропных модификаций углерода. Алмаз и лонсдейлит имеют одинаковые валентные углы, которые равны 109°28’16»», длины связей у них равны 0,1545 нм, а координационное число - 4. Элементарная ячейка алмаза содержит восемь атомов углерода, а лонсдейлита - четыре. Решетки алмаза и лонсдейлита отличаются способом упаковки. Для лонсдейлита характерна двухслойная упаковка типа (…АВАВ…), где каждый последующий тетраэдрический слой повернут на 60° по отношению к предыдущему. Для алмаза - трехслойная типа (…АВСАВС…), где все слои построены из одинаковых координационных тетраэдров. Последний в этом плане схож с ?-графитом, только алмазная плоскость «гофрированная». - материал из Википедии.
329
А. с. 633 789. Изобретатель и Рационализатор, №7, 1988, МИ 0705, С. 2
330
А. с. 1 266 672.
331
А.с. 411 673.
332
А. с. 813 838, БИ 10/79.
333
ГЕЛИ - Большая Советская Энциклопедия. Т. 6. - М.: Советская энциклопедия, 1971, с. 192. и Рационализатор, №7, 1988, МИ 0726, с.1.
335
А. с. 1 285 154.
336
АЭРОЗОЛИ - Большая Советская Энциклопедия. Т. 2. - М.: Советская энциклопедия, 1970, С. 485 -486 Википедия.
337
Патент США 7 055 593. Well stuffing box packing. 06.06.2006.
338
Уплотнители из магнитной жидкости на вращающихся осях выдерживают давление от 3 до 4 lbf/in? (фунт на квадратный дюйм - примерно 20680 - 27580 Па). Такие уплотнители не годятся для узлов с поступательным движением (например, поршней), так как жидкость механически вытягивается из зазора.
339
КАПИЦА П. Л. ЭКСПЕРИМЕНТ, ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА. - М.: Наука, 1977, С 16 -18.
340
А. с. 435 829.
341
Социалистическая индустрия, 06.02.75
342
Глубоководная атомная подводная лодка «Лошарик». URL:И БИОНИКА. Изд. 2-е, перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1977. - 221 с., С.164 -169.
344
УКАЗАТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ И ЯВЛЕНИЙ ДЛЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЕЙ И РАЦИОНАЛИЗАТОРОВ. - Обнинск, 1977.
345
Патент США 2 859 791.
346
Химия и Жизнь, №1, 1975, С. 33.
347
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С., ВЕРТКИН И. М. ЛИНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ «ПУСТОТНОСТИ». -Баку, 1987. 7.132 частично изменен нами по сравнению с оригиналом ЭФФЕКТ. - Материал из БСЭ, Википедии и сайта УВЕЛИЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ НАСЫЩЕННОСТИ. - Л. 1982 (рукопись). ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ СИСТЕМЫ. - ТЕЛЬ-АВИВ, 2002.С ПОДВОДНЫМИ ЛОДКАМИ. - Материал из Википедии.
352
ОПТОВОЛОКНО - это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. - Материал из Википедии.
353
Эта закономерность была разработана В. Петровым в 1976 году.
354
ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ФОНДА ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ. - Всесоюзная конференция «Автоматизация поискового конструирования» АПК-83, Иваново. 1983. Ч 2. - С. 136. ПЕТРОВ В. ГИПЕРВЕПОЛИ И ТЕНДЕНЦИИ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ. - Л. 1990. - 9 С.с. 747 643.
356
А. с. 563 244.
357
А. с. 563 244.
358
А. с. 515 608.
359
А. с. 153 760.
360
А. с. 66582.
361
А. с. 285 740.
362
А. с. 166 981.
363
А. с. 221 867.
364
А. с. 172 932.
365
А. с. 221 867.
366
А. с. 230342.
367
А. с. 546 446.
368
А. с. 305 969.
369
А. с. 721 267, 1 050 828, 1 050 829; патент США 2 920 183 и др.
370
Хитроумные изобретения от воров: КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 30.
372
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 127.
