Podstawowe prawa rozwoju systemów technicznych. Uwzględnia się zatem systematyczność, wykorzystując prawa kompletności i redundancji systemu oraz minimalną koordynację i zapewnienie pożądanych relacji i wzajemnych wpływów. Dalszy wzrost prędkości

— prawa determinujące początek życia systemów technicznych.

Każdy system techniczny powstaje w wyniku syntezy poszczególnych części w jedną całość. Nie każda kombinacja części tworzy wykonalny system. Istnieją co najmniej trzy ustawy, których wdrożenie jest konieczne, aby system działał.

Warunkiem koniecznym podstawowej żywotności systemu technicznego jest obecność i minimalna funkcjonalność głównych części systemu.

Każdy układ techniczny musi składać się z czterech głównych części: silnika, przekładni, elementu roboczego i elementu sterującego. Znaczenie prawa 1 jest takie, że aby zsyntetyzować system techniczny, konieczne jest posiadanie tych czterech części i ich minimalna przydatność do wykonywania funkcji systemu, ponieważ sprawna część samego systemu może okazać się niesprawna, gdy częścią określonego systemu technicznego. Na przykład silnik spalinowy, który sam w sobie jest funkcjonalny, okazuje się niesprawny, jeśli zostanie użyty jako silnik podwodny w łodzi podwodnej.

Prawo 1 można wyjaśnić w następujący sposób: system techniczny jest wykonalny, jeśli wszystkie jego części nie mają „dwójek”, a „oceny” są przyznawane na podstawie jakości pracy tej części jako części systemu. Jeśli przynajmniej jedna część ma ocenę „dwa”, system nie będzie wykonalny, nawet jeśli pozostałe części otrzymają „piątki”. Podobne prawo w odniesieniu do układów biologicznych sformułował Liebig już w połowie ubiegłego wieku („prawo minimum”).

Z prawa 1 wynika bardzo ważna konsekwencja praktyczna.

Aby system techniczny był sterowalny, konieczne jest, aby przynajmniej jedna jego część była sterowalna.

„Być kontrolowanym” oznacza zmieniać właściwości w sposób niezbędny dla tego, kto kontroluje.

Znajomość tej konsekwencji pozwala lepiej zrozumieć istotę wielu problemów i trafniej ocenić uzyskane rozwiązania. Weźmy na przykład zadanie 37 (zamykanie ampułek). System składa się z dwóch niekontrolowanych części: ampułek na ogół nie da się kontrolować - ich właściwości nie można (nieopłacalnie) zmienić oraz palniki są słabo kontrolowane w zależności od warunków zadania. Oczywiste jest, że rozwiązanie problemu będzie polegało na wprowadzeniu do układu kolejnej części (analiza pola su od razu sugeruje: jest to substancja, a nie pole, jak np. w zadaniu 34 dotyczącym kolorowania cylindrów). Jaka substancja (gaz, ciecz, solidny) nie pozwoli ogniowi przedostać się tam, gdzie nie powinien, a jednocześnie nie będzie przeszkadzał w montażu ampułek? Gaz i ciało stałe znikają, pozostawiając ciecz i wodę. Ampułki umieszczamy w wodzie tak, aby nad wodę wystawały tylko końcówki kapilar (AS nr 264 619). System staje się sterowalny: można zmieniać poziom wody – zapewni to zmianę granicy pomiędzy strefą ciepłą i zimną. Możesz zmienić temperaturę wody - gwarantuje to stabilność systemu podczas pracy.

Warunkiem koniecznym podstawowej żywotności systemu technicznego jest przepływ energii przez wszystkie części systemu.

Każdy system techniczny jest konwerterem energii. Stąd oczywista potrzeba przeniesienia energii z silnika poprzez przekładnię na korpus roboczy.

Przenoszenie energii z jednej części układu do drugiej może mieć charakter rzeczywisty (na przykład wał, koła zębate, dźwignie itp.), pole (na przykład pole magnetyczne) i pole rzeczywiste (na przykład przenoszenie energii przez strumień naładowanych cząstek). Wiele problemów wynalazczych sprowadza się do wyboru takiego lub innego rodzaju przekładni, która jest najskuteczniejsza w danych warunkach. To jest zadanie 53 dotyczące podgrzewania substancji w obracającej się wirówce. Na zewnątrz wirówki znajduje się energia. Jest też „konsument”, który znajduje się wewnątrz wirówki. Istotą zadania jest stworzenie „mostu energetycznego”. Takie „mosty” mogą być jednorodne lub niejednorodne. Jeśli rodzaj energii zmienia się podczas przemieszczania się z jednej części układu do drugiej, jest to niejednolity „most”. W zadaniach wynalazczych najczęściej mamy do czynienia z właśnie takimi mostami. Zatem w zadaniu 53 dotyczącym ogrzewania substancji w wirówce korzystne jest posiadanie takiego rozwiązania energia elektromagnetyczna(jego transmisja nie zakłóca obrotów wirówki), a energia cieplna potrzebna jest wewnątrz wirówki. Szczególne znaczenie mają skutki i zjawiska, które umożliwiają kontrolowanie energii na wyjściu z jednej części systemu lub na wejściu do innej jego części. W zadaniu 53 ogrzewanie można zapewnić, jeśli wirówka znajduje się w polu magnetycznym i na przykład wewnątrz wirówki umieszczony jest dysk ferromagnetyczny. Jednak zgodnie z warunkami problemu wymagane jest nie tylko ogrzanie substancji wewnątrz wirówki, ale utrzymanie stałej temperatury około 2500 C. Niezależnie od tego, jak zmienia się pobieranie energii, temperatura dysku musi być stała . Zapewnia to dostarczenie „nadmiarowego” pola, z którego dysk pobiera energię wystarczającą do ogrzania do 2500 C, po czym substancja dysku „samoczynnie się wyłącza” (przejście przez punkt Curie). Kiedy temperatura spada, dysk „włącza się automatycznie”.

Konsekwencja Prawa 2 jest ważna.

Aby część systemu technicznego mogła być sterowana, konieczne jest zapewnienie przewodności energii pomiędzy tą częścią a sterowaniem.

W problematyce pomiaru i detekcji możemy mówić o przewodnictwie informacyjnym, ale często sprowadza się to do przewodnictwa energii, tylko słabej. Przykładem jest rozwiązanie problemu 8 dotyczącego pomiaru średnicy ściernicy pracującej wewnątrz cylindra. Rozwiązanie problemu jest łatwiejsze, jeśli weźmiemy pod uwagę przewodność energii, a nie informacji. Następnie, aby rozwiązać zadanie, należy najpierw odpowiedzieć na dwa pytania: w jakiej formie najłatwiej jest dostarczyć energię do okręgu i w jakiej formie najłatwiej jest usunąć energię przez ścianki okręgu (lub wzdłuż wału)? Odpowiedź jest oczywista: w postaci prądu elektrycznego. To jeszcze nie jest to ostateczna decyzja, ale krok w kierunku prawidłowej odpowiedzi został już zrobiony.

Warunkiem koniecznym podstawowej żywotności systemu technicznego jest koordynacja rytmu (częstotliwości oscylacji, okresowości) wszystkich części systemu.

Przykłady tego prawa podano w rozdziale 1.

Rozwój wszystkich systemów zmierza w kierunku zwiększania stopnia idealności.

Idealny układ techniczny to taki układ, którego masa, objętość i powierzchnia dążą do zera, chociaż jego zdolność do wykonywania pracy nie maleje. Innymi słowy, idealny system ma miejsce wtedy, gdy nie ma systemu, ale jego funkcja jest zachowana i wykonywana.

