Закон полноты частей системы

Закон полноты частей системы описывает минимально необходимый набор частей, обеспечивающий минимальную работоспособность системы. В общем случае, необходимо наличие следующих частей системы:

рабочий орган ,

энергия для обеспечения его работы,

система управления рабочим органом.

Идеальном случае рабочий орган – энергия . например, инструмент для плазменной обработки. этот частный случай представляет собой одну из тенденций развития техники.

минимальный набор элементов в средствах транспорта, например, это:

движитель – рабочий орган ,

двигатель с источником энергии ,

корпус ,

система управления .

В качестве примера рассмотрим некоторые виды указанных частей судна.

движитель для судов могут быть следующих видов: весло , гребное колесо и гребной винт , водомет , реактивная струя , парус , крыло , воЗдушный Змей , парашют , пропеллер , вращающиеся роторы .

судовые ветродвижители, где: а - мягкие паруса, б - полужесткие паруса, в - жесткие паруса-крылья, г - авторотирующий пропеллер, д - вращающийся ротор, работа этого ротора основана на эффекте магнуса.

движители для передачи большой мощности или для быстрых судов . 1 - трехвальная установка; 2 - гребной винт в насадке; 3 - соосные гребные винты противоположного вращения: 4 - водометный движитель

многие этот эффект наблюдали при исполнении так называемого "крученого мяча" в настольном теннисе или футболе. Суть его в следующем. Цилиндр (или шар) вращается в определенную сторону. Стрелкой показано направление вращения (? - скорость вращения). Цилиндр находится в потоке ветра, показанного стрелкой w . Когда скорости ветра w и вращения цилиндра ? складываются, общая скорость v 2 увеличивается . при увеличении скорости, согласно закону бернулли, давление P 2 в потоке воздуха падает

с другой стороны (сверху) скорости вычитаются, общая скорость v 1 уменьшается (v 1 lt; v 2 ), и давление P 1 увеличивается. так образуется сила F , направленная перпендикулярно к потоку, которую можно использовать для движения судна.

Пример 1.

Как известно эффективность паруса и крыла, прежде всего, определяется их общей площадью, поэтому их делают как можно выше. Однако удлинение парусов и крыльев приводит к уменьшению остойчивости судна. Оригинальное решение этого противоречия - кольцевые и полукольцевые паруса-крылья.

Аналогичное решение предложено использовать и в авиации. По замыслу авторов, такое крыло в два раза меньше обычного, но из-за особенностей движение воздуха в "трубе" обеспечивают необходимую подъемную силу.

Пример 2.

В1924 г. французский инженер константен, воскрешая идею xvIII в., предложил применить ветродвигатели для движения судов. Вращение вала ветродвигателя передается с помощью трансмиссии, содержащей двойную угловую зубчатую передачу и вал, на обычный гребной винт, движущий судно.

Пример 3.

Французский корабел м.мар предложил в качестве движителя использовать ветряк (пропеллер).

Трехлопастной ротор приводит в движение генератор, полученная электроэнергия питает электродвигатель, который вращает гребной винт. Управление ротором проводится с помощью бортового компьютера, который устанавливает ротор против ветра и меняет шаг лопастей.

Пример 4.

Возможна комбинация ветродвижителей, например, крыла и пропеллера. На рисунке показано судно с комбинированной ветроэнергетической установкой. Установка состоит жесткого полукольцевого паруса-крыла с высоким аэродинамическим качеством, которое обеспечивается большим удлинением крыла и шайбами на нижних кромках крыльев. Система крыльев имеет механизм установки необходимого угла атаки. внутри контура, охватываемого полукольцевым крылом, по оси симметрии крыла размещен самоориентирующийся по ветру крыльчатый ветродвижитель с горизонтальной осью, для которого жесткий парус служит габаритным ограждением для ветродвигателя во время его вращения.

При движении боковыми ветрами силу тяги создает жесткое полукрыло, а ветродвигатель застопорен, лопости его установлены горизонтально и развернуты во флюгерное положение. В таком положении ветродвигатель практически не влияет на работу крыла. в случае движения острыми курсовыми углами или прямо против ветра, когда парус не тянет, работает ветродвигатель самоориентируясь по каждому ветру, а полукольцевой жесткий парус устанавливается в плоскости вращения колеса и служит для него аэродинамической насадкой. Мощность от ветродвигателя через трансмиссию передается на гребной винт, вызывая движение судна.