373
АЛЬТШУЛЛЕР Г., ГАДЖИЕВ Ч., ФЛИКШТЕЙН И. ВВЕДЕНИЕ В ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ. - Баку, ОЛМИ, 1973, 26 с. АЛЬТШУЛЛЕР Г. ВЕПОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ. Методические указания. - Баку, ОЛМИ, 1973, 23 с.
374
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 30.
375
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТВОРЧЕСТВО КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 127.
376
ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ. - Л. 1981.
377
ПЕТРОВ В., ЗЛОТИНА Э. СТРУКТУРНЫЙ ВЕЩЕСТВЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ. Учебное пособие. Тел-Авив, 1992. ДЕЛАЮТСЯ ОТКРЫТИЯ. Мысли о методике научной работы. - Баку, 1960. п. 20. КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 126.
380
МИХАЛЬ С. ЧАСЫ. От гномона до атомных часов. Сокр. перевод с чешского. - М.: Знание, 1983. - 256 с.
381
АТОМНЫЕ ЧАСЫ - Материал из Википедии.
382
Single-Atom Optical Clock with High Accuracy. Phys. Rev. Lett. 97, 020801 (2006) [4 pages] Comparison of Two High-Accuracy Al+ Optical Clocks. Physical Review LettersUltra-Precise Quantum-Logic Clock Trumps Old Atomic Clock wiredscience/2010/02/quantum-logic-atomic-clock/wiredscience/2010/02/quantum-logic-atomic-clock/(develops portable atomic clock КАК ТОЧНАЯ НАУКА.Теория решения изобретательских задач. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с. - Кибернетика. - С. 126.
387
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. НАЙТИ ИДЕЮ. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986, С. 90 -96.
388
Рисунок из книги «Суда и судоходство будущего: Пер. с нем. / Шункнухи Р., Люш Ю., Шельцель М. и др. - Л: - Судостроение. 1981. - 208., ил.» С. 19.
389
Патент США 3 567 547.
390
Это изобретение Г. Альтшуллера а. с. №111 144. Оно описано в книге: АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. 2-е изд. - М: Московский рабочий, 1973. - 296 с. - С. 110 -111.
391
ПЕТРОВ В. ИЗМЕНЕНИЕ МАСШТАБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Тель-Авив, 2002. КАК ТОЧНАЯ НАУКА. -М.: Сов. радио, 1979, С. 125.
393
А. с. 507 428.
394
А. с. 1 047 634.
395
А. с. 546 445.
396
ГУБАНОВ В. 110 МИНУТ СРЕДИ ТАЙН. Правда, 22.12.78.
397
Пат. Франции 2 600 619.
398
Наиболее подробно этот закон описан в работе: Саламатов Ю. П. Система законов развития техники (основы теории развития технических систем). Изд. 2-е испр. и доп. Книга для изобретателя изучающего ТРИЗ. Institute of Innovative Design: Красноярск, 1996г. с. 1 163 853.
400
А. с. 996 347.
401
А. с. 919 818.
402
Патент США 4 749 369.
403
Г. АЛЬТШУЛЛЕР. ЧЕРТЕЖИ ЗВЕЗДНЫХ МГНОВЕНИЙ. Беседы о творческом мышлении. Сценарий второй беседы системой мы здесь понимаем и процесс, а под ее элементами и операции процесса.
405
Solar tile keeps out rain, creates electricity. Австралиец изобрёл солнечную черепицу ПЕТРОВ В. ЗАКОН УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИДЕАЛЬНОСТИ. - ТЕЛЬ-АВИВ, 2002.VLADIMIR PETROV, AVRAAM SEREDINSKI. PROGRESS AND IDEALITY. - The TRIZ Journal. пример любезно предоставлен Борисом Голдовским.
408
ПЕТРОВ В. М. ТОЧКА - ЛИНИЯ - ОБЪЕМ. - Л., 1973. (рукопись).
409
ПЕТРОВ В. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ - Тель-Авив, 2002. ПЕТРОВ В. ОБОБЩЕННЫЕ МОДЕЛИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. -Тель-Авив, 2007 пример Александра Любомирского.
411
Лента Киселава - это соединенных по одной линии n лент, замкнутая поверхность образуется так же как в ленте Мёбиуса, но со сдвигом на одну.