Pomimo oczywistości koncepcji „idealnego systemu technicznego”, istnieje pewien paradoks: rzeczywiste systemy stają się coraz większe i cięższe. Wzrastają rozmiary i waga samolotów, tankowców, samochodów itp. Paradoks ten tłumaczy się tym, że rezerwy powstałe w trakcie doskonalenia systemu wykorzystywane są do zwiększania jego rozmiarów i, co najważniejsze, podwyższania jego parametrów pracy. Pierwsze samochody poruszały się z prędkością 15–20 km/h. Gdyby ta prędkość nie wzrosła, stopniowo pojawiałyby się samochody, które byłyby znacznie lżejsze i bardziej kompaktowe, przy tej samej wytrzymałości i komforcie. Jednak każde ulepszenie samochodu (zastosowanie trwalszych materiałów, zwiększenie wydajności silnika itp.) miało na celu zwiększenie prędkości samochodu i tego, co „służy” tej prędkości (mocny układ hamulcowy, wytrzymałe nadwozie, wzmocniony amortyzator wchłanianie). Aby wyraźnie zobaczyć rosnący stopień idealności samochodu, trzeba porównać nowoczesny samochód ze starym samochodem rekordowym, który miał tę samą prędkość (w tej samej odległości).

Widoczny proces wtórny (wzrost prędkości, mocy, tonażu itp.) maskuje pierwotny proces zwiększania stopnia idealności układu technicznego. Ale przy rozwiązywaniu problemów wynalazczych należy skupić się właśnie na zwiększeniu stopnia idealności - jest to wiarygodne kryterium dostosowania problemu i oceny uzyskanej odpowiedzi.

Rozwój części systemu jest nierówny; Im bardziej złożony system, tym bardziej nierówny rozwój jego części.

Nierównomierny rozwój części systemu powoduje sprzeczności techniczne i fizyczne, a w konsekwencji problemy wynalazcze. Na przykład, kiedy to się zaczęło szybki wzrost tonaż statków towarowych moc silników szybko wzrosła, ale układ hamulcowy pozostał niezmieniony. W rezultacie pojawił się problem: jak zahamować, powiedzmy, cysternę o wyporności 200 tysięcy ton. Tego zadania nadal nie ma skuteczne rozwiązanie: od rozpoczęcia hamowania do całkowitego zatrzymania dużym statkom udaje się przepłynąć kilka mil...

Po wyczerpaniu możliwości rozwoju system zostaje włączony do nadsystemu jako jedna z jego części; dalej rozwój jest w toku na poziomie nadsystemu.
O tej ustawie już rozmawialiśmy.

Zawiera przepisy odzwierciedlające rozwój nowoczesnych systemów technicznych pod wpływem określonych wymagań technicznych i czynniki fizyczne. Prawa „statyki” i „kinematyki” są uniwersalne - obowiązują przez cały czas i nie tylko w odniesieniu do systemów technicznych, ale także do wszelkich systemów w ogóle (biologicznych itp.). „Dynamika” odzwierciedla główne trendy w rozwoju systemów technicznych naszych czasów.

Rozwój narządów roboczych układu następuje najpierw na poziomie makro, a następnie na poziomie mikro.

W większości nowoczesnych systemów technicznych częściami roboczymi są „kawałki żelaza”, na przykład śmigła samolotu, koła samochodowe, tokarki, łyżka koparki itp. Rozwój takich organów roboczych jest możliwy w skali makro: „gruczoły” pozostają „gruczołami”, ale stają się bardziej zaawansowane. Jednak nieuchronnie nadchodzi taki moment dalszy rozwój na poziomie makro okazuje się to niemożliwe. System, zachowując swoją funkcję, ulega zasadniczej przebudowie: jego organ roboczy zaczyna działać na poziomie mikro. Zamiast „gruczołów” pracę wykonują cząsteczki, atomy, jony, elektrony itp.

Przejście z poziomu makro do mikro jest jednym z głównych (jeśli nie najważniejszym) trendów w rozwoju nowoczesnych systemów technicznych. Dlatego podczas nauki rozwiązywania problemów wynalazczych szczególną uwagę musimy zwrócić uwagę na przejście „makro-mikro” i efekty fizyczne, które realizują to przejście.

Rozwój systemów technicznych zmierza w kierunku zwiększania stopnia pola su.

Znaczenie tego prawa jest takie, że niesumiczne układy pól mają tendencję do stawania się układami pola s, a w układach pola s rozwój przebiega w kierunku przejścia od pól mechanicznych do elektromagnetycznych; zwiększenie stopnia rozproszenia substancji, liczby połączeń między elementami i responsywności układu.

Przy rozwiązywaniu problemów napotkano już liczne przykłady ilustrujące to prawo.

Odkrył prawa rozwoju systemów technicznych, których znajomość pomaga inżynierom przewidzieć sposoby ewentualnych dalszych ulepszeń produktów:

Prawo zwiększania stopnia idealności układu.
Prawo Rozwój w kształcie litery S systemy techniczne.
Prawo dynamizacji.
Prawo zupełności części systemu.
Prawo przenikania energii.
Prawo zaawansowanego rozwoju ciała roboczego.
Prawo przejścia „mono – bi – poli”.
Prawo przejścia z poziomu makro do poziomu mikro.

Najważniejsze prawo uważa idealność- jedno z podstawowych pojęć w TRIZ.

Opis praw

Prawo zwiększania stopnia idealności układu

Zbliża się etap techniczny jego rozwoju. Osiągnąwszy ideał, system musi zniknąć, ale jego funkcja musi nadal być wykonywana.

Główne sposoby zbliżenia się do ideału:

zwiększenie liczby realizowanych funkcji,
„zapadać się” w działające ciało,
przejście do nadsystemu.

Zbliżając się do ideału, system techniczny najpierw walczy z siłami natury, następnie dostosowuje się do nich, a na koniec wykorzystuje je do własnych celów.

Prawo rosnącej idealności najskuteczniej stosuje się do elementu, który znajduje się bezpośrednio w strefie konfliktu lub który sam generuje niepożądane zjawiska. W tym przypadku zwiększenie stopnia idealności z reguły odbywa się poprzez wykorzystanie niewykorzystanych wcześniej zasobów (substancji, pól) dostępnych w strefie, w której pojawia się problem. Im dalsze zasoby zostaną pobrane ze strefy konfliktu, tym mniejszy zostanie postęp w kierunku ideału.

Prawo rozwoju systemów technicznych w kształcie litery S

Ewolucję wielu systemów można przedstawić za pomocą krzywej logistycznej pokazującej, jak zmienia się tempo ich rozwoju w czasie. Wyróżnia się trzy charakterystyczne etapy:

"dzieciństwo". Zwykle zajmuje to dość dużo czasu. W tej chwili system jest projektowany, udoskonalany, produkowany jest prototyp i trwają przygotowania do produkcji seryjnej.
"kwiat". Szybko się poprawia, staje się potężniejszy i bardziej produktywny. Maszyna jest produkowana masowo, jej jakość jest coraz lepsza, a zapotrzebowanie na nią rośnie.
"podeszły wiek". Po pewnym momencie udoskonalenie systemu staje się coraz trudniejsze. Nawet duże zwiększenie środków niewiele pomaga. Pomimo wysiłków projektantów rozwój systemu nie nadąża za stale rosnącymi potrzebami człowieka. Zatrzymuje się, wyznacza czas, zmienia swoje zewnętrzne kontury, ale pozostaje taka, jaka jest, ze wszystkimi swoimi wadami. Wszystkie zasoby zostały ostatecznie wybrane. Jeśli w tym momencie spróbujesz sztucznie zwiększyć ilościowe wskaźniki systemu lub rozwinąć jego wymiary, odchodząc od poprzedniej zasady, to sam system wejdzie w konflikt z środowisko i osoba. Zaczyna wyrządzać więcej szkody niż pożytku.

