Osnovne zakonitosti razvoja tehničnih sistemov. Sistematičnost je torej upoštevana z zakoni celovitosti in redundance sistema ter minimalne koordinacije in zagotavljanja želenih razmerij in medsebojnih vplivov. Nadaljnje povečanje hitrosti

— zakonitosti, ki določajo začetek življenja tehničnih sistemov.

Vsak tehnični sistem nastane kot rezultat sinteze posameznih delov v eno celoto. Vsaka kombinacija delov ne ustvari uspešnega sistema. Obstajajo vsaj trije zakoni, katerih uveljavitev je nujna za obstoj sistema.

Nujni pogoj za temeljno sposobnost preživetja tehničnega sistema je prisotnost in minimalna operativnost glavnih delov sistema.

Vsak tehnični sistem mora vsebovati štiri glavne dele: motor, prenos, delovni element in krmilni element. Pomen zakona 1 je, da je za sintezo tehničnega sistema potrebno imeti te štiri dele in njihovo minimalno primernost za opravljanje funkcij sistema, ker se lahko izkaže, da delujoč del samega sistema ne deluje kot del določenega tehničnega sistema. Na primer, motor z notranjim zgorevanjem, ki je sam po sebi funkcionalen, se izkaže za nedelujočega, če ga uporabimo kot podvodni motor za podmornico.

Zakon 1 lahko razložimo takole: tehnični sistem je sposoben preživetja, če vsi njegovi deli nimajo "dvojk", "ocene" pa so podane glede na kakovost dela tega dela kot dela sistema. Če je vsaj eden od delov ocenjen z dvojko, sistem ni sposoben preživetja, tudi če imajo drugi deli petice. Podoben zakon v zvezi z biološkimi sistemi je oblikoval Liebig že sredi prejšnjega stoletja ("zakon minimuma").

Iz zakona 1 izhaja zelo pomembna praktična posledica.

Da je tehnični sistem obvladljiv, je nujno, da je obvladljiv vsaj en njegov del.

»Biti nadzorovan« pomeni spreminjanje lastnosti na način, ki je potreben za tistega, ki nadzoruje.

Poznavanje te posledice nam omogoča, da bolje razumemo bistvo številnih problemov in pravilneje ocenimo dobljene rešitve. Vzemimo za primer nalogo 37 (zapiranje ampul). Podan je sistem iz dveh nekontroliranih delov: ampule so na splošno neobvladljive - njihovih karakteristik ni mogoče (neprofitabilno) spreminjati, gorilniki pa so slabo krmiljeni glede na pogoje naloge. Jasno je, da bo rešitev problema vključevanje drugega dela v sistem (analiza su-polja takoj nakazuje: to je snov, ne polje, kot na primer v problemu 34 o barvanju jeklenk). Katera snov (plin, tekočina, trdna) ne bo pustil ognja, kamor ne bi smel, in hkrati ne bo motil namestitve ampul? Plin in trdna snov izginejo, ostane pa tekočina, voda. Ampule postavimo v vodo tako, da se nad vodo dvigajo samo konice kapilar (AS št. 264 619). Sistem postane nadzorovan: lahko spremenite nivo vode - to bo zagotovilo spremembo meje med vročim in hladnim območjem. Temperaturo vode lahko spremenite - to zagotavlja stabilnost sistema med delovanjem.

Nujni pogoj za temeljno sposobnost preživetja tehničnega sistema je pretok energije skozi vse dele sistema.

Vsak tehnični sistem je pretvornik energije. Od tod očitna potreba po prenosu energije iz motorja prek prenosa na delovno telo.

Prenos energije iz enega dela sistema v drugega je lahko stvaren (na primer gred, zobniki, vzvodi itd.), poljski (na primer magnetno polje) in realni (na primer prenos energije z tok nabitih delcev). Številni inventivni problemi se zmanjšajo na izbiro ene ali druge vrste prenosa, ki je najbolj učinkovita v danih pogojih. To je problem 53 o segrevanju snovi v vrteči se centrifugi. Zunaj centrifuge je energija. Obstaja tudi "potrošnik", ki se nahaja znotraj centrifuge. Bistvo naloge je ustvariti »energijski most«. Takšni »mostovi« so lahko homogeni ali heterogeni. Če se vrsta energije spremeni pri prehodu iz enega dela sistema v drugega, je to neenoten »most«. Pri inventivnih nalogah imamo največkrat opravka prav s takšnimi mostovi. Tako je pri nalogi 53 o segrevanju snovi v centrifugi koristno imeti elektromagnetna energija(njen prenos ne moti vrtenja centrifuge), toplotna energija pa je potrebna znotraj centrifuge. Poseben pomen imajo učinke in pojave, ki omogočajo nadzor nad energijo na izhodu iz enega dela sistema ali na vhodu v drug njegov del. V nalogi 53 lahko zagotovimo ogrevanje, če je centrifuga v magnetnem polju in je na primer v centrifugi nameščen feromagnetni disk. Vendar pa je glede na pogoje problema potrebno ne samo segrevati snov znotraj centrifuge, temveč vzdrževati konstantno temperaturo približno 2500 C. Ne glede na to, kako se spreminja pridobivanje energije, mora biti temperatura diska konstantna . To je zagotovljeno z dovajanjem “presežnega” polja, iz katerega disk jemlje dovolj energije, da se segreje do 2500 C, nakar se substanca diska “samoizklopi” (prehod skozi Curiejevo točko). Ko temperatura pade, se disk »samodejno vklopi«.