412
Это пример Александра Любомирского.
413
ПРОГНОЗ - материал из Википедии.
414
РАБОЧАЯ КНИГА ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ/Редкол.:И. В. Бестужев-Лада (отв. ред.) - М.: Мысль, 1982, С. 10 -13.
415
АЛЬТШУЛЛЕР Г. О ПРОГНОЗИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Баку, 1975. «ЛИНИИ ЖИЗНИ» ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. радио, 1979, С. 113 -119. по прогнозированию развития технических систем читались автором на втором курсе Ленинградского Народного Университета Технического Творчества (1976 -1981 гг.) и в ИПК судостроительной промышленности (1976 -1990 гг.). ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Учебное пособие. - Л.: НТО Машпром, 1976, 48 с.
418
ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАч. - Методы решения конструкторско-изобретательских задач. - Рига, 1978, С. 73 -75. ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ЗАКОНОВ, ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИ. Прогнозирование научно-технического прогресса. - Л.: ЛДНТП, 1978. ПЕТРОВ В. М. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ СЦЕНАРИЯ НА КАЧЕСТВЕННОМ УРОВНЕ. - Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. - Рига, 1979. - С. 136 -138. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕМАТИКИ НИОКР. - Всесоюзная научно-практическая конференция «Проблемы развития и повышения эффективности научного и технического творчества трудящихся». - М.:1979, С.304 -308. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ. Отчет о работе. - Л.: ВНИИЭСО, 1982. 184 с. ПЕТРОВ В. М. ИДЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Областная научно-практическая конференция «Проблемы развития научно-технического творчества ИТР». Тезисы докладов. Горький, 1983. - С. 60 -62. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ ПО ГРУППЕ ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ(ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СВАРКИ). Анализ развития науки и техники в
подотрасли и выработка рекомендаций по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. УВИГ 126811 -86. Л.: ВНИИ ЭСО, 1986. ПЕТРОВ В. М. ПРИМЕНЕНИЕ ТРИЗ В ХОДЕ ФСА СВАРОЧНОЙ ТЕХНИКИ. - Функционально-стоимостный анализ в обеспечении качества, снижении себестоимости продукции и ресурсосбережении. - Пенза: ПДНТП, 1986, С. 35 -36. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВ И РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ГРУПП ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ПЕРИОД ДО 2015 ГОДА. Анализ перспектив развития групп однородной продукции по закрепленной номенклатуре и выработка предложений по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. ЕВИГ 126926 -87. № гос. рег. 01870014885. Л.: ВНИИ ЭСО, 1987, 44 с. ПЕТРОВ В. М. ДЕЛОВЫЕ ИГРЫ ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. Тезисы докладов научно-технической школы-семинара «Применение активных методов обучения управлению». - Л.: ИПК СП, 1987, С. 158 -159. ПЕТРОВ В. М. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА. - Прогнозирование научно-технического прогресса и его влияние на сокращение цикла
«исследование - производство». Материалы краткосрочного семинара 17 -18 апреля. - Л.: ЛДНТП, 1987. - С. 35 -38. ПЕТРОВ В. М. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕОРИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Развитие теории прогностики и практика прогнозирования научно-технического прогресса в условиях интенсификации народного хозяйства. - Л.: ЛДНТП, 1988, с. 25 -28. ПЕТРОВ В. М. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Теория и практика обучения техническому творчеству. - Челябинск: УДНТП, 1988, С. 28. ПЕТРОВ В. М. ФСА НА ЭТАПЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Petrov V.M. Hodnotove Inzinierstvo a Jeho Uloha v Intenzifikacii Ekonjmiky. - Bratislava: Dom Techniky, 1989. - С. 33 -34. ЗЛОТИНА Э., ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРИЗ. - Л.: ЦНТТМ «Квант», 1989. ПЕТРОВ В. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ. - ТЕЛЬ-АВИВ, 2002. ЗУСМАН А. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: Методические рекомендации. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. - 114 с.
420
ЛИТВИН С. С. СОГЛАСОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984. - С. 72 -74.