Jako przykład rozważ . Na początku był dość długi etap eksperymentalny z pojedynczymi, niedoskonałymi okazami, których wprowadzeniu towarzyszył w dodatku opór społeczeństwa. Następnie nastąpił szybki rozwój termodynamiki, udoskonalenie silników parowych, koleje, serwis - a lokomotywa zyskuje uznanie społeczne i inwestycję w dalszy rozwój. Następnie, pomimo aktywnego finansowania, pojawiły się naturalne ograniczenia: ograniczenia termiczne, konflikt z otoczeniem, niemożność zwiększenia mocy bez zwiększania masy – i w efekcie rozpoczęła się w regionie stagnacja technologiczna. I wreszcie lokomotywy parowe zostały zastąpione bardziej ekonomicznymi i wydajnymi, i. osiągnął swój ideał - i zniknął. Jego funkcje przejęły te, które z początku również były niedoskonałe, potem szybko się rozwijały, aż w końcu osiągnęły swoje naturalne granice rozwoju. Potem pojawi się kolejny nowy system – i tak w nieskończoność.

Prawo dynamizacji

Niezawodność, stabilność i spójność systemu w dynamicznym środowisku zależą od jego zdolności do zmian. O rozwoju, a tym samym o żywotności systemu, decyduje główny wskaźnik: stopień dynamizacji, czyli zdolność do bycia mobilnym, elastycznym, zdolnym do przystosowania się do środowisko zewnętrzne, zmieniając nie tylko swoje geometryczny kształt, ale także forma ruchu jego części, przede wszystkim ciała roboczego. Im wyższy stopień dynamizacji, tym szerszy zakres warunków, w jakich układ zachowuje swoją funkcję. Na przykład, aby skrzydło samolotu działało skutecznie w znaczący sposób różne tryby lotu (start, lot przelotowy, lot z maksymalną prędkością, lądowanie), jest on dynamizowany poprzez dodanie systemu przesiadek itp.

Jednakże w przypadku podsystemów prawo dynamizacji może zostać naruszone - czasami bardziej opłacalne jest sztuczne zmniejszenie stopnia dynamizacji podsystemu, a tym samym jego uproszczenie i zrekompensowanie mniejszej stabilności/przystosowalności poprzez utworzenie wokół niego stabilnego sztucznego środowiska, chronionego przed czynniki zewnętrzne. Ale ostatecznie cały system (supersystem) nadal uzyskuje większy stopień dynamizacji. Przykładowo, zamiast przystosowywać przekładnię do zanieczyszczeń poprzez jej dynamizowanie (samooczyszczanie, samosmarowanie, wyważanie), można umieścić ją w szczelnej obudowie, wewnątrz której stworzone zostanie środowisko najkorzystniejsze dla ruchomych części ( łożyska precyzyjne, mgła olejowa, ogrzewanie itp.)

Inne przykłady:

Opór ruchu zmniejsza się 10-20 razy, jeśli jego udział wibruje z określoną częstotliwością, zależną od właściwości gleby.
Łyżka koparki, zamieniając się w koło obrotowe, dała początek nowemu, wysoce wydajnemu systemowi wydobywczemu.
Samochód z twardego drewnianego dysku z metalową obręczą stał się ruchomy, miękki i elastyczny.

Prawo zupełności części systemu

Każdy system techniczny, który samodzielnie wykonuje dowolną funkcję, posiada cztery główne części- silnik, skrzynia biegów, element roboczy i sterowanie. Jeżeli w systemie brakuje któregokolwiek z tych elementów, wówczas jego funkcję pełni człowiek lub otoczenie.

Silnik- element systemu technicznego będący przetwornikiem energii niezbędnej do wykonania wymaganej funkcji. Źródłem energii może być system (na przykład benzyna w zbiorniku silnika spalinowego samochodu) lub nadsystem (prąd z sieci zewnętrznej dla silnika elektrycznego obrabiarki).

Przenoszenie- element przekazujący energię z silnika na korpus roboczy poprzez jej transformację cechy jakościowe(parametry).

Pracujące ciało- element przekazujący energię przetwarzanemu obiektowi i pełniący wymaganą funkcję.

Narzędzie kontrolne- element regulujący przepływ energii do części układu technicznego oraz koordynujący ich działanie w czasie i przestrzeni.

Analizując dowolny autonomicznie działający system, czy to lodówkę, zegar, telewizor czy długopis, wszędzie widać te cztery elementy.

Frezarka. Korpus roboczy: frez. Silnik: silnik elektryczny maszyny. Wszystko, co znajduje się pomiędzy silnikiem elektrycznym a przecinarką, można uznać za przekładnię. Środki sterujące - operator, uchwyty i przyciski lub sterowanie programowe (maszyna sterowana komputerowo). W tym drugim przypadku sterowanie programowe „wypierało” operatora z systemu.

Prawo energii poprzez przejście

Tak więc każdy działający system składa się z czterech głównych części, a każda z tych części jest konsumentem i konwerterem energii. Ale nie wystarczy konwersja, konieczne jest również przeniesienie tej energii z silnika na element roboczy bez strat, a z niego na obrabiany przedmiot. Takie jest prawo przepływu energii. Naruszenie tego prawa prowadzi do powstania sprzeczności w systemie technicznym, co z kolei rodzi problemy wynalazcze.

Głównym warunkiem efektywności systemu technicznego pod względem przewodnictwa energii jest równość zdolności części systemu do odbioru i przesyłania energii.

Pierwsza zasada przewodnictwa energii systemu

przydatna funkcja , to aby zwiększyć jego działanie, w miejscach kontaktu muszą znajdować się substancje o podobnym lub identycznym stopniu rozwoju.

Druga zasada przewodnictwa energii systemu

Jeżeli elementy układu oddziałują ze sobą, tworząc z nim układ przewodzący energię szkodliwa funkcja, to do jego zniszczenia w miejscach kontaktu pierwiastków muszą znajdować się substancje o różnych lub przeciwnych poziomach rozwoju.

Po stwardnieniu beton przylega do szalunku i trudno go później rozdzielić. Obie części dobrze się ze sobą zgadzały pod względem poziomu rozwoju materii - obie były stałe, szorstkie, nieruchome itp. Powstał normalny układ przewodzący energię. Aby zapobiec jego powstaniu, potrzebne jest maksymalne niedopasowanie substancji, np. ciało stałe - ciecz, szorstkość - śliska, nieruchoma - ruchoma. Może być ich kilka konstruktywne rozwiązania- powstawanie warstwy wody, nakładanie specjalnych powłok śliskich, wibrowanie szalunków itp.

Trzecia zasada przewodnictwa energii systemu

Jeśli elementy, oddziałując ze sobą, tworzą układ przewodzący energię szkodliwą i pożyteczną funkcję, wówczas w miejscach kontaktu pierwiastków muszą znajdować się substancje, których poziom rozwoju i właściwości fizyczne i chemiczne zmienić się pod wpływem jakiejkolwiek kontrolowanej substancji lub pola.

Zgodnie z tą zasadą większość urządzeń w technologii powstaje tam, gdzie konieczne jest łączenie i rozłączanie przepływów energii w systemie. Są to różne sprzęgła w mechanice, zawory w hydraulice, diody w elektronice i wiele innych.

Prawo szybkiego rozwoju ciała pracującego

W systemie technicznym głównym elementem jest korpus roboczy. Aby jego funkcja mogła działać normalnie, jego zdolność do pochłaniania i przekazywania energii nie może być mniejsza niż zdolność silnika i skrzyni biegów. W przeciwnym razie ulegnie uszkodzeniu lub stanie się nieskuteczne, zamieniając znaczną część energii w bezużyteczne ciepło. Dlatego pożądane jest, aby organ roboczy wyprzedził resztę systemu w swoim rozwoju, to znaczy tak w większym stopniu dynamizacja przez materię, energię lub organizację.