Pomembna je posledica zakona 2.

Da bi lahko del tehničnega sistema lahko krmilili, je treba zagotoviti energijsko prevodnost med tem delom in krmilniki.

Pri problemih merjenja in detekcije lahko govorimo o informacijski prevodnosti, vendar gre pogosto za energijsko prevodnost, le šibko. Primer je rešitev problema 8 o merjenju premera brusa, ki deluje znotraj valja. Reševanje problema je lažje, če upoštevamo energijsko in ne informacijsko prevodnost. Potem si morate za rešitev problema najprej odgovoriti na dve vprašanji: v kakšni obliki je najlažje dovajati energijo krogu in v kakšni obliki je najlažje odvajati energijo skozi stene kroga (ali vzdolž gredi)? Odgovor je očiten: v obliki električnega toka. Ni še končna odločitev, a korak do pravilnega odgovora je že storjen.

Nujen pogoj za temeljno sposobnost preživetja tehničnega sistema je usklajenost ritma (frekvenca nihanja, periodičnost) vseh delov sistema.

Primeri tega zakona so navedeni v 1. poglavju.

Razvoj vseh sistemov gre v smeri povečevanja stopnje idealnosti.

Idealen tehnični sistem je sistem, katerega teža, prostornina in površina težijo k ničli, čeprav se njegova delovna sposobnost ne zmanjša. Z drugimi besedami, idealen sistem je tisti, ko sistema ni, njegova funkcija pa je ohranjena in se izvaja.

Kljub očitnosti koncepta "idealnega tehničnega sistema" obstaja določen paradoks: resnični sistemi postajajo vse večji in težji. Velikost in teža letal, tankerjev, avtomobilov itd. Ta paradoks je razložen z dejstvom, da se rezerve, ki se sprostijo ob izboljšanju sistema, uporabijo za povečanje njegove velikosti in, kar je najpomembneje, za povečanje njegovih delovnih parametrov. Prvi avtomobili so imeli hitrost 15–20 km/h. Če se ta hitrost ne bi povečala, bi se postopoma pojavili veliko lažji in kompaktnejši avtomobili z enako močjo in udobjem. Vsaka izboljšava avtomobila (uporaba trpežnejših materialov, povečanje učinkovitosti motorja itd.) je bila usmerjena v povečanje hitrosti avtomobila in tistega, kar tej hitrosti »služi« (zmogljiv zavorni sistem, vzdržljiva karoserija, izboljšan blažilnik). absorpcija). Če želite jasno videti vse večjo stopnjo idealnosti avtomobila, morate primerjati sodoben avtomobil s starim rekordnim avtomobilom, ki je imel enako hitrost (na enaki razdalji).

Vidni sekundarni proces (povečanje hitrosti, moči, tonaže itd.) prikrije primarni proces povečevanja stopnje idealnosti tehničnega sistema. Toda pri reševanju inventivnih problemov se je treba osredotočiti prav na povečanje stopnje idealnosti - to je zanesljivo merilo za prilagoditev problema in oceno nastalega odgovora.

Razvoj delov sistema je neenakomeren; Bolj ko je sistem zapleten, bolj neenakomeren je razvoj njegovih delov.

Neenakomeren razvoj delov sistema povzroča tehnična in fizikalna protislovja ter posledično inventivne težave. Na primer, kdaj se je začelo hitra rast tonaže tovornih ladij se je moč motorjev hitro povečala, zavorna oprema pa je ostala nespremenjena. Posledično se je pojavil problem: kako zavirati, recimo, tanker z izpodrivom 200 tisoč ton. Te naloge še vedno nima učinkovita rešitev: od začetka zaviranja do popolne ustavitve velike ladje uspejo prepotovati več milj ...

Po izčrpanih razvojnih možnostih je sistem vključen v nadsistem kot eden od delov; naprej razvoj je v teku na ravni nadsistema.
O tem zakonu smo že govorili.

Vključuje zakone, ki odražajo razvoj sodobnih tehničnih sistemov pod vplivom posebnih tehničnih in fizikalni dejavniki. Zakoni "statike" in "kinematike" so univerzalni - veljajo ves čas in ne samo v zvezi s tehničnimi sistemi, temveč tudi s katerimi koli sistemi na splošno (biološkimi itd.). "Dinamika" odraža glavne trende v razvoju tehničnih sistemov v našem času.

Razvoj delovnih organov sistema poteka najprej na makro in nato na mikroravni.

V večini sodobnih tehničnih sistemov so delovni deli "kosi železa", na primer propelerji letal, avtomobilska kolesa, rezila stružnice, žlica bagra itd. Razvoj takšnih delovnih organov je možen na makroravni: »žleze« ostajajo »žleze«, a postajajo naprednejše. Vendar pa neizogibno pride čas, ko nadaljnji razvoj na makro ravni se izkaže za nemogoče. Sistem se ob ohranjanju svoje funkcije temeljito prestrukturira: njegov delovni organ začne delovati na mikroravni. Namesto "žlez" delo opravljajo molekule, atomi, ioni, elektroni itd.

Prehod z makro ravni na mikro raven je eden glavnih (če ne celo najpomembnejši) trendov v razvoju sodobnih tehničnih sistemov. Zato pri učenju reševanja inventivnih problemov posebna pozornost pozorni moramo biti na »makro-mikro« prehod in fizične učinke, ki ta prehod realizirajo.