421
САЛАМАТОВ Ю. П. ЭВОЛЮЦИЯ ВЕЩЕСТВА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. - Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции 30 июня - 2 июля 1984 г. - Новосибирск: СО АН СССР, 1984. - С. 64 -66.
422
РУБИН М.ЭТЮДЫ О ЗАКОНАХ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. Труды Международной конференции «Три поколения ТРИЗ» и Саммит разработчиков ТРИЗ. ТРИЗФест - 2006. 13 -18 октября 2006 г. Санкт-Петербург, 2006. - с.219 -228. docId=3432docId=3432(ЭВОЛЮЦИИ: АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ГЕНЕРАЦИЯ НОВЫХ ИДЕЙ. - М., 2006. - 240 с.
424
ZLOTIN B., ZUSMAN A. DIRECTED EVOLUTION. PHILOSOPHY, THEORY AND PRACTICE. Ideation International inc. 2001.ZLOTIN B., ZUSMAN A. PATTERNS OF EVOLUTION: RECENT FINDINGS ON STRUCTURE AND ORIGIN. Altshuller Institute’s TRIZCON2006, April, 2006, Milwaukee, WI USA Ю. СИСТЕМА РАЗВИТИЯ ЗАКОНОВ ТЕХНИКИ. -Шанс на приключение / Сост. А.Б.Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 6 -174. САЛАМАТОВ Ю. П. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ (основы теории развития технических систем). Изд. 2-е испр. и доп. Книга для изобретателя изучающего ТРИЗ. INSTITUTE OF INNOVATIVE DESIGN: Красноярск, 1996.А., ЛИТВИН С. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. GEN3 Partners, 2003. В. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ.Серия статей. - Тель-Авив, 2002. VLADIMIR PETROV. THE LAWS OF SYSTEM EVOLUTION. TRIZ Futures 2001. 1^st^ ETRIA Conference 2001. - The TRIZ Journal В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Тель-Авив,2002.ПЕТРОВ В. М. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ. -Труды Международной конференции МА ТРИЗФест - 2005. 3 -4 июля 2005 г. Санкт-Петербург. СПб., 2005. - с. 46 -48. В. ЗАКОНОМЕРНОСТИ
РАЗВИТИЯ ФУНКЦИЙ. -Тель-Авив, 2002.НЕОБЪЯТНЫЕ МИРЫ.Стандарты на решения изобретательских задач. - Нить в лабиринте / Сост. А. Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - С. 165 -230. ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ КАК ИНСТРУМЕНТ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ. -Методы прогнозирования на основе ТРИЗ. Сборник научных трудов. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ, Вып. 3, СПб. - 2010.
432
ПЕТРОВ В. ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ СТАНДАРТОВ.Материалы по истории развития ТРИЗ. Тель-Авив, 2007. -217 с. ЗУСМАН А. В. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВРЕДНЫХ И НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ. МНТЦ «Прогресс». Кишинев. - 1991 - 22 с. ЗЛОТИН Б. Л., ЗУСМАН А. В., РЕШЕНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. Кишинев, 1991, с. 116. KAPLAN, STAN, VISNEPOLSCHI SVETLANA, ZLOTIN, BORIS AND ZUSMAN, ALLA. NEW TOOLS FOR FAILURE AND RISK ANALYSIS. Ideation International Inc. 1999. - 86 p. VISNEPOLSCHI, SVETLANA. HOW TO DEAL WITH FAILURES (THE SMART WAY). Anticipatory Failure Determination. Ideation International Inc. 204 p. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ВЫЯВЛЯТЬ ПРИЧИНЫ ВРЕДА И ПРЕДУПРЕЖДАТЬ РИСКИ. Инверсионный метод риск-анализа. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 098845470X; ISBN-13: 978-0-9884547-0-5. ВИШНЕПОЛЬСКИ, СВЕТЛАНА. КАК ПРОГНОЗИРОВАТЬ И ПРЕДОТВРАЩАТЬ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ РИСКИ.Инверсионный метод. Max E-Publishing 2012, ISBN-10: 0988454726; ISBN-13: 978-0-9884547-2-9.