При попутных ветрах полукольцевой жесткий парус в силу конструктивных условий (угол установки его ограничен) создает малую тягу, поэтому движение судна осуществляется также с помощью ветродвигателя. Реверс производится гребным винтом регулируемого шага (врш).

Такое судно может успешно двигаться всеми курсами относительно ветра, минуя "мертвые зоны", и более эффективно использовать энергию ветра.

Судно с комбинированной ветроэнергетической установкой . а - при движении боковым ветром (работает крыло); б - при движении встречным и попутным ветрами (работает ветродвигатель). 1 - полукольцевой жесткий парус; 2 - ветродвигатель; 3 - трансмиссия к гребному винту.

Пример 5 .

В англии в качестве движителя использовали воздушный змей. Крупная прямоугольная конструкция обтягивается прочной синтетической пленкой и заполняется гелием. На змее установлена метеорологическая аппаратура, которая передает информацию на судно. Змеем можно управлять с помощью перетекания газа во внутренних отсеках.

Подобное решение, но более простое в осуществлении предлагает английский изобретатель К.Стюарт. Он разработал надувной пластиковый "воздушный змей", который наполняется гелием и запускается с палубы судна. По сути, это тот же парус, но без мачты. преимущество его в том, что этот "парус" может использовать потоки на высоте даже тогда, когда над морской гладью царит безветрие. Изобретатель приспособил свой движитель к небольшой яхте и несколько раз переплыл на ней ла-манш. Автор утверждает, что без принципиальных изменений его парус можно применить на судах водоизмещением до 150 тонн.

Пример 6.

Роторные суда, изобретены немецким авиационным инженером и изобретателем антоном флетнером. работа движителя а.Флетнераоснована на эффекте магнуса.Роторные суда имеют от одного до трех вертикальных цилиндров-роторов, вращаемых вспомогательным двигателем.

Пример 7 .

Из всех районов земли наиболее полно энергию ветра можно использовать в южном океане, ограниченном австралией, африкой, южной америкой и антарктидой.Проекте "аврора" парус - это парашют длиной 450 м и диаметром чуть меньше 1 км, связанный с забалластированным поплавком и движущийся на высоте 170-300 м над уровнем воды.Высота над уровнем океана, даже при отсутствии ветра, поддерживается гелием или водородом, заполняющим специальные камеры парусов.

двигатель

В качестве двигателей в судах используют: дизель, турбина, атомный реактор и значительно реже - ветер и электродвигатель. Раньше использовали паровой двигатель. Наиболее часто встречающиеся в настоящее время двигатели показаны на рисунке .

судовые энергетические установки. 1 - низкооборотный дизель, непосредственно работающий на гребной винт; 2 - дизль-редукторная установка 3 - паротурбинная установка; 4 - газвая турбина; 5 - атомная установка; 6 - газтурбинная установка с электрической передачей на винт.

Корпус

корпуса могут отличаться по их количеству , виду и материалу , изкоторого они сделаны.

количество корпусов 1 корпус, 2 корпуса – катамаран, 3 корпуса – тримаран , 4 и более корпусов – полимаран .

материал корпуса : папирус , тростник, дерево , металл , пластмасса , стеклоткань и т.д.

южноамериканская тростниковая лодка

вид корпуса : плот, водоизмещающий корпус , полупогруженный корпус , с подводными крыльями, на воздушной подушке , экраноплан, подводное судно .

плот	водоизмещающий корпус	с подводными крыльями	экраноплан

Система управления

Системы управления могут быть: непосредственные, дистанционные; ручные, механические, полуавтоматические, автоматические.

Пример 8.

В втомобиле человек непосредственно управляет машиной– это непосредственная система управления. Луноходом управляли с Земли– это дистанционное управление.

Когда-то автомобилем управляли в ручную, далее стали использвать усилитель руля – это механическое управление. На следующем этапе на отдельных не сложных этапах дороги можно было поручить управление полуавтомату. Сегодня существует автомобиль который полностью управляется автоматически.

ТРИЗ представляет собой набор методов, объединенных общей теорией. ТРИЗ помогает в организации мышления изобретателя при поиске идеи изобретения, и делает этот поиск более целенаправленным, продуктивным, способствует нахождению идеи более высокого изобретательского уровня.

Структурную схему основных механизмов классического ТРИЗ, разработанных Г. С. Альтшуллером, удобно изобразить в виде графической схемы.