Razvoj tehničnih sistemov gre v smeri povečevanja stopnje su-polja.

Pomen tega zakona je v tem, da sistemi nesumnih polj težijo k temu, da postanejo sistemi s-polj, pri sistemih s-polj pa razvoj poteka v smeri prehoda iz mehanskih polj v elektromagnetna polja; povečanje stopnje razpršenosti snovi, števila povezav med elementi in odzivnosti sistema.

Pri reševanju problemov smo že srečali številne primere, ki ponazarjajo ta zakon.

Odkril je zakonitosti razvoja tehničnih sistemov, katerih poznavanje pomaga inženirjem predvidevati načine možnih nadaljnjih izboljšav izdelkov:

Zakon povečevanja stopnje idealnosti sistema.
Zakon Razvoj v obliki črke S tehnični sistemi.
Zakon dinamizacije.
Zakon o popolnosti delov sistema.
Zakon pretoka energije.
Zakon naprednega razvoja delovnega telesa.
Zakon prehoda "mono - bi - poli".
Zakon prehoda iz makro na mikro raven.

Najpomembnejši zakon šteje idealnost- eden od osnovnih pojmov v TRIZ-u.

Opis zakonov

Zakon povečevanja stopnje idealnosti sistema

Tehnični sistem se v svojem razvoju približuje. Ko je dosežen ideal, mora sistem izginiti, vendar mora svojo funkcijo opravljati še naprej.

Glavni načini, kako se približati idealu:

povečanje števila opravljenih funkcij,
"zrušiti" v delovno telo,
prehod v nadsistem.

Pri približevanju idealu se tehnični sistem najprej bori s silami narave, nato se jim prilagaja in jih nazadnje uporabi za svoje namene.

Zakon naraščajoče idealnosti se najučinkoviteje uporablja za element, ki se nahaja neposredno v coni konflikta ali sam ustvarja neželene pojave. V tem primeru se povečanje stopnje idealnosti praviloma izvede z uporabo prej neuporabljenih virov (snovi, polj), ki so na voljo v območju, kjer se pojavi problem. Čim več bo sredstev odvzeto iz območja konflikta, tem manj bo napredka k idealu.

Zakon razvoja tehničnih sistemov v obliki črke S

Razvoj mnogih sistemov je mogoče predstaviti z logistično krivuljo, ki prikazuje, kako se stopnja njegovega razvoja spreminja skozi čas. Obstajajo tri značilne stopnje:

"otroštvo". Ponavadi traja precej dolgo. V tem trenutku poteka projektiranje sistema, izpopolnjevanje, izdelava prototipa in priprava na serijsko proizvodnjo.
"cvet". Hitro se izboljšuje, postaja močnejši in produktivnejši. Stroj je serijsko izdelan, njegova kakovost se izboljšuje, povpraševanje po njem pa narašča.
"starost". Po določeni točki postane sistem vse težje izboljšati. Tudi veliko povečanje proračunskih sredstev ne pomaga malo. Kljub trudu oblikovalcev razvoj sistema ne dohaja vedno večjih potreb ljudi. Zastaja, zaznamuje čas, spreminja zunanje obrise, a ostaja takšna, kot je, z vsemi svojimi pomanjkljivostmi. Vsi viri so končno izbrani. Če v tem trenutku poskušate umetno povečati kvantitativne kazalnike sistema ali razviti njegove razsežnosti, pri čemer zapustite prejšnje načelo, potem sistem sam pride v konflikt z okolju in človeško. Začne delati več škode kot koristi.

Oglejmo si . Na začetku je bila precej dolga eksperimentalna faza s posameznimi nepopolnimi primerki, katerih uvajanje je poleg tega spremljal odpor družbe. Sledil je hiter razvoj termodinamike, izboljšanje parnih strojev, železnice, storitev - in lokomotiva dobi javno priznanje in naložbo v nadaljnji razvoj. Potem pa so se kljub aktivnemu financiranju pojavile naravne omejitve: toplotne omejitve, konflikt z okoljem, nezmožnost povečanja moči brez povečanja mase – in posledično se je v regiji začela tehnološka stagnacija. In končno so parne lokomotive zamenjale bolj varčne in zmogljive. dosegel svoj ideal – in izginil. Njegove funkcije so prevzeli tisti, ki so bili sprva prav tako nepopolni, nato pa so se hitro razvijali in nazadnje dosegli svoje naravne meje v razvoju. Potem se bo pojavil še en nov sistem - in tako naprej v nedogled.

Zakon dinamizacije

Zanesljivost, stabilnost in doslednost sistema v dinamičnem okolju so odvisne od njegove sposobnosti spreminjanja. Razvoj in s tem sposobnost preživetja sistema določa glavni indikator: stopnja dinamizacije, torej sposobnost mobilne, fleksibilne prilagodljivosti na zunanje okolje, spreminjanje ne le njegovega geometrijska oblika, temveč tudi obliko gibanja njegovih delov, predvsem delovnega telesa. Višja kot je stopnja dinamizacije, širši je obseg pogojev, pod katerimi sistem ohranja svojo funkcijo. Na primer, da bi krilo letala učinkovito delovalo v precejšnji meri različne načine let (vzlet, potovalni let, let z največjo hitrostjo, pristanek), se dinamizira z dodajanjem menjalnega sistema itd.