434
Сайт Innovation World Cup Series: of the WT Innovation World Cup 2012: РАЗВИТИЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ. Отчет о работе. - Л.: ВНИИЭСО, 1982. 184 с. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ ПО ГРУППЕ ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ(ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СВАРКИ). Анализ развития науки и техники в подотрасли и выработка рекомендаций по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. УВИГ 126811 -86. Л.: ВНИИ ЭСО, 1986. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВ И РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ГРУПП ОДНОРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ПЕРИОД ДО 2015 ГОДА. Анализ перспектив развития групп однородной продукции по закрепленной номенклатуре и выработка предложений по ускорению научно-технического прогресса. Ответственный исполнитель В. М. Петров. ЕВИГ 126926 -87. № гос. рег. 01870014885. Л.: ВНИИ ЭСО, 1987, 44 с.
437
ШАЛИМОВ М. П., ПАНОВ В. И. СВАРКА ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА. - Екатеринбург, 2006 welding equipment and filler metals: bright prospects lie ahead Krishnan Ramanathan. Analysis of Welding Equipment and Consumables Market. Frost & Sullivan. 15 Mar 2012. www.frost.comwww.frost.com(ZanchiAnna Zanchi(ARC WELDING EQUIPMENT & FILLER METALS: Frost & Sullivan Forecasts Steady Global Market Growth. London,Frost & Sullivan,12 Dec. 2011. www.frost.comwww.frost.com(с. 336 120.
441
А. с. 829 794.
442
А. с. 546 445.
443
А. с. 66 582.
444
А. с. 285 740.
445
А. с. 172 932, 221867.
446
ПЕТРОВ В. СИСТЕМА ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ. - Тель-Авив, 2008. - 66 с.В. ТЕХНОЛОГИЯ ИННОВАЦИЙ. - Тель-Авив, 2007. - 93 с. ИННОВАЦИЙ. - Развитие инструментов решения изобретательских задач: Сборник трудов конференции. Библиотека Саммита разработчиков ТРИЗ. Вып.2. - СПб.: СПГПУ, 2008, С. 236 -256.
448
Работа была опубликована в Жуков Р. Ф., Петров В. М. Современные методы научно-технического творчества (на примере предприятий судостроительной промышленности). Учебное пособие. - Л.: ИПК СП, 1980. - С. 53 -56.
449
В отличие от Г. Альтшуллера введены понятия «источник и преобразователь вещества, энергии и информации», а также «связи». Источник у Г. Альтшуллера не рассматривался, преобразователь у Г. Альтшуллера - это двигатель (частично под преобразователем можно понимать и трансмиссию), связи у Г. Альтшуллера - это трансмиссия. Двигатель в основном рассматривается, как преобразователь энергии (частично его можно рассматривать для некоторых типов двигателей и, как преобразователь вещества). Преобразование вещества и информации у Г. Альтшуллера не рассмотрено.
450
У Г. Альтшуллера этот закон представлен частично, как «закон энергетической проводимости системы».
451
У Г. Альтшуллера этот закон рассмотрен частично, как «закон согласование ритмики частей системы».
452
Формулу степени идеальности ввел Б. Злотин. Она представляла соотношение числа полезных функций, выполняемых системой к сумме затрат плюс нежелательные эффекты.
453
Этот закон ввел Б. Злотин.
454
Понятие динамичности в ТРИЗ внес Г. Альтшуллер в виде приема устранения технического противоречия 15. Принцип динамичности.
455
Петров В. М. Тенденция дробления объектов. - Л., 1973, 8 с. (рукопись).
456
Заметим, что в приеме 31 говорилось «заполнить поры каким-то веществом», не указывая его агрегатное состояние.
457
РЯБКИН И. П. КПМ - вещество умное. - Магический кристалл физики. - Дерзкие формулы творчества / (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. - (Техника-молодежь-творчество), С. 159 -165. Ю. Система развития законов техники. - Шанс на приключение / Сост. А.Б.Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1991. - 304 с. - (Техника - молодежь - творчество), с. 115 -122. и гели - это примеры микро-КПМ. Имеются и другие микро-КПМ.