Рис.1. Структурная схема основных механизмов классического ТРИЗ

ТРИЗ-методики нацелены на решение нестандартных, творческих задач. Как правило, признаки этих задач следующие:

проблема долго и безуспешно решается (часто сотрудники фирмы выращивают "миф" о ее нерешаемости и т. п.);

проблема содержит одно или несколько острых противоречий;

проблема носит междисциплинарный характер;

проблема не решается, как говорят шахматисты, "в один ход", а требует именно системы решений.

В ТРИЗ в качестве главного направления впервые стало изучение и использование в изобретательстве законов развития технических систем .

Основным инструментом ТРИЗ являлся Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). АРИЗ представляет собой ряд последовательных логических шагов, целью которых является выявление и разрешение противоречий, существующих в технической системе и препятствующих ее совершенствованию.

В ТРИЗ используется ряд инструментов для решения задач. К ним относятся:

Таблица устранения технических противоречий, в которой противоречия представляются двумя конфликтующими параметрами. Эти параметры выбираются из списка. Для каждого сочетания параметров предлагается использовать несколько приемов устранения противоречия.Всего 40 приемов. Приемы сформулированы и классифицированы на основе статистических исследований изобретений.

Стандарты решения задач .Сформулированы стандартные проблемные ситуации. Для разрешения этих ситуаций предлагаются типовые решения.

Вепольный (вещественно-полевой)анализ . Определены и классифицированы возможные варианты связей между компонентами технических систем. Выявлены закономерности и сформулированы принципы их преобразования для решения задачи. На основе вепольного анализа были расширены стандарты решения задач.

Указатель физических эффектов. Описаны наиболее распространенные для изобретательства физические эффекты и возможности их использования для решения изобретательских задач.

Методы развития творческого воображения (РТВ). Используется ряд приемов и методов, позволяющих преодолеть инерционность мышления при решении творческих задач. Примерами таких методов являютсяМетод маленьких человечков,Оператор РВС.

Триз. Законы развития технических систем

Закон полноты частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.

Закон энергетической проводимости системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы.

Закон согласования ритмики частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.

Закон увеличения степени идеальности системы. Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.

Закон неравномерности развития частей системы. Развитие частей системы идет неравномерно. Чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.

Закон перехода в надсистему. Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей. При этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы.

Закон перехода с макроуровня на микроуровень. Развитие рабочих органов системы идет сначала на макро-, а затем на микроуровне.

Закон увеличения степени вепольности. Развитие технических систем идет в направлении увеличения числа вещественно-полевых связей.

ТРИЗ. Приемы устранения противоречий

Принцип дробления

разделить объект на независимые части;

выполнить объект разборным;

увеличить степень дробления объекта.

Принцип вынесения

• отделить от объекта "мешающую" часть ("мешающее" свойство);

  выделить единственно нужную часть (нужное свойство).

Принцип местного качества

• перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной;

  разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции;

  каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.

Принцип асимметрии

• перейти от симметричной формы объекта к асимметричной;

  если объект асимметричен, увеличить степень асимметрии.

Принцип объединения

• соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты;

  объединить во времени однородные или смежные операции.

Принцип универсальности

• объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.

Принцип "матрешки"

• один объект размещен внутри другого, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.;

  один объект проходит сквозь полости в другом объекте.

Принцип антивеса

• компенсировать вес объекта соединением с другим, обладающим подъемной силой;

  компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро- и гидродинамических сил).

Принцип предварительного антидействия

• заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям;

  если по условиям задачи необходимо совершить какое то действие, надо заранее совершить антидействие.

Принцип предварительного действия

• заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично);

  заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затраты времени на доставку и с наиболее удобного места.

Принцип "заранее подложенной подушки"

• компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.

Принцип эквипотенциальности

• изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.

Принцип "наоборот"

• вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие;

  сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную - движущейся;

  перевернуть объект "вверх ногами", вывернуть его.

Принцип сфероидальности

• перейти от прямолинейных частей к криволинейным от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба и параллелепипеда, к шаровым конструкциям;

  использовать ролики, шарики, спирали;

  перейти от прямолинейного движения к вращательному, использовать центробежную силу.

Принцип динамичности

• характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы;

  разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга;

  если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся.

Принцип частичного или избыточного действия

• если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить "чуть меньше" или "чуть больше" - задача при этом существенно упростится.

Принцип перехода в другое измерение

• трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (т. е. на плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству в трех измерениях;

  использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одноэтажной;

  наклонить объект или положить его "на бок";

  использовать обратную сторону данной площади;

  использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или обратную сторону имеющейся площади.