Vendar pa je za podsisteme lahko kršen zakon dinamizacije - včasih je bolj donosno umetno zmanjšati stopnjo dinamizacije podsistema, ga s tem poenostaviti, in kompenzirati manjšo stabilnost/prilagodljivost z ustvarjanjem stabilnega umetnega okolja okoli njega, zaščitenega pred zunanji dejavniki. Toda na koncu je celoten sistem (super-sistem) še vedno deležen večje stopnje dinamizacije. Na primer, namesto da menjalnik prilagodite kontaminaciji z dinamiziranjem (samočiščenje, samomazanje, ponovno uravnoteženje), ga lahko postavite v zaprto ohišje, znotraj katerega se ustvari okolje, ki je najbolj ugodno za gibljive dele ( natančni ležaji, oljna meglica, ogrevanje itd.)

Drugi primeri:

Odpor proti gibanju se zmanjša za 10-20-krat, če njegov delež vibrira z določeno frekvenco, odvisno od lastnosti tal.
Žlica bagra, ki se je spremenila v rotacijsko kolo, je rodila nov visoko učinkovit rudarski sistem.
Avto iz trdega lesenega diska s kovinskim platiščem je postal gibljiv, mehak in elastičen.

Zakon o popolnosti delov sistema

Vsak tehnični sistem, ki samostojno opravlja katero koli funkcijo, ima štiri glavne dele- motor, menjalnik, delovni element in krmiljenje. Če sistemu manjka kateri od teh delov, potem njegovo funkcijo opravlja oseba ali okolje.

Motor- element tehničnega sistema, ki je pretvornik energije, potrebne za izvajanje zahtevane funkcije. Vir energije je lahko v sistemu (na primer bencin v rezervoarju za motor z notranjim zgorevanjem avtomobila) ali v nadsistemu (elektrika iz zunanjega omrežja za elektromotor obdelovalnega stroja).

Prenos- element, ki s svojo transformacijo prenaša energijo od motorja do delovnega telesa kakovostne lastnosti(parametri).

Delovno telo- element, ki prenaša energijo na predmet, ki se obdeluje, in opravlja zahtevano funkcijo.

Nadzorno orodje- element, ki uravnava pretok energije v dele tehničnega sistema in usklajuje njihovo delovanje v času in prostoru.

Pri analizi katerega koli avtonomno delujočega sistema, pa naj bo to hladilnik, ura, TV ali pero, lahko te štiri elemente vidite povsod.

Rezkalni stroj. Delovno telo: rezkar. Motor: elektromotor stroja. Vse, kar je med elektromotorjem in rezalnikom, lahko štejemo za prenos. Krmilna sredstva - človeški operater, ročaji in gumbi ali programsko krmiljenje (računalniško voden stroj). V slednjem primeru je programsko krmiljenje "izpodrinilo" človeka operaterja iz sistema.

Zakon energije skozi prehod

Vsak delovni sistem je torej sestavljen iz štirih glavnih delov in kateri koli od teh delov je porabnik in pretvornik energije. Ni pa dovolj za pretvorbo, temveč je treba to energijo brez izgub prenesti od motorja do delovnega elementa in od njega do predmeta, ki ga obdelujemo. To je zakon pretoka energije. Kršitev tega zakona povzroči nastanek protislovij v tehničnem sistemu, kar posledično povzroči inventivne težave.

Glavni pogoj za učinkovitost tehničnega sistema z vidika prevodnosti energije je enaka sposobnost delov sistema za sprejem in prenos energije.

Prvo pravilo energetske prevodnosti sistema

uporabna funkcija , nato pa morajo za povečanje njegove učinkovitosti mesta stika vsebovati snovi s podobno ali enako stopnjo razvoja.

Drugo pravilo energetske prevodnosti sistema

Če elementi sistema medsebojno delujejo, da tvorijo energijsko prevodni sistem z škodljiva funkcija, potem za njegovo uničenje morajo biti na mestih stika elementov snovi z različnimi ali nasprotnimi stopnjami razvoja.

Pri strjevanju se beton sprime z opažem, kasneje pa ga je težko ločiti. Oba dela sta se med seboj dobro ujemala glede na stopnje razvitosti materije – oba sta bila trdna, hrapava, negibna itd. Nastal je normalen energijsko prevodni sistem. Da bi preprečili nastanek, je potrebno največje neskladje snovi, na primer: trdno - tekoče, grobo - spolzko, nepremično - gibljivo. Lahko jih je več konstruktivne rešitve- oblikovanje vodne plasti, nanos posebnih drsnih premazov, vibriranje opažev itd.

Tretje pravilo energetske prevodnosti sistema

Če elementi med medsebojnim delovanjem tvorijo energijsko prevodni sistem z škodljiva in koristna funkcija, potem morajo biti na mestih stika elementov snovi, katerih stopnja razvoja in fizikalne in kemijske lastnosti sprememba pod vplivom katere koli nadzorovane snovi ali polja.

Po tem pravilu je večina naprav v tehniki narejenih tam, kjer je potrebno povezovati in odklapljati energijske tokove v sistemu. To so razne sklopke v mehaniki, ventili v hidravliki, diode v elektroniki in še marsikaj.