460
ПЕТРОВ В. М. Закономерность использования капиллярно-пористых материалов. Материалы для преподавателей и разработчиков. Л:, 1981, 7 с.
461
Автор докладывал об этой закономерности на учебном семинаре, проводимом совместно с Г. Альтшуллером в ИПКцветмета, в Свердловске в апреле 1982 г. на примере развития автомобильных шин (п.7.5.5.2). На этом семинара в качестве стажера присутствовал Ю. П. Саламатов.
462
VLADIMIR PETROV. The Laws of System Evolution. TRIZ Futures 2001. 1^st^ ETRIA Conference 2001. - The TRIZ Journal В. Закономерность перехода к капиллярно-пористым материалам. -Тель-Авив, 2002.ВОЕННОГО КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ. - М.: Воениздат, 1952, С. 25, 55.
465
ШАПИРО Л. С. САМЫЕ БЫСТРЫЕ КОРАБЛИ. - Л.: Судостроение, 1981, с. 9.
466
ЭКРАННЫЙ ЭФФЕКТ - эффект резкого увеличения грузоподъемности крыла при полете вблизи поверхности (1 -1,5 м). Открыт в середине 20-х годов XX века. Экранный эффект - это та же воздушная подушка, только образуемая путем нагнетания воздуха не специальными устройствами, а набегающим потоком воздуха. То есть «крыло» таких аппаратов создает подъемную силу не за счет разреженного давления над верхней плоскостью (как у «нормальных» самолетов), а за счет повышенного давления под нижней плоскостью, создать которое возможно только на очень небольших высотах (1 -1,5 метра). - Материал из Википедии.
467
ШЕРОХОВ А. П. К ИСТОРИИ ВОЕННОГО КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ. - М.: Воениздат, 1952, С 25, 55.
468
КАНОЭ - лодка у индейских племен Северной Америки. Каноэ изготовлялось либо из целого ствола дерева (путем выжигания и выдалбливания), либо сначала строится каркас, который затем обтягивали корой. Современное каноэ - безуключное гребное судно, для которого характерны челночнообразная форма корпуса и способ гребли одним однолопастным веслом.
469
ГОНДОЛА (итал. gondola), одновесельная плоскодонная лодка с поднятыми фигурными оконечностями, распространенная главным образом в Венеции (упоминается в источниках с конца XI в.).
470
ПАВЕЛ ФИРСТ, ИНЖ. ВАЦЛАВ ПАТОЧКА. ПАРУСА НАД ОКЕАНАМИ. (Модели старинных парусников). Пер. С чешского Е. С. Тетельбаума. Л.: Судостроение, 1977. 176 с.
471
Мура можно познакомиться в материалах: Закон Мура - материал из Википедии А. Скробов. Закон Мура Алекс Карабуто. Сорокалетие закона Мура и интервью с его автором Дмитрий Чеканов. Закон Мура и его влияние на микропроцессоры Сергей Пахомов. Экспансия закона Мура закон Мура был опубликован в 1965 году, в юбилейном выпуске журнале «Electronics» в рубрике «Эксперты смотрят в будущее» статью «Втискивая еще больше компонентов на интегральные схемы». GORDON E. MOOR.Cramming more components onto integrated circuitsCramming more components onto integrated circuits(ftp://download.intel.com/museum/Moores_Law/Articles-Press_Releases/Gordon_Moore_1965_Article.pdf) . - Electronics, Volume 38, Number 8, April 19, 1965 _Law/Articles-Press_Releases/Gordon_Moore_1965_Article. pdf_Law/Articles-Press_Releases/Gordon_Moore_1965_Article. pdf(law Закон Меткалфа - материал из Википедии См. также другие законы: Reed’s law Sarnoff’s law Network effect Wirth’s law SINGULARITY IS NEAR: WHEN HUMANS TRANSCEND BIOLOGY. Ray Kurzweil, Viking Penguin, New York, 2005, 602 pages (p. 72).
476
SRISONPHAN S., JUNG Y.S., KIM H.K. METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR FIELD-EFFECT TRANSISTOR WITH A VACUUM CHANNEL. Nature Nonotechnology. 2012 Aug;7 (8):504 -8. doi: 10.1038/nnano.2012.107. Epub 2012 Jul 1.