Często wynalazcy popełniają błąd, stale rozwijając przekładnię i sterowanie, ale nie część roboczą. Taka technologia z reguły nie zapewnia znaczącego wzrostu efektu ekonomicznego i znaczny wzrost Efektywność

Wydajność tokarki i jej specyfikacje techniczne przez wiele lat pozostawała niemal niezmieniona, choć napęd, przekładnia i sterowanie były intensywnie rozwijane, gdyż sama przecinarka jako korpus roboczy pozostała ta sama, czyli monosystem stacjonarny w skali makro. Wraz z pojawieniem się obrotowych obcinaków do kubków, wydajność maszyn dramatycznie wzrosła. Zwiększyło się ono jeszcze bardziej, gdy w grę wchodziła mikrostruktura materiału tnącego: pod wpływem prądu elektrycznego krawędź tnąca noża zaczęła oscylować nawet kilka razy na sekundę. Wreszcie, dzięki wycinarkom gazowym i laserowym, które całkowicie zmieniły wygląd maszyny, uzyskano niespotykaną dotąd prędkość obróbki metalu.

Prawo przejścia „mono – bi – poli”

Pierwszym krokiem jest udanie się do bi systemy. Zwiększa to niezawodność systemu. Ponadto w bisystemie pojawia się nowa jakość, która nie była mu wrodzona mononukleoza system.

Idź do poli systemy wyznaczają ewolucyjny etap rozwoju, w którym nabywanie nowych jakości następuje jedynie poprzez wskaźniki ilościowe. Rozbudowane możliwości organizacyjne w zakresie układania podobnych elementów w przestrzeni i czasie pozwalają na pełniejsze wykorzystanie ich możliwości i zasobów środowiska.

Samoloty dwusilnikowe ( bisystem) jest bardziej niezawodny niż jego jednosilnikowy odpowiednik i ma większą zwrotność (nowa jakość).
Kombinowany klucz rowerowy ( polisystem) doprowadziło do zauważalnego zmniejszenia zużycia metalu i zmniejszenia rozmiaru w porównaniu do grupy pojedynczych kluczy.
Najlepszy wynalazca - natura - powieliła szczególnie ważne części ludzkiego ciała: człowiek ma dwa płuca, dwie nerki, dwoje oczu itp.
Sklejka wielowarstwowa jest znacznie mocniejsza niż deski o tych samych wymiarach.

Możliwości systemu zostały wyczerpane. Co dalej? A potem polisystem ponownie staje się monosystemem... Ale na jakościowo nowym poziomie. Naraz nowy poziom powstaje tylko wtedy, gdy wzrasta dynamizacja części układu, przede wszystkim ciała roboczego.

Pamiętajmy o tym samym kluczu do roweru. Kiedy jego korpus roboczy uległ dynamizacji, czyli szczęki stały się ruchome, pojawił się klucz nastawny. Stał się systemem mono, ale jednocześnie zdolnym do pracy z wieloma standardowymi rozmiarami śrub i nakrętek.
Liczne koła pojazdów terenowych zamieniły się w jedną poruszającą się gąsienicę.

Prawo przejścia „mono-bi-poly” jest ściśle powiązane z prawem przejścia z poziomu makro do mikro.

Prawo przejścia z poziomu makro do mikro

Przejście z poziomu makro do mikro jest głównym trendem w rozwoju wszystkich nowoczesnych systemów technicznych.

Aby osiągnąć wysokie wyniki, wykorzystuje się możliwości struktury materii. Pierwszy raz użyty sieć krystaliczna, następnie skojarzenia cząsteczek, pojedyncza cząsteczka, część cząsteczki, atom i wreszcie części atomu.

W pogoni za udźwigiem pod koniec ery tłokowej samoloty wyposażano w sześć, dwanaście lub więcej silników. Następnie element roboczy – śruba – przesunął się jednak do poziomu mikro, stając się strumieniem gazu.

Władimir Pietrow. Seria artykułów „Prawa rozwoju systemów”© Władimir Pietrow

Wstęp

1. Pojęcia i definicje

2. Wzorce technologiczne

3. Podstawowe prawa rozwoju systemów technicznych

3.1 Prawo postępującej ewolucji technologii

3.2 Prawo kompletności części systemu

3.3 Prawo rozszerzania zbioru funkcji potrzeb

3.4 Prawo zgodności funkcji i struktury

4. Wypieranie ludzi z systemów technicznych

4.1 Prawo etapowego rozwoju technologii

4.2 Robotyzacja i prawa robotyki

5. Prognozowanie rozwoju systemów technicznych

Referencje

Wstęp

Rozwój ludzkości od wieków związany jest z rozwojem technologii. Z biegiem lat ludzie udoskonalali się i unowocześniali istniejącą technologię i wymyślił nowy. Technologia pomogła ludziom się rozwijać, doskonalić swoje umiejętności i zdolności.

Podobnie jak cały nasz świat, technologia istnieje i rozwija się w oparciu o prawa. Rozwój przepisów prawnych dotyczących rozwoju systemów technicznych trwa już od dłuższego czasu. Pierwszą pracę na temat praw rozwoju technologii napisał Georg Hegel w akapicie „Środki” dzieła „Nauka o logice”. „Technologia mechaniczna i chemiczna służy celom człowieka, ponieważ jej charakter (istota) polega na tym, że jest zdeterminowana przez warunki zewnętrzne (prawa natury)”. W 1843 r. W. Schultz opisał prototyp prawa zupełności części układu. On to napisał „można narysować granicę między narzędziem a maszyną: łopatą, młotkiem, dłutem itp., systemami dźwigni i śrub, dla których, niezależnie od tego, jak umiejętnie są wykonane, siłą napędową jest człowiek.. . wszystko to pasuje do koncepcji narzędzia; Tymczasem pługi napędzane przez zwierzęta, wiatraki należy zaliczyć do maszyn" Nieco później niektóre prawa rozwoju technologii opisali K. Marks i F. Engels. K. Marks opisał te prawa w rozdziale „Rozwój maszyn”, „... różnica między narzędziem a maszyną polega na tym, że w przypadku narzędzia siłą napędową jest osoba, a siłą napędową maszyny jest siłą natury, różną od siła ludzka na przykład zwierzę, woda, wiatr itp.” Niektóre dodatkowe materiały można znaleźć w pracach F. Engelsa na temat historii rozwoju sprzętu wojskowego i działań wojennych. Są to dzieła z lat 1860–1861, w szczególności: „O armacie karabinowej”, „Historia karabinu”, „Obrona Wielkiej Brytanii”, „Francuska lekka piechota” itp. Pewien wkład w zrozumienie technologii i jej praw było stworzenie „filozofii technologii”. Termin ten wprowadził niemiecki naukowiec Ernest Kapp. W 1877 roku opublikował książkę „Podstawowe kierunki filozofii technologii”. Główny rozwój tego ruchu nastąpił na początku XX wieku. W zasadzie rozwój filozofia technologii» badali niemieccy naukowcy F. Dessauer, M. Eyth, M. Schneider i inni. W Rosji temat ten rozwinął P.K. Engelmeyera. W 1911 roku opublikował książkę „Filozofia techniki”. Wszystkie te prace omawiały teorię i problemy społeczne technologia i postęp techniczny. Wielu naukowców zajmowało się historią technologii, klasyfikacją i definicją pojęć technologicznych. różne kraje K. Tussman i I. Muller (w Niemczech), V.I. Świderski, A.A. Zvorykin, I.Ya. Konfederaci, S.V. Shukhardin (w Rosji) itp. W 1962 r. ukazała się fundamentalna praca na temat historii techniki.