Zakon naprednega razvoja delovnega telesa

V tehničnem sistemu je glavni element delovno telo. In za normalno opravljanje njegove funkcije mora njegova sposobnost absorbiranja in prenosa energije biti nič manjša od sposobnosti motorja in menjalnika. V nasprotnem primeru se bo pokvaril ali postal neučinkovit in bo pomemben del energije pretvoril v neuporabno toploto. Zato je zaželeno, da je delovno telo v svojem razvoju pred preostalim sistemom, tj. v večji meri dinamiziranje s snovjo, energijo ali organizacijo.

Izumitelji pogosto delajo napako, ker vztrajno razvijajo prenos in krmiljenje, ne pa tudi delovnega dela. Takšna tehnologija praviloma ne zagotavlja bistvenega povečanja ekonomskega učinka in znatno povečanje Učinkovitost

Zmogljivost stružnice in njene tehnične specifikacije ostala dolga leta skoraj nespremenjena, čeprav so se intenzivno razvijali pogon, prenos in krmiljenje, saj je sam rezkar kot delovno telo ostal enak, torej stacionarni monosistem na makro ravni. S pojavom vrtljivih rezil za skodelice se je produktivnost strojev močno povečala. Še bolj se je povečala, ko je bila vpletena mikrostruktura materiala rezila: pod vplivom električnega toka je rezalni rob rezila začel nihati do večkrat na sekundo. Končno je bila zahvaljujoč plinskim in laserskim rezalnikom, ki so popolnoma spremenili videz stroja, dosežena hitrost obdelave kovin brez primere.

Zakon prehoda "mono - bi - poli"

Prvi korak je, da greste na bi sistemi. To poveča zanesljivost sistema. Poleg tega se v bisistemu pojavi nova kakovost, ki ni bila lastna mono sistem.

Pojdi na poli sistemov označuje evolucijsko stopnjo razvoja, v kateri pridobivanje novih lastnosti poteka le s pomočjo kvantitativnih kazalcev. Razširjene organizacijske zmožnosti razporeditve podobnih elementov v prostoru in času omogočajo popolnejši izkoristek njihovih zmogljivosti in virov okolja.

Dvomotorno letalo ( dvosistem) je zanesljivejši od svojega enomotornega primerka in ima večjo okretnost (nova kakovost).
Dizajn kombiniranega kolesarskega ključa ( polisistem) je povzročilo opazno zmanjšanje porabe kovine in zmanjšanje velikosti v primerjavi s skupino posameznih ključev.
Najboljši izumitelj - narava - je podvojila posebej pomembne dele človeškega telesa: človek ima dve pljuči, dve ledvici, dve očesi itd.
Večslojna vezana plošča je veliko močnejša od plošč enakih dimenzij.

Zmogljivosti sistema so izčrpane. kaj sledi In potem polisistem spet postane monosistem ... A na kvalitativno novi ravni. Ob istem času nova raven nastane le, če se poveča dinamizacija delov sistema, predvsem delovnega telesa.

Spomnimo se istega kolesarskega ključa. Ko se je njegovo delovno telo dinamiziralo, to je, čeljusti so postale mobilne, se je pojavil nastavljiv ključ. Postal je monosistem, a hkrati sposoben delati s številnimi standardnimi velikostmi vijakov in matic.
Številna kolesa terenskih vozil so se spremenila v eno premikajočo se gosenico.

Zakon prehoda »mono-bi-poli« je tesno povezan z zakonom prehoda iz makro- na mikroravni.

Zakon prehoda iz makro na mikro raven

Prehod z makro ravni na mikro raven je glavni trend v razvoju vseh sodobnih tehničnih sistemov.

Za doseganje visokih rezultatov se uporabljajo zmožnosti strukture snovi. Prvič uporabljen kristalna mreža, nato združenja molekul, posamezna molekula, del molekule, atom in končno deli atoma.

V prizadevanju za nosilnost ob koncu batne dobe so bila letala opremljena s šestimi, dvanajstimi ali več motorji. Potem se je delovni element - vijak - vseeno premaknil na mikro raven in postal plinski curek.

Vladimir Petrov. Serija člankov "Zakoni razvoja sistemov"© Vladimir Petrov

Uvod

1. Pojmi in definicije

2. Vzorci tehnologije

3. Osnovne zakonitosti razvoja tehničnih sistemov

3.1 Zakon progresivnega razvoja tehnologije

3.2 Zakon o popolnosti delov sistema

3.3 Zakon širjenja nabora potreb-funkcij

3.4 Zakon korespondence med funkcijo in strukturo

4. Izpodrivanje ljudi iz tehničnih sistemov

4.1 Zakon stopenjskega razvoja tehnologije

4.2 Robotizacija in zakonitosti robotike

5. Napovedovanje razvoja tehničnih sistemov

Reference

Uvod

Razvoj človeštva je bil dolga stoletja povezan z razvojem tehnologije. Z leti so se ljudje izboljšali in posodobili obstoječo tehnologijo in izumil novo. Tehnologija je ljudem pomagala, da so se razvili, izboljšali svoje veščine in sposobnosti.