477
ПЕТРОВ В. М. СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ФОНДА ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ. - Всесоюзная конференция «Автоматизация поискового конструирования» АПК-83, Иваново. 1983. ПЕТРОВ В.ГИПЕРВЕПОЛИ И ТЕНДЕНЦИИ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ. - Л. 1990. - 9 с. такое подшипники и их основные разновидности. про гидростатические подшипники. лед скользкий? такое подшипники и их основные разновидности. Patent 6 812 583. Electrical generator with ferrofluid bearingsю. Cheung; Jeffrey T., Xin; Hao. November 2, 2004.
484
ЭЛЕКТРЕТЫ, диэлектрики, способные длительное время находиться в наэлектризованном состоянии после снятия внеш. воздействия, вызвавшего поляризацию, и образовывать вокруг себя электрическое поле; электрические аналоги постоянных магнитов.
485
ЧУЛОВСКАЯ С. А. ЭЛЕКТРОХИМЕЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАУЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ВОДНО-ИЗОПРОПАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРЛИТОВ.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. - Иваново: Институт химии растворов РАН, 2006. www.isc-ras.ru/dissert/avtoreferats/Chulovskaya.docwww.isc-ras.ru/dissert/avtoreferats/Chulovskaya.doc(ВЕЩЕСТВА(ПАВ). -Материал из Википедии.
487
РЕБИНДЕРА ЭФФЕКТ. - БСЭ. процесс обработки металлов и др. материалов поверхностным пластическим деформированием при помощи накатывающего инструмента - роликов, зубчатых накатников, плашек. Формообразующая накатка - накатка резьбы, зубонакатывание, образование шероховатой поверхности на цилиндрических головках гаек, винтов, рукоятках и др. деталях машин и приборов, накатывание штрихов на шкалах и др. - БСЭ - техника художественной обработки металла, дерева, кости, рога; рисунок гравируется на поверхности материала, и в штрихи забивается тонкая проволочка (золотая, серебряная и др.). Насечка позволяет создавать гибкий, тонкий, эффектно мерцающий рисунок, часто в виде сплошной орнаментальной вязи. Насечка известна с древнейших времен (в Индии, Средней Азии, на Ближнем и Среднем Востоке, Кавказе), широко распространилась в средние века, применяется и поныне.
490
ФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. -БСЭ Материал из Википедии.
492
H. Oosten et al. Glasers Annalen, 1997, N 12, S. 613 -617.
493
ФРИДКИН В. М. САМЫЙ ПЕРВЫЙ КСЕРОКС. Дальневосточный ученый, №3, 05.02.2003 БСЭ. ВЫСОКОЕ. - БСЭ. РАСШИРЕНИЕ - материал из Википедии.
497
БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА - материал из Википедии.
498
АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ. - М.: Московский рабочий, 1973.
499
НИТЬ В ЛАБИРИНТЕ/Сост. А.Б.Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - 277 с. - (Техника - молодежь - творчество).
500
ПЕТРОВ В. М. ГРАВИПОЛИ. - Л.:1989, 35 с.ИЗОБРЕТЕНИЯ. - М: Моск. рабочий, 1973. - 296 с. ВЕСОМ. - Л., 1973. (рукопись)
503
АЛЬТШУЛЛЕР Г. ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ - В МЕХАНИЧЕСКОЕ. Техника и наука, №1, 1981, С 17 -19. АЛЬТШУЛЛЕР Г. С. ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ -В МЕХАНИЧЕСКОЕ. - Дерзкие формулы творчества/ (Сост. А. Б. Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. (Техника - молодежь - творчество), с. 95 -102.
504
АЛЬТШУЛЛЕР Г. МАГИЯ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ. Техника и наука, №3, 1981, С. 13 -14. АЛЬТШУЛЛЕР Г. C. ФЕПОЛИ МОГУТ ВСЕ. - Дерзкие формулы творчества/ (Сост. А.Б.Селюцкий). - Петрозаводск: Карелия, 1987. - 269 с. (Техника - молодежь - творчество), С. 103 -109.
505
URL: .
|