Jednak nauka o prawach technologii dopiero zaczyna się wyłaniać. A pierwszy etap oczywiście wiąże się z formułowaniem i uzasadnianiem hipotez dotyczących praw struktury i rozwoju technologii. Dziś nie ma jeszcze wystarczająco uzasadnionych, ogólnie przyjętych indywidualnych praw technologii i nie ma jeszcze nawet hipotez o całkowicie zamkniętym systemie ich systemu. Tworzenie takiego systemu, a także uzasadnienie poszczególnych przepisów, jest jednym z najważniejszych obecnych trendów. badania podstawowe związane z wiedzą techniczną i ogólną teorią projektowania. Ten kierunek czeka na swoich entuzjastycznych badaczy.

Jednak w przeciwieństwie do niedawna, dziś istnieją już teoretyczne i rozwoju metodologicznego zgodnie z prawami i prawidłowościami technologii, które są bardzo interesujące w praktycznym zastosowaniu. Prawa technologii, a także prawa bardziej szczegółowe i lokalne, mogą mieć wieloaspektowe zastosowanie w twórczości inżynierskiej. Po pierwsze, w oparciu o prawa i prawidłowości technologii można opracować najskuteczniejszą metodologię i metody inżynierskiej kreatywności. Po drugie, powiązanie praw i wzorców z konkretną klasą obiektu technicznego pozwala określić najbardziej strukturalne właściwości, wygląd i cechy obiektu technicznego w kolejnych pokoleniach.

W pracy tej zostaną zbadane najbardziej podstawowe prawa, potwierdzone w praktyce, na podstawie których można analizować istniejące obiekty techniczne i z pewnym prawdopodobieństwem projektować dalszy rozwój poszczególnych maszyn i mechanizmów.

Zanim przejdziemy bezpośrednio do samych przepisów, musimy dać precyzyjna definicja obiektów technicznych opisanych w tych przepisach i definiują prawo jako pojęcie.

1. Pojęcia i definicje

Technologia (gr. „techne” – rzemiosło, sztuka, umiejętność).

Definicje technologii można podzielić na trzy główne grupy. Można je przedstawić następująco: technologia jako system sztucznego materiału; technologia jako środek działania; technologię jako pewne metody działania.

Znaczenie pierwsze (technologia jako system sztucznego materiału) uwydatnia jeden z aspektów istnienia technologii, klasyfikując ją jako sztuczną formację materialną. Ale nie wszystkie sztuczne formacje materiałowe są technologią (na przykład produkty działalności hodowlanej, które mają naturalną strukturę). Dlatego takie definicje nie wyczerpują istoty technologii, ponieważ technologii nie odróżnia się od innych sztucznych formacji materialnych.

To drugie znaczenie również jest niewystarczające. Technologia jest rozumiana jako środek pracy, środek produkcji, narzędzia itp. Czasami technologię definiuje się zarówno jako środek, jak i narzędzie. Nie jest to jednak poprawne, ponieważ oba pojęcia leżą na tej samej płaszczyźnie rozważań, a środki pracy są pojęciem szerszym w odniesieniu do narzędzi.

Trzecim wyróżnionym znaczeniem jest technologia jako pewne metody działania. Ale ta istota raczej odpowiada pojęciu „ proces", co z kolei jest elementem technologii.

Obiekt techniczny. Pojęcie „obiekt techniczny” oznacza zjawisko techniczne posiadające wszystkie główne cechy klasa ogólna wykształcenie techniczne. Odrębnym obiektem technicznym jest najpełniejsza pojedyncza komórka świata technicznego.

Zatem obiekty techniczne to takie twory, które pełniąc funkcję środka działalności człowieka, integrują główne aspekty działalności człowieka (materialne, naukowe, artystyczne). Wszystkie inne formacje istnieją stosunkowo niezależnie i tworzą powiązane zjawiska, które reprezentują oddzielne części całości. Należą do nich: zjawiska życia duchowego człowieka; dzieła sztuki; użyte niezmodyfikowane formy naturalne; systemy techniczne, które mają charakter sztuczny, ale nie pełnią integralnej funkcji społecznej.

Najbardziej szczegółowy opis obiektu technicznego podał V.V. Cheszew. Pisze: „...obiekt techniczny pojawia się w postaci pewnego zestawu elementów, w postaci pewnej struktury materialnej. ... stanowi specjalną „wygodną formę” przejawu pewnego prawa natury i musi być opisana w kategoriach właściwości technicznych, które wykazuje podczas praktycznego zastosowania w produkcji (lub jakiejkolwiek innej) dziedzinie działalności, a także musi być opisywany pod kątem swej wewnętrznej treści jako proces, wyznaczany przez prawa natury. Opisując urządzenie techniczne poprzez zespół właściwości technicznych i przyrodniczych, uzyskujemy uogólnione wyobrażenie o obiekcie technicznym.”

Maszyna (od łac. maszyna- urządzenie sztuczne pochodzenie(zestaw jednostek lub urządzeń).

Maszyna to urządzenie służące do wykonywania pożyteczna praca lub konwersja energii. Maszyny, w których następuje konwersja energii praca mechaniczna, wydawane na wprawianie obrabiarek w ruch, nazywane są silnikami maszynowymi , za pomocą których zmienia się kształt, właściwości, położenie, stan niektórych materiałów lub przedmiotów, nazywane są obrabiarkami (na przykład maszyną do cięcia metalu). „Idealny samochód” to abstrakcyjny standard, w realne warunki nieosiągalny i charakteryzujący się następującymi okolicznościami:

Wszystkie części idealnej maszyny przez cały czas przenoszą użyteczne obciążenie projektowe.

Materiał „maszyny idealnej” działa w taki sposób, że wykorzystywane są jego właściwości w najlepszy możliwy sposób na przykład części metalowe działają tylko przy rozciąganiu, części drewniane działają tylko przy ściskaniu itp.

Dla każdej części „idealnej maszyny” najkorzystniej warunki zewnętrzne(temperatura, ciśnienie, charakter ruchu środowiska zewnętrznego itp.).

Jeśli „idealny samochód” się porusza, wówczas masa, objętość i powierzchnia ładunku pokrywają się lub prawie pokrywają się z masą, objętością i powierzchnią samego samochodu.

„Maszyna idealna” jest w stanie zmieniać swoje przeznaczenie (w granicach swojej głównej funkcji).

Czas pomiędzy naprawami części jest równy żywotności całej „idealnej maszyny”.

Porównując „maszynę idealną” z ideą wynalazku, można ocenić poziom ogólnie osiągany w danej gałęzi techniki oraz jakość znalezionego pomysłu.

Mechanizm to zbiór ciał (zwykle części maszyn), które wzajemnie ograniczają swobodę ruchu poprzez wzajemny opór. Mechanizmy służą do przekazywania i przekształcania ruchu. Jako konwerter ruchu mechanizm modyfikuje prędkości lub trajektorie, lub jedno i drugie. Przelicza prędkości, jeśli przy znanej prędkości jednej z jej części inna jej część wykonuje ruch podobny do ruchu pierwszej, ale z inną prędkością. Mechanizm przekształca ścieżkę, jeśli jeden z jej punktów opisuje znaną ścieżkę, a inny opisuje inną określoną ścieżkę.

Sformułował prawa rozwoju systemów technicznych, których znajomość pomaga inżynierom przewidzieć sposoby ewentualnych dalszych ulepszeń produktów:

Prawo zwiększania stopnia idealności układu.
Prawo rozwoju systemów technicznych w kształcie litery S.
Prawo dynamizacji.
Prawo zupełności części systemu.
Prawo przenikania energii.
Prawo zaawansowanego rozwoju ciała roboczego.
Prawo przejścia „mono – bi – poli”.
Prawo przejścia z poziomu makro do poziomu mikro.