Tako kot ves naš svet tudi tehnologija obstaja in se razvija na podlagi zakonov. Razvoj zakonov za razvoj tehničnih sistemov poteka že kar nekaj časa. Prvo delo o zakonih razvoja tehnologije je napisal Georg Hegel v odstavku »Sredstva« dela »Znanost logike«. "Mehanska in kemična tehnologija služita človeškim namenom, ker je njen značaj (bistvo) v tem, da jo določajo zunanji pogoji (naravni zakoni)." Leta 1843 je W. Schultz opisal prototip zakona o popolnosti delov sistema. To je napisal "Lahko narišete črto med orodjem in strojem: lopato, kladivo, dleto itd., Sistemi vzvodov in vijakov, za katere je, ne glede na to, kako spretno so izdelani, gonilna sila človek. .vse to ustreza konceptu orodja; Medtem je treba plug z gonilno silo živali, mline na veter uvrstiti med stroje" Malo kasneje sta nekatere zakone tehnološkega razvoja opisala K. Marx in F. Engels. K. Marx je te zakone opisal v razdelku »Razvoj strojev«, »... razlika med orodjem in strojem je ugotovljena v tem, da je pri orodju gonilna sila oseba, gonilna sila stroja pa je naravna sila, drugačna od človeška moč, na primer žival, voda, veter itd.« nekaj dodatni materiali je mogoče najti v delih F. Engelsa o zgodovini razvoja vojaške opreme in vojskovanja. To so dela iz let 1860–1861, zlasti: »O napuščenem topu«, »Zgodovina puške«, »Obramba Britanije«, »Francoska lahka pehota« itd. Določen prispevek k razumevanju tehnologije in njenih zakonitosti je bilo ustvarjanje "filozofije tehnologije". Ta izraz je uvedel nemški znanstvenik Ernest Kapp. Leta 1877 je objavil knjigo "Osnovne linije filozofije tehnologije". Glavni razvoj tega gibanja je potekal v začetku 20. stoletja. V bistvu razvoj filozofija tehnologije» so preučevali nemški znanstveniki F. Dessauer, M. Eyth, M. Schneider in drugi. V Rusiji je to temo razvil P.K. Engelmeyer. Leta 1911 je izdal knjigo "Filozofija tehnologije". Vsa ta dela so obravnavala teoretično in socialne težave tehnologija in tehnični napredek. Z zgodovino tehnike, klasifikacijo in opredelitvijo tehnoloških pojmov se je ukvarjalo veliko znanstvenikov. različne države K. Tussman in I. Muller (v Nemčiji), V.I. Svidersky, A.A. Zvorykin, I.Ya. Zvezniki, S.V. Šuhardina (v Rusiji) itd. Leta 1962 je izšlo temeljno delo o zgodovini tehnike.

Vendar se znanost o zakonih tehnologije šele začenja pojavljati. In prva faza je seveda povezana z oblikovanjem in utemeljitvijo hipotez o zakonih strukture in razvoja tehnologije. Danes še ni dovolj utemeljenih splošno sprejetih posameznih zakonov tehnologije in še ni niti hipotez o popolnem zaprtem sistemu njihovega sistema. Vzpostavitev takšnega sistema, pa tudi utemeljitev posameznih zakonov, je eden najpomembnejših trenutnih trendov. temeljne raziskave povezanih s tehničnim znanjem in splošno teorijo oblikovanja. Ta smer čaka na svoje navdušene raziskovalce.

Vendar pa za razliko od nedavnega danes že obstajajo teoretični in metodološki razvoj po zakonitostih in zakonitostih tehnologije, ki so zelo zanimive za praktično uporabo. Zakoni tehnologije, pa tudi bolj posebni in lokalni zakoni, imajo lahko večplastno uporabo v inženirski ustvarjalnosti. Prvič, na podlagi zakonov in zakonitosti tehnologije je mogoče razviti najučinkovitejšo metodologijo in metode inženirske ustvarjalnosti. Drugič, povezovanje zakonov in vzorcev s posebnim razredom tehničnega predmeta nam omogoča, da določimo najbolj strukturne lastnosti, videz in značilnosti tehničnega predmeta v naslednjih generacijah.

To delo bo preučilo najosnovnejše zakonitosti, ki so bile potrjene v praksi, na podlagi katerih je mogoče analizirati obstoječe tehnične objekte in z določeno stopnjo verjetnosti oblikovati nadaljnji razvoj posameznih strojev in mehanizmov.

Preden preidemo neposredno na same zakone, moramo dati natančna definicija tehničnih predmetov, opisanih v teh zakonih, in zakon definirajo kot koncept.

1. Pojmi in definicije

Tehnologija (grško "techne" - obrt, umetnost, veščina).

Definicije tehnologije lahko združimo v tri glavne skupine. Lahko jih predstavimo na naslednji način: tehnologija kot umetni materialni sistem; tehnologija kot sredstvo dejavnosti; tehnologija kot določene metode dejavnosti.

Prvi pomen (tehnologija kot umetni materialni sistem) osvetljuje enega od vidikov obstoja tehnologije in jo uvršča med umetno materialno tvorbo. Niso pa vse tvorbe umetnega materiala tehnologija (na primer izdelki vzreje, ki imajo naravno strukturo). Bistvo tehnologije torej ni izčrpano s takšnimi opredelitvami, saj se tehnologija ne razlikuje od drugih umetnih materialnih tvorb.

Tudi drugi pomen je nezadosten. Tehnologija se razlaga kot delovno sredstvo, proizvodno sredstvo, orodje itd. Včasih je tehnologija opredeljena kot sredstvo in kot orodje. Vendar to ni pravilno, saj oba pojma ležita na isti ravni obravnave in so delovna sredstva širši pojem v odnosu do orodja.

Tretji poudarjeni pomen je tehnologija kot določene metode delovanja. Toda to bistvo bolj ustreza konceptu " postopek«, ki pa je element tehnologije.