Использование механических колебаний

• привести объект в колебательное движение;

  если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой);

  использовать резонансную частоту;

  применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы;

  использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.

Принцип периодического действия

• перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсвому);

  если действие уже осуществляется периодически, изменить периодичность;

  использовать паузы между импульсами для другого действия.

Принцип непрерывности полезного действия

• вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой);

Принцип проскока

• вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости.

Принцип "обратить вред в пользу"

• использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта;

  устранить вредный фактор за счет сложения с другими вредными факторами;

  усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

Принцип обратной связи

• ввести обратную связь;

  если обратная связь есть, изменить ее.

Принцип "посредника"

• использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие;

  на время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект.

Принцип самообслуживания

• объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции;

  использовать отходы (энергии, вещества).

Принцип копирования

• вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии;

  заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии);

  если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным и ультрафиолетовым.

Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности

• заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

Замена механической системы

• заменить механическую схему оптической, акустической или "запаховой";

  использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом;

  перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных - к меняющимся во времени, от неструктурных - к имеющим определенную структуру;

  использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.

Использование пневмоконструкций и гидроконструкций

• вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие;

  использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

Использование гибких оболочек и тонких пленок

• вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки;

  изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонких пленок.

Применение пористых материалов

• выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т. д.);

  если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом.

Принцип изменения окраски

• изменить окраску объекта или внешней среды;

  изменить степень прозрачности объекта или внешний среды.

Принцип однородности

• объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам).

Принцип отброса и регенерации частей

• выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т. д) или видоизменена непосредственно в ходе работы;

  расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе работы.

Изменение физико - химических параметров объекта

• изменить агрегатное состояние объекта;

  изменить концентрацию или консистенцию;

  изменить степень гибкости;

  изменить температуру.

Применение фазовых переходов

• использовать явления возникающие при фазовых переходах, например, изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. д.

Применение теплового расширения

• использовать тепловое расширение (или сжатие) материалов;

  использовать несколько материалов с разными коэффициентами теплового расширения.

Применение сильных окислителей

• заменить обычный воздух обогащенным;

  заменить обогащенный воздух кислородом;

  использовать озонированный кислород;

  заменить озонированный кислород (или ионизированный) озоном.

Применение инертной среды

• заменить обычную среду инертной;

  вести процесс в вакууме.

Применение композиционных материалов

• перейти от однородных материалов к композиционным.

Закон увеличения степени идеальности системы

Техническая система в своём развитии приближается к идеальности. Достигнув идеала, система должна исчезнуть, а её функция продолжать выполняться.

Основные пути приближения к идеалу:

· повышение количества выполняемых функций,

· «свертывание» в рабочий орган,

· переход в надсистему.

При приближении к идеалу техническая система вначале борется с силами природы, затем приспосабливается к ним и, наконец, использует их для своих целей.

Закон увеличения идеальности наиболее эффективно применяется к тому элементу, который непосредственно расположен в зоне возникновения конфликта или сам порождает нежелательные явления. При этом повышение степени идеальности, как правило, осуществляется применением незадействованных ранее ресурсов (веществ, полей), имеющихся в зоне возникновения задачи. Чем дальше от зоны возникновения конфликта будут взяты ресурсы, тем в меньшей степени удастся продвинуться к идеалу.

Закон S-образного развития технических систем

Эволюцию множества систем можно изобразить S-образной кривой, показывающей, как меняются во времени темпы её развития. Выделяются три характерных этапа:

1. «детство» . Идёт, как правило, достаточно долго. В этот момент идёт проектирование системы, её доработка, изготовление опытного образца, подготовка к серийному выпуску.

2. «расцвет» . Она бурно совершенствуется, становится всё более мощной и производительной. Машина выпускается серийно, её качество улучшается и спрос на неё растёт.

3. «старость» . С какого-то момента улучшать систему становится всё труднее. Мало помогают даже крупные увеличения ассигнований. Несмотря на усилия конструкторов, развитие системы не поспевает за всё возрастающими потребностями человека. Она пробуксовывает, топчется на месте, меняет свои внешние очертания, но остаётся такой, какая есть, со всеми своими недостатками. Все ресурсы окончательно выбраны. Если попытаться в этот момент искусственно увеличивать количественные показатели системы или развивать её габариты, оставляя прежний принцип, то сама система вступает в конфликт с окружающей средой и человеком. Она начинает больше приносить вреда, чем пользы.