Najważniejsze prawo uwzględnia idealność systemu – jedno z podstawowych pojęć w TRIZ.

Opis praw

Prawo zwiększania stopnia idealności układu

System techniczny w swoim rozwoju zbliża się do ideału. Osiągnąwszy ideał, system musi zniknąć, ale jego funkcja musi nadal być wykonywana.

Główne sposoby zbliżenia się do ideału:

zwiększenie liczby realizowanych funkcji,
„zapadać się” w działające ciało,
przejście do nadsystemu.

Zbliżając się do ideału, system techniczny najpierw walczy z siłami natury, następnie dostosowuje się do nich, a na koniec wykorzystuje je do własnych celów.

Prawo rozwoju systemów technicznych w kształcie litery S

Ewolucję wielu systemów można przedstawić za pomocą krzywej w kształcie litery S, pokazującej, jak zmienia się tempo jej rozwoju w czasie. Wyróżnia się trzy charakterystyczne etapy:

"dzieciństwo". Zwykle zajmuje to dość dużo czasu. W tej chwili system jest projektowany, udoskonalany, produkowany jest prototyp i trwają przygotowania do produkcji seryjnej.
"kwiat". Szybko się poprawia, staje się potężniejszy i bardziej produktywny. Maszyna jest produkowana masowo, jej jakość jest coraz lepsza, a zapotrzebowanie na nią rośnie.
"podeszły wiek". Po pewnym momencie udoskonalenie systemu staje się coraz trudniejsze. Nawet duże zwiększenie środków niewiele pomaga. Pomimo wysiłków projektantów rozwój systemu nie nadąża za stale rosnącymi potrzebami człowieka. Zatrzymuje się, wyznacza czas, zmienia swoje zewnętrzne kontury, ale pozostaje taka, jaka jest, ze wszystkimi swoimi wadami. Wszystkie zasoby zostały ostatecznie wybrane. Jeśli w tym momencie spróbujesz sztucznie zwiększyć ilościowe wskaźniki systemu lub rozwinąć jego wymiary, odchodząc od poprzedniej zasady, to sam system wejdzie w konflikt z otoczeniem i ludźmi. Zaczyna wyrządzać więcej szkody niż pożytku.

Jako przykład rozważ lokomotywę parową. Na początku był dość długi etap eksperymentalny z pojedynczymi, niedoskonałymi okazami, których wprowadzeniu towarzyszył w dodatku opór społeczeństwa. Potem nastąpił szybki rozwój termodynamiki, udoskonalenie maszyn parowych, kolei i usług - a lokomotywa parowa zyskała uznanie społeczne i inwestycje w dalszy rozwój. Następnie, pomimo aktywnego finansowania, pojawiły się naturalne ograniczenia: ograniczenie sprawności cieplnej, konflikt z otoczeniem, brak możliwości zwiększenia mocy bez zwiększania masy – i w efekcie rozpoczęła się w regionie stagnacja technologiczna. I wreszcie lokomotywy parowe zostały zastąpione bardziej ekonomicznymi i mocnymi lokomotywami spalinowymi oraz lokomotywami elektrycznymi. Silnik parowy osiągnął swój ideał - i zniknął. Jego funkcje przejęły silniki spalinowe i elektryczne – także początkowo niedoskonałe, potem szybko rozwijające się, aż w końcu osiągające swoje naturalne granice rozwoju. Potem pojawi się kolejny nowy system – i tak w nieskończoność.

Prawo dynamizacji

Niezawodność, stabilność i spójność systemu w dynamicznym środowisku zależą od jego zdolności do zmian. O rozwoju, a tym samym o żywotności systemu, decyduje główny wskaźnik: stopień dynamizacji, czyli zdolność do bycia mobilnym, elastycznym, przystosowującym się do środowiska zewnętrznego, zmieniającym nie tylko swój geometryczny kształt, ale także formę ruchu jego części, przede wszystkim narządu roboczego. Im wyższy stopień dynamizacji, tym szerszy zakres warunków, w jakich układ zachowuje swoją funkcję. Przykładowo, aby skrzydło samolotu mogło efektywnie pracować w znacząco odmiennych trybach lotu (start, przelot, lot z maksymalną prędkością, lądowanie), dynamizuje się je poprzez dodanie klap, listew, spojlerów, układu sterowania odchyleniem itp.

Inne przykłady:

Opór ruchu pługa zmniejsza się 10-20 razy, jeśli jego lemiesz wibruje z określoną częstotliwością, zależną od właściwości gleby.
Łyżka koparki, zamieniając się w koło obrotowe, dała początek nowemu, wysoce wydajnemu systemowi wydobywczemu.
Koło samochodowe wykonane z twardego drewnianego dysku z metalową obręczą stało się ruchome, miękkie i elastyczne.

Prawo zupełności części systemu

Przenoszenie- element przekazujący energię z silnika na element roboczy wraz z transformacją jego cech jakościowych (parametrów).

Pracujące ciało- element przekazujący energię przetwarzanemu obiektowi i pełniący wymaganą funkcję.

Narzędzie kontrolne- element regulujący przepływ energii do części układu technicznego oraz koordynujący ich działanie w czasie i przestrzeni.

Analizując dowolny autonomicznie działający system, czy to lodówkę, zegar, telewizor czy długopis, wszędzie widać te cztery elementy.

Frezarka. Korpus roboczy: frez. Silnik: silnik elektryczny maszyny. Wszystko, co znajduje się pomiędzy silnikiem elektrycznym a przecinarką, można uznać za przekładnię. Środki sterujące - operator, uchwyty i przyciski lub sterowanie programowe (maszyna sterowana komputerowo). W tym drugim przypadku sterowanie programowe „wypierało” operatora z systemu.

Prawo energii poprzez przejście

Głównym warunkiem efektywności systemu technicznego pod względem przewodnictwa energii jest równość zdolności części systemu do odbioru i przesyłania energii.

Impedancje nadajnika, zasilacza i anteny muszą być dopasowane – w tym przypadku system ustala tryb fali bieżącej, najbardziej efektywny w przesyłaniu energii. Niedopasowanie prowadzi do pojawienia się fal stojących i rozpraszania energii.

Pierwsza zasada przewodnictwa energii systemu

przydatna funkcja, to aby zwiększyć jego działanie, w miejscach kontaktu muszą znajdować się substancje o podobnym lub identycznym stopniu rozwoju.

Druga zasada przewodnictwa energii systemu

Po stwardnieniu beton przylega do szalunku i trudno go później rozdzielić. Obie części dobrze się ze sobą zgadzały pod względem poziomu rozwoju materii - obie były stałe, szorstkie, nieruchome itp. Powstał normalny układ przewodzący energię. Aby zapobiec jego powstaniu, potrzebne jest maksymalne niedopasowanie substancji, np. ciało stałe - ciecz, szorstkość - śliska, nieruchoma - ruchoma. Rozwiązań konstrukcyjnych może być kilka - tworzenie się warstwy wody, zastosowanie specjalnych powłok śliskich, wibrowanie szalunku itp.

Trzecia zasada przewodnictwa energii systemu

Jeśli elementy, oddziałując ze sobą, tworzą układ przewodzący energię szkodliwą i pożyteczną funkcję, wówczas w miejscach styku pierwiastków muszą znajdować się substancje, których stopień rozwoju i właściwości fizykochemiczne zmieniają się pod wpływem jakiejś kontrolowanej substancji lub pola.

Zgodnie z tą zasadą większość urządzeń w technologii powstaje tam, gdzie konieczne jest łączenie i rozłączanie przepływów energii w systemie. Są to różne sprzęgła w mechanice, zawory w hydraulice, diody w elektronice i wiele innych.