Tehnični objekt. Pojem "tehnični predmet" pomeni tehnični pojav, ki ima vse glavne značilnosti splošni razred tehnično izobraževanje. Ločen tehnični objekt je najpopolnejša posamezna celica tehničnega sveta.

Tehnični predmeti so torej takšne formacije, ki v funkciji sredstva človeške dejavnosti združujejo glavne vidike človekove dejavnosti (materialne, znanstvene, umetniške). Vse druge tvorbe obstajajo razmeroma neodvisno in tvorijo sorodne pojave, ki predstavljajo ločene dele celote. Ti vključujejo: pojave človekovega duhovnega življenja; umetniška dela; uporabljene nespremenjene naravne oblike; tehnični sistemi, ki so umetne narave, vendar ne opravljajo integralne družbene funkcije.

Najbolj podroben opis tehničnega predmeta je podal V.V. Češev. Piše: »... se tehnični predmet pojavi v obliki določenega niza elementov, v obliki določene materialne strukture. ...predstavlja posebno »smiselno obliko« manifestacije nekega zakona narave in jo je treba opisati s tehničnimi lastnostmi, ki jih izkazuje pri praktični uporabi na proizvodnem (ali katerem koli drugem) področju dejavnosti, prav tako pa mora biti po svoji notranji vsebini opisan kot proces, ki ga določa naravni zakon. Z opisom tehnične naprave z nizom tehničnih in naravnih lastnosti dobimo posplošeno predstavo o tehničnem objektu.«

Stroj (iz lat. stroj- naprava umetnega izvora(nabor enot ali naprav).

Stroj je naprava za izvajanje koristno delo ali pretvorbo energije. Stroji, v katerih se energija pretvarja v mehansko delo, ki se porabi za poganjanje strojnih orodij, se imenuje strojni motorji , s pomočjo katerih se spremeni oblika, lastnosti, položaj, stanje določenih materialov ali predmetov, se imenujejo strojna orodja (npr. stroj za rezanje kovin). "Idealni avto" je abstrakten standard, v realne razmere nedosegljivo in zanj so značilne naslednje okoliščine:

Vsi deli idealnega stroja ves čas nosijo uporabno konstrukcijsko obremenitev.

Material "idealnega stroja" deluje tako, da se izkoristijo njegove lastnosti na najboljši možen način, na primer, kovinski deli delujejo samo na napetost, leseni deli delujejo samo na stiskanje itd.

Za vsak del "idealnega stroja" najbolj ugodno zunanje razmere(temperatura, tlak, narava gibanja zunanjega okolja itd.).

Če se "idealni stroj" premika, potem teža, prostornina in površina tovora sovpadajo ali skoraj sovpadajo s težo, prostornino in površino samega stroja.

»Idealni stroj« je sposoben spreminjati svoj namen (v mejah svoje glavne funkcije).

Čas med popravili delov je enak življenjski dobi celotnega »idealnega stroja«.

S primerjavo "idealnega stroja" z idejo izuma lahko ocenimo splošno doseženo raven v določeni veji tehnologije in kakovost najdene ideje.

Mehanizem je skupek teles (običajno strojnih delov), ki drug drugemu omejujejo svobodo gibanja z medsebojnim uporom. Mehanizmi služijo za prenos in transformacijo gibanja. Kot pretvornik gibanja mehanizem spreminja hitrost ali trajektorije ali oboje. Pretvarja hitrosti, če pri znani hitrosti enega od njegovih delov drugi del naredi gibanje, podobno gibanju prvega, vendar z drugačno hitrostjo. Mehanizem preoblikuje pot, če medtem ko ena od njegovih točk opisuje znano pot, druga opisuje drugo določeno pot.

Oblikoval je zakone razvoja tehničnih sistemov, katerih poznavanje pomaga inženirjem napovedati načine možnih nadaljnjih izboljšav izdelkov:

Zakon povečevanja stopnje idealnosti sistema.
Zakon razvoja tehničnih sistemov v obliki črke S.
Zakon dinamizacije.
Zakon o popolnosti delov sistema.
Zakon pretoka energije.
Zakon naprednega razvoja delovnega telesa.
Zakon prehoda "mono - bi - poli".
Zakon prehoda iz makro na mikro raven.

Najpomembnejši zakon je idealnost sistema - eden od osnovnih konceptov TRIZ-a.

Opis zakonov

Zakon povečevanja stopnje idealnosti sistema

Tehnični sistem se v svojem razvoju približuje idealnosti. Ko je dosežen ideal, mora sistem izginiti, vendar mora svojo funkcijo opravljati še naprej.

Glavni načini, kako se približati idealu:

povečanje števila opravljenih funkcij,
"zrušiti" v delovno telo,
prehod v nadsistem.

Pri približevanju idealu se tehnični sistem najprej bori s silami narave, nato se jim prilagaja in jih nazadnje uporabi za svoje namene.