В качестве примера рассмотрим паровоз. Вначале был достаточно долгий экспериментальный этап с единичными несовершенными экземплярами, внедрение которых вдобавок сопровождалось сопротивлением общества. Затем последовало бурное развитие термодинамики, совершенствование паровых машин, железных дорог, сервиса - и паровоз получает публичное признание и инвестиции в дальнейшее развитие. Затем, несмотря на активное финансирование, произошёл выход на природные ограничения: предельный тепловой КПД, конфликт с окружающей средой, неспособность увеличивать мощность без увеличения массы - и, как следствие, в области начался технологический застой. И, наконец, произошло вытеснение паровозов более экономичными и мощными тепловозами, и электровозами. Паровой двигатель достиг своего идеала - и исчез. Его функции взяли на себя ДВС и электромоторы - тоже вначале несовершенные, затем бурно развивающиеся и, наконец, упирающиеся в развитии в свои природные пределы. Затем появится другая новая система - и так бесконечно.

Закон динамизации

Надёжность, стабильность и постоянство системы в динамичном окружении зависят от её способности изменяться. Развитие, а значит и жизнеспособность системы, определяется главным показателем: степенью динамизации , то есть способностью быть подвижной, гибкой, приспосабливаемой к внешней среде, меняющей не только свою геометрическую форму, но и форму движения своих частей, в первую очередь рабочего органа. Чем выше степень динамизации, тем, в общем случае, шире диапазон условий, при которых система сохраняет свою функцию. Например, чтобы заставить крыло самолёта эффективно работать в существенно разных режимах полёта (взлёт, крейсерский полёт, полёт на предельной скорости, посадка), его динамизируют путём добавления закрылков, предкрылков, интерцепторов, системы изменения стреловидности и проч.

Однако, для подсистем закон динамизации может нарушаться - иногда выгоднее искусственно уменьшить степень динамизации подсистемы, тем самым упростив её, а меньшую стойкость/приспособляемость компенсировать созданием стабильной искусственной среды вокруг неё, защищённой от внешних факторов. Но в итоге совокупная система (над-система) всё же получает большую степень динамизации. Например, вместо того, чтобы приспосабливать трансмиссию к загрязнению путём её динамизации (самоочистка, самосмазка, перебалансировка), можно поместить её в герметичный кожух, внутри которого создана среда, наиболее благоприятная для движущихся частей (прецизионные подшипники, масляный туман, подогрев и проч.)

Другие примеры:

· В 10-20 раз снижается сопротивление движению плуга, если его лемех вибрирует с определенной частотой в зависимости от свойств грунта.

· Ковш экскаватора, превратившись в роторное колесо, породил новую высокоэффективную систему добычи полезных ископаемых.

· Автомобильное колесо из жёсткого деревянного диска с металлическим ободом стало подвижным, мягким и эластичным.

Закон полноты частей системы

Любая техническая система, самостоятельно выполняющая какую-либо функцию, имеет четыре основные части - двигатель, трансмиссию, рабочий орган и средство управления. Если в системе отсутствует какая-либо из этих частей, то её функцию выполняет человек или окружающая среда.

Двигатель - элемент технической системы, являющийся преобразователем энергии, необходимой для выполнения требуемой функции. Источник энергии может находиться либо в системе (например, бензин в баке для двигателя внутреннего сгорания автомобиля), либо в надсистеме (электроэнергия из внешней сети для электродвигателя станка).

Трансмиссия - элемент, передающий энергию от двигателя к рабочему органу с преобразованием её качественных характеристик (параметров).

Рабочий орган - элемент, передающий энергию на обрабатываемый объект, и завершающий выполнение требуемой функции.

Средство управления - элемент, регулирующий поток энергии к частям технической системы и согласующий их работу во времени и пространстве.

Анализируя любую автономно работающую систему, будь то холодильник, часы, телевизор или авторучка, везде можно видеть эти четыре элемента.

· Фрезерный станок. Рабочий орган: фреза. Двигатель: электродвигатель станка. Всё что находится между электродвигателем и фрезой можно считать трансмиссией. Средство управления - человек-оператор, рукоятки и кнопки, или программное управление (станок с программным управлением). В последнем случае программное управление «вытеснило» человека-оператора из системы.

Вопрос 3. Законы развития технических систем. Закон сквозного прохода энергию. Закон опережающего развития рабочего органа. Закон перехода «моно - би - поли». Закон перехода с макро- на микроуровень

Формулировка закона. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы .

По определению, система – совокупность множества элементов. Элементы системы могут быть объединены в несколько функциональных групп:

Двигатель (Дв) – функциональная группа элементов системы, которая преобразует поступающую от источника энергию в нужную форму (механическую, тепловую, электрическую и т.д.);

2. Трансмиссия (ТР) – функциональная группа элементов системы, которая передает поток энергии к рабочему органу системы;

3. Рабочий орган (РО) – функциональная группа элементов непосредственно выполняющая преобразование изделия;

4. Система управления (СУ) – функциональная группа элементов системы, собирающая необходимую информацию о поведении системы, надсистемы и выполняющая управление на основе полученной информации.

Источник энергии (ИЭ) может быть объединен с двигателем или находиться в надсистеме, т.е. энергия может поступать извне, в том числе и от человека.

Полная ТС должна включать четыре части: Дв, ТР, РО, СУ (рис. 15).

Минимальный состав работоспособной ТС – состав, при наличии которого ТС может без человека выполнять ГПФ. Если хотя бы одна часть отсутствует, то такая ТС называется неполной. Реально существующие системы в большинстве случаев являются не полными.

Пример. Лук для стрельбы – неполная ТС, так как здесь в наличии имеется лишь РО (стрела), ТР (тетива) и Дв (натянутая тетива и согнутая дуга). Полнота «достраивается» человеком – ИЭ и СУ.

По определению Ю.П.Саламатова , технический объект становится ТС, когда к РО пристраиваются трансмиссия и двигатель.

Пример. Лопата – технический объект, так как она имеет штык – РО, черешок – ТР, а функции источника энергии, двигателя и системы управления (ИЭ, Дв, СУ) выполняет человек.

Применение закона . Для работы с ЗРТС всегда необходимо четко представлять все части системы, чтобы можно было с ними сознательно работать. Кроме того, важно знать, является наша система полной или неполной.

Наконец, знание состава РО помогает нам правильно записать ГПФ и, наоборот, знание ГПФ помогает более четко выделить элементы РО.

Таким образом, закон полноты частей системы имеет, в основном, аналитическое значение.

4.5. Закон вытеснения человека из тс

Формулировка закона. В процессе развития ТС происходит поэтапное вытеснение из нее человека, то есть техника постепенно берет на себя функции, ранее выполнявшиеся человеком, приближаясь, тем самым, к полной системе .

Вытеснение человека из ТС фактически означает последовательную передачу машинам трудного для человека физического монотонного труда, переход человека к все более интеллектуальным видам деятельности, то есть отражает общее прогрессивное развитие человечества.

В полной ТС можно выделить три функциональных уровня:

Исполнительный (РО, ТР, Дв).

Управления – исполнительные органы СУ.

Информационный – информационная часть СУ (датчики, устройства обработки информации).

Изложим процесс вытеснения человека из ТС.

Обзора, то уже смогли сообразить, что основным отличием ТРИЗ от других методов решения проблем является отсутствие перебора вариантов. ТРИЗ базируется на формулировании правильной проблемы и нахождении правильного решения. Некоторые методы формулировки правильной проблемы были описаны ранее. Пришла пора поговорить о правильных решениях. И начнем мы этот разговор с законов развития технических систем.

Введение

Напомню читателям, что ТРИЗ была разработана для решения изобретательских задач в технических системах. Законы развития технических систем занимают очень важное место в ТРИЗ. Понимание того, куда и как развивается техническая система, позволяют нам понимать, в каком направлении лежит правильное решение проблемы, с которой мы сталкиваемся в каждом конкретном случае.

Мы, аналитики, имеем дело с информационными и управленческими системами. Чтобы не утонуть в философских спорах о том, относятся ли информационные и управленческие системы к классу технических систем или нет, давайте сразу согласимся с очевидным выводом, что информационные, управленческие и технические системы имеют очень много отличий друг относительно друга. С другой стороны, даже опытный аналитик в конкретной ситуации не всегда сходу может провести между ними четкие границы.

По поводу законов развития технических систем можно найти много информации, опубликованной в интернете. Для заинтересованных читателей приведу несколько ссылок:

1) Информацию «из первых рук» можно получить на сайте, посвященном Г.С. Альтшуллеру. В частности, в электронной книге по ТРИЗ .

Предыдущие статьи по теме