Prawo szybkiego rozwoju ciała pracującego

W systemie technicznym głównym elementem jest korpus roboczy. Aby jego funkcja mogła działać normalnie, jego zdolność do pochłaniania i przekazywania energii nie może być mniejsza niż zdolność silnika i skrzyni biegów. W przeciwnym razie albo się zepsuje, albo stanie się nieefektywny, zamieniając znaczną część energii w bezużyteczne ciepło. Dlatego pożądane jest, aby ciało pracujące wyprzedzało resztę systemu w swoim rozwoju, to znaczy miało większy stopień dynamizacji materii, energii i organizacji.

Wydajność tokarki i jej parametry techniczne pozostały na przestrzeni lat prawie niezmienione, chociaż napęd, przekładnia i sterowanie były intensywnie rozwijane, ponieważ sam frez jako korpus roboczy pozostał ten sam, czyli stały monosystem na poziomie makro. Wraz z pojawieniem się obrotowych obcinaków do kubków, wydajność maszyn dramatycznie wzrosła. Zwiększyło się ono jeszcze bardziej, gdy w grę wchodziła mikrostruktura materiału tnącego: pod wpływem prądu elektrycznego krawędź tnąca noża zaczęła oscylować nawet kilka razy na sekundę. Wreszcie, dzięki wycinarkom gazowym i laserowym, które całkowicie zmieniły wygląd maszyny, uzyskano niespotykaną dotąd prędkość obróbki metalu.

Prawo przejścia „mono – bi – poli”

Pierwszym krokiem jest przejście na bisystemy. Zwiększa to niezawodność systemu. Ponadto w bisystemie pojawia się nowa jakość, która nie była nieodłącznym elementem monosystemu. Przejście do polisystemów oznacza ewolucyjny etap rozwoju, w którym nabycie nowych jakości następuje jedynie poprzez wskaźniki ilościowe. Rozbudowane możliwości organizacyjne w zakresie układania podobnych elementów w przestrzeni i czasie pozwalają na pełniejsze wykorzystanie ich możliwości i zasobów środowiska.

Samolot dwusilnikowy (bisystem) jest bardziej niezawodny niż jego jednosilnikowy odpowiednik i ma większą zwrotność (nowa jakość).
Konstrukcja kombinowanego klucza rowerowego (polisystemu) doprowadziła do zauważalnego zmniejszenia zużycia metalu i zmniejszenia rozmiaru w porównaniu z grupą pojedynczych kluczy.
Najlepszy wynalazca - natura - powieliła szczególnie ważne części ludzkiego ciała: człowiek ma dwa płuca, dwie nerki, dwoje oczu itp.
Sklejka wielowarstwowa jest znacznie mocniejsza niż deski o tych samych wymiarach.

Jednak na pewnym etapie rozwoju w polisystemie zaczynają pojawiać się awarie. Załoga licząca ponad dwanaście koni staje się niekontrolowana; samolot z dwudziestoma silnikami wymaga wielorakiego zwiększenia załogi i jest trudny do kontrolowania. Możliwości systemu zostały wyczerpane. Co dalej? A potem polisystem ponownie staje się monosystemem... Ale na jakościowo nowym poziomie. W tym przypadku nowy poziom pojawia się tylko wtedy, gdy wzrasta dynamizacja części układu, przede wszystkim ciała roboczego.

Pamiętajmy o tym samym kluczu do roweru. Kiedy jego korpus roboczy nabrał dynamiki, czyli szczęki stały się ruchome, pojawił się klucz nastawny. Stał się systemem mono, ale jednocześnie zdolnym do pracy z wieloma standardowymi rozmiarami śrub i nakrętek.
Liczne koła pojazdów terenowych zamieniły się w jedną poruszającą się gąsienicę.

Prawo przejścia z poziomu makro do mikro

Przejście z poziomu makro do mikro jest głównym trendem w rozwoju wszystkich nowoczesnych systemów technicznych.

Aby osiągnąć wysokie wyniki, wykorzystuje się możliwości struktury materii. Najpierw stosuje się sieć krystaliczną, następnie asocjacje cząsteczek, pojedynczą cząsteczkę, część cząsteczki, atom, a na końcu części atomu.

W pogoni za udźwigiem pod koniec ery tłokowej samoloty wyposażano w sześć, dwanaście lub więcej silników. Następnie element roboczy – śruba – przesunął się jednak do poziomu mikro, stając się strumieniem gazu.

Zobacz także

Analiza pola Su

Źródła

Prawa rozwoju systemów Altshuller G. S. Twórczość jako nauka ścisła. - M.: „Radzieckie Radio”, 1979. - s. 122-127.
„Linie życia” systemów technicznych © Altshuller G. S., 1979 (Kreatywność jako nauka ścisła. - M.: Sov. Radio, 1979. s. 113-119.)
System praw rozwoju technologii (podstawy teorii rozwoju systemów technicznych) wydanie 2, poprawione i rozszerzone © Yuri Petrovich Salamatov, 1991-1996

Fundacja Wikimedia.

2010.

Zobacz, jakie „Prawa rozwoju systemów technicznych” znajdują się w innych słownikach: PRAWA ROZWOJU SYSTEMÓW TECHNICZNYCH (wg TRIZ)

- – obiektywne prawa odzwierciedlające istotne i powtarzające się cechy rozwoju systemów technicznych. Każde z praw opisuje konkretny trend rozwojowy i pokazuje, jak go wykorzystać przy przewidywaniu rozwoju... ... PRAWA I ZASADY ROZWOJU TECHNICZNEGO - - prawa i wzorce, które w zależności od historycznego czasu zmian modeli i generacji systemów technicznych odzwierciedlają i determinują dla poszczególnych podobnych systemów technicznych obiektywnie istniejące, trwałe, powtarzalne połączenia i... ...

Filozofia nauki i technologii: słownik tematyczny

TRIZ to teoria rozwiązywania problemów wynalazczych, założona przez Genrikha Saulovicha Altszullera i jego współpracowników w 1946 r. i opublikowana po raz pierwszy w 1956 r. Jest to technologia kreatywności oparta na idei, że „twórczość wynalazcza... ... Wikipedia

Do wzorców rozwoju niektórych systemów zwracaliśmy się już nie raz. Systemy techniczne nie są wyjątkiem i w ich rozwoju można dostrzec także pewne stałe, powtarzające się zależności, które można uznać za naturalne. Rozwój systemów technicznych jest zwykle postrzegany z różnych punktów widzenia. Wybieramy podejście polegające na uwzględnieniu praw dialektyki i uogólnieniu danych empirycznych na temat rozwoju technologii. Sformułujmy szereg wymagań dotyczących praw rozwoju systemów technicznych, które pozwalają zidentyfikować spośród niezliczonych różne relacje

- naprawdę znaczące, stabilne, powtarzające się.

1. Prawa rozwoju systemów technicznych muszą wyrażać faktyczny rozwój technologii i dlatego muszą zostać zidentyfikowane i potwierdzone na podstawie wystarczająco reprezentatywnej ilości informacji patentowych i technicznych, dogłębnego studium historii rozwoju różnych systemów technicznych. 2. Prawo rozwoju jest relacją istotną dla rozwoju, dlatego należy je odpowiednio identyfikować i potwierdzać na podstawie wynalazków(nie mniej niż trzecia), od czasu wynalazku niższe poziomy praktycznie nie zmieniają (lub zmieniają niewiele) oryginalnego systemu i nie mogą służyć jako narzędzie programistyczne.