Zakon razvoja tehničnih sistemov v obliki črke S

Razvoj mnogih sistemov je mogoče predstaviti s krivuljo v obliki črke S, ki prikazuje, kako se hitrost njegovega razvoja spreminja skozi čas. Obstajajo tri značilne stopnje:

"otroštvo". Ponavadi traja precej dolgo. V tem trenutku poteka projektiranje sistema, izpopolnjevanje, izdelava prototipa in priprava na serijsko proizvodnjo.
"cvet". Hitro se izboljšuje, postaja močnejši in produktivnejši. Stroj je serijsko izdelan, njegova kakovost se izboljšuje, povpraševanje po njem pa narašča.
"starost". Po določeni točki postane sistem vse težje izboljšati. Tudi veliko povečanje proračunskih sredstev ne pomaga malo. Kljub trudu oblikovalcev razvoj sistema ne dohaja vedno večjih potreb ljudi. Zastaja, zaznamuje čas, spreminja zunanje obrise, a ostaja takšna, kot je, z vsemi svojimi pomanjkljivostmi. Vsi viri so končno izbrani. Če v tem trenutku poskušate umetno povečati kvantitativne kazalnike sistema ali razviti njegove dimenzije, pri čemer zapustite prejšnje načelo, potem sistem sam pride v konflikt z okoljem in ljudmi. Začne delati več škode kot koristi.

Kot primer razmislite o parni lokomotivi. Na začetku je bila precej dolga eksperimentalna faza s posameznimi nepopolnimi primerki, katerih uvajanje je poleg tega spremljal odpor družbe. Sledil je hiter razvoj termodinamike, izboljšanje parnih strojev, železnice, servisa – in parna lokomotiva je dobila javno priznanje in vlaganje v nadaljnji razvoj. Nato so kljub aktivnemu financiranju nastopile naravne omejitve: omejevanje toplotne učinkovitosti, konflikt z okoljem, nezmožnost povečanja moči brez povečanja mase – posledično pa se je v regiji začela tehnološka stagnacija. In končno so parne lokomotive zamenjale varčnejše in zmogljivejše dizelske lokomotive in električne lokomotive. Parni stroj je dosegel svoj ideal – in izginil. Njegove funkcije so prevzeli motorji z notranjim zgorevanjem in elektromotorji - sprva prav tako nepopolni, nato pa hitro razvijajoči se in nazadnje dosegli svoje naravne meje razvoja. Potem se bo pojavil še en nov sistem - in tako naprej v nedogled.

Zakon dinamizacije

Zanesljivost, stabilnost in doslednost sistema v dinamičnem okolju so odvisne od njegove sposobnosti spreminjanja. Razvoj in s tem sposobnost preživetja sistema določa glavni indikator: stopnja dinamizacije, to je sposobnost biti gibljiv, prožen, prilagodljiv zunanjemu okolju, spreminjati ne le svojo geometrijsko obliko, temveč tudi obliko gibanja njegovih delov, predvsem delovnega organa. Višja kot je stopnja dinamizacije, širši je obseg pogojev, pod katerimi sistem ohranja svojo funkcijo. Na primer, da bi krilo letala učinkovito delovalo v bistveno različnih načinih letenja (vzlet, križarjenje, let z največjo hitrostjo, pristajanje), ga dinamizirajo z dodajanjem zakrilc, lamel, spojlerjev, sistema za krmiljenje zamaha itd.

Drugi primeri:

Odpor proti gibanju pluga se zmanjša za 10-20-krat, če njegov lemež vibrira z določeno frekvenco, odvisno od lastnosti tal.
Žlica bagra, ki se je spremenila v rotacijsko kolo, je rodila nov visoko učinkovit rudarski sistem.
Avtomobilsko kolo iz trdega lesenega diska s kovinskim robom je postalo gibljivo, mehko in elastično.

Zakon o popolnosti delov sistema

Prenos- element, ki prenaša energijo iz motorja v delovni element s transformacijo njegovih kvalitativnih lastnosti (parametrov).

Delovno telo- element, ki prenaša energijo na predmet, ki se obdeluje, in opravlja zahtevano funkcijo.

Nadzorno orodje- element, ki uravnava pretok energije v dele tehničnega sistema in usklajuje njihovo delovanje v času in prostoru.

Pri analizi katerega koli avtonomno delujočega sistema, pa naj bo to hladilnik, ura, TV ali pero, lahko te štiri elemente vidite povsod.

Rezkalni stroj. Delovno telo: rezkar. Motor: elektromotor stroja. Vse, kar je med elektromotorjem in rezalnikom, lahko štejemo za prenos. Krmilna sredstva - človeški operater, ročaji in gumbi ali programsko krmiljenje (računalniško voden stroj). V slednjem primeru je programsko krmiljenje "izpodrinilo" človeka operaterja iz sistema.

Zakon energije skozi prehod

Glavni pogoj za učinkovitost tehničnega sistema z vidika prevodnosti energije je enaka sposobnost delov sistema za sprejem in prenos energije.

Impedance oddajnika, podajalnika in antene morajo biti usklajene – v tem primeru sistem vzpostavi način potujočega vala, najučinkovitejši za prenos energije. Neusklajenost vodi do pojava stoječih valov in disipacije energije.

Prvo pravilo energetske prevodnosti sistema

uporabna funkcija, nato pa morajo za povečanje njegove učinkovitosti mesta stika vsebovati snovi s podobno ali enako stopnjo razvoja.

Drugo pravilo energetske prevodnosti sistema

Pri strjevanju se beton sprime z opažem, kasneje pa ga je težko ločiti. Oba dela sta se med seboj dobro ujemala glede na stopnje razvitosti materije – oba sta bila trdna, hrapava, negibna itd. Nastal je normalen energijsko prevodni sistem. Da bi preprečili nastanek, je potrebno največje neskladje snovi, na primer: trdno - tekoče, grobo - spolzko, nepremično - gibljivo. Obstaja lahko več konstrukcijskih rešitev - tvