скачать книгу бесплатно
Это пример изменения структуры, алгоритма и функции по условию (принцип работы или изменение принципа работы).
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем изменения ее принципа действия.
Пример 22.33. 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).
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем изменения выполняемой функции.
Пример 22.34. Мобильный телефон
Современный мобильный телефон выполняет много различных функций.
Это пример изменения алгоритма, принципа действия и функции по условию, выполняющего ту или другую потребность владельца.
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем изменения потребностей.
Пример 22.35. 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).
Увеличение степени динамичности системы может осуществляться путем изменения целей.
Пример 22.36. 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.
22.4.2. Повышение динамичности
Система тем динамичнее, 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 22.37. Система управления
Системы управления для объектов с быстро изменяемыми параметрами должны 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.
22.4.3. Динамическая статичность
Статические системы достаточно устойчивы, но не мобильны. Мобильные системы часто неустойчивы. Для придания системе максимальной мобильности и устойчивости ее выполняют динамически статичной.
Динамическая статичность системы осуществляется за счет постоянного управления максимально мобильной системой.
Пример 22.38. Велосипед
Двухколесный велосипед устойчив только в процессе движения. Это динамическая устойчивость или динамическая статичность. Еще менее устойчив одноколесный велосипед.
Пример 22.39. 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.
22.4.4. 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 также цели и 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 динамических систем, обеспечивающих постоянство параметра, структуры, функции, потребности, цели и т. д.
Динамическую статичность можно тоже рассматривать как частный случай тенденции уменьшения динамичности.
Пример 22.40. 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 22.41. 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 22.42. 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 22.43. 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. 22.39). Подобные решения применяют и в пластмассовых бутылках.
Это пример тенденции уменьшения динамичности на сохранение структуры (формы).
Рис. 22.39. Одноразовый стакан
Существует много разновидностей систем, где необходимо поддерживать параметры стабильными (постоянными) – определенной величины. В качестве параметров можно указать, например, частоту, температуру, давление, натяжение, прочность и т. д.
Пример 22.44. Следящая система
Цель следящей системы – это обеспечение постоянства определенного параметра, за счет постоянной работой системы управления с отрицательной обратной связью.
Пример 22.45. 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 22.46. 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.
22.5. 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. 22.40.
Закономерность изменения управляемости веществом, энергией и информацией подразделяется:
– на закономерность изменения управляемости веществом;
– закономерность изменения управляемости энергией и информацией.
Закономерность изменения управляемости веществом осуществляется тенденциями:
– использование «умных» веществ;
– изменения концентрации вещества;
– изменения степени дробления;
– перехода к капиллярно-пористым материалам;
– увеличения степени пустотности.
Закономерность изменения управляемости энергией и информацией осуществляется тенденциями:
– изменения концентрации энергии и информации;
– переход к более управляемым полям.
Рис. 22.40. Закон изменения степени управляемости и динамичности
Глава 23. Закономерность изменения степени вепольности
Веполь – минимальная техническая система.
Г. С. Альтшуллер[7 - 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[8 - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. – М.: Сов. радио, 1979, С. 127.]
23.1. Понятия вепольного анализа
Закономерность изменения степени вепольности является следствием закономерности изменения степени управляемости и динамичности, относящийся к группе закономерностей эволюции систем (рис. 23.1).
Рис. 23.1.Структура законов эволюции систем
Структурный вещественно-полевой (вепольный) анализ – раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру технических систем. Вепольный анализ разработан Г. Альтшуллером[9 - 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[10 - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. – М.: Сов. радио, 1979, С. 30.].
«Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности.