3. Prawa rozwoju systemów technicznych tworzą system, dla którego nadsystemem są prawa dialektyki, więc nie powinny być z nimi sprzeczne. „Wewnętrzne” sprzeczności pomiędzy prawami (prawidłowościami) zidentyfikowanymi zgodnie z wcześniejszymi wymogami powinny wskazywać na obecność innych, niejasnych jeszcze prawidłowości, które „regulują” relację zidentyfikowanych praw.

4. Prawa rozwoju systemów technicznych powinny mieć charakter instrumentalny, to znaczy pomagać w znalezieniu nowych konkretnych narzędzi rozwiązywania problemów, prognozowania rozwoju itp. oraz zapewnić wyciągnięcie z nich konkretnych wniosków i zaleceń.

5. Każde zidentyfikowane prawo musi przewidywać możliwość jego sprawdzenia w praktyce przy wykorzystaniu materiałów z funduszu patentowego oraz przy rozwiązywaniu problemów i problemów praktycznych.

6. Zidentyfikowane prawa i wzorce muszą mieć charakter „otwarty”, to znaczy umożliwiać dalsze doskonalenie w miarę rozwoju technologii i gromadzenia nowych materiałów patentowych.

Pierwszy system praw rozwoju systemów technicznych spełniający powyższe wymagania został opracowany przez G.S. Altshuller na początku lat siedemdziesiątych. Obecnie trwają prace nad identyfikacją, badaniem i wyjaśnianiem praw rozwoju systemów technicznych oraz testowaniem ich zastosowania. Dziś jest jasne, że znajomość praw rozwoju systemów technicznych pozwala nie tylko rozwiązywać istniejące problemy, ale także przewidywać pojawienie się nowych problemów, przewidywać rozwój technologii znacznie dokładniej niż tradycyjne metody prognozowanie.

Etapy rozwoju systemów technicznych.

W XIX wieku niektórzy ogólne wzorce rozwój różnych układów biologicznych: wzrost kolonii bakteryjnych, populacja owadów, masa ciała rozwijający się płód itp. w zależności od czasu. W latach dwudziestych XX wieku wykazano, że różne systemy techniczne przechodzą przez podobne etapy w swoim rozwoju. Krzywe zbudowane w osiach współrzędnych, gdzie pion to wartość liczbowa jednej z głównych charakterystyk eksploatacyjnych systemu (na przykład prędkość samolotu, moc generatora elektrycznego itp.), a pozioma to „wiek” systemu technicznego lub kosztów jego opracowania, nazywane są kształtem litery S (od ang wygląd krzywy)

Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że taka krzywa jest pewną idealizacją.

Krzywe w kształcie litery S są raczej ilustracją jakościowego rozwoju systemów technicznych.

Etap 1- „narodziny” i „dzieciństwo” systemu technicznego.

Nowy system techniczny pojawia się na pewnym poziomie rozwoju nauki i techniki, gdy spełnione są dwa główne warunki: istnieje zapotrzebowanie na system i istnieją możliwości jego wdrożenia. Warunki te z reguły nie są spełnione jednocześnie i zazwyczaj jeden stymuluje pojawienie się drugiego: uznana przez społeczeństwo potrzeba kieruje wysiłki naukowców i inżynierów na jej realizację, bądź już stworzony system otwiera nowe możliwości wdrożenia.

O okolicznościach narodzin nowego systemu technicznego decyduje poziom jego poziomu nowość.

Największą nowością jest pionierski system, nie mający analogii, którego powstanie poprzedzone są wieloletnimi marzeniami i dążeniami ludzkości, odzwierciedlonymi w baśniach (samolotowych, telewizyjnych, radiowych itp.), wielokrotnych próbach naukowych związanych z fakt, że rozwój nauki i technologii nie osiągnął jeszcze poziomu niezbędnego do jej powstania.

Etap 2– okres intensywnego rozwoju systemu technicznego. Główna treść tego etapu jest szybka, lawinowa i przypomina reakcja łańcuchowa, rozwój systemu.

Cecha charakterystyczna Na tym etapie rozwoju następuje aktywna ekspansja nowego systemu – „wypiera” on inne, przestarzałe systemy z nisz ekologicznych, dając początek wielu modyfikacjom i odmianom dostosowanym do różnych warunków.

Główną siłą napędową rozwoju na drugim etapie jest potrzeba społeczna, która objawia się w postaci pewnego rodzaju roszczeń wobec systemu.

3 – 4 etapy- „starość” i „śmierć” układu technicznego.

Główną treścią tego etapu jest stabilizacja parametrów systemu. Na początku etapu nadal obserwuje się niewielki wzrost, który później zanika pomimo wzrostu nakładu pracy i pieniędzy. Złożoność i intensywność wiedzy systemu gwałtownie wzrasta; nawet niewielki wzrost parametrów wymaga z reguły bardzo poważnych badań. Jednocześnie wydajność systemu pozostaje wysoka, bo nawet niewielkie ulepszenie, pomnożone przez masową produkcję, okazuje się skuteczne.

Próby doskonalenia systemu, niezależnie od kosztów, prowadzą do spadku jego efektywności z powodu nieproporcjonalności osiągnięty efekt rosnące koszty i złożoność. Ostatecznie stary, przestarzały system „umiera” i zostaje zastąpiony zasadniczo nowym, bardziej postępowym, dającym nowe możliwości dalszego rozwoju.

Ogólnie zidentyfikowano 7 wzorców ich rozwoju dla systemów technicznych.

Cechy rozwoju złożonych systemów.

Każdy z podsystemów wchodzących w skład systemu, rozpatrywany oddzielnie, w swoim rozwoju przechodzi przez wszystkie trzy etapy, zilustrowane krzywą w kształcie litery S.

Ogólnie rzecz biorąc, dla złożonego systemu krzywa w kształcie litery S jest całkowa, składająca się z wiązki oddzielnych krzywych dla każdego z podsystemów. Rozwój systemu jest zwykle ograniczony przez jego „najsłabszy” podsystem, którego zasoby wyczerpują się jako pierwsze (np. prędkość eskadry jest równa prędkości jej najwolniejszego statku). Podsystem, który wyczerpał swoje zasoby, staje się hamulcem całego systemu, a dalszy rozwój możliwy jest dopiero po wymianie „przegiętego” podsystemu.

Przykład:

Takich „zakrętów” w rozwoju samolotu było kilka. Pierwsza miała miejsce w latach dwudziestych, kiedy wyczerpały się możliwości rozwoju koncepcji aerodynamicznej samolotu – dwupłatowca na kolumnach lub usztywnionego, ze stałym podwoziem i otwartym kokpitem. Nowa koncepcja (jednopłatowiec z chowanym podwoziem, z zamkniętym kokpitem i śmigłem o zmiennym skoku) umożliwiła radykalne zwiększenie prędkości lotu, ale w latach czterdziestych osiągnęła nowy limit - niesprawność śmigła przy prędkości 700 kilometrów na godzinę. Ograniczenie to było związane z niedoskonałością konstrukcji skrzydła i zostało przezwyciężone pod koniec lat czterdziestych poprzez przejście na skrzydło skośne.

2. Wypieranie człowieka ze środowiska technicznego.

W procesie rozwoju systemu technicznego następuje stopniowe wypieranie człowieka z niego, to znaczy technologia stopniowo przejmuje funkcje dotychczas pełnione przez człowieka, zbliżając się w ten sposób do kompletnego (bez udziału człowieka) systemu.

Funkcja orientowania części podczas tłoczenia, którą może łatwo wykonać nieprzeszkolony pracownik, jest dla robota trudna. Z drugiej strony maszyna może wykorzystywać zalety „maszyny” - dużą prędkość i dokładność ruchu, rozwijać duże siły i pracować w środowiskach niedostępnych dla człowieka. Dlatego też wyparcie człowieka z systemu technicznego bardzo często wiąże się z przejściem na nowe zasady działania i nowe technologie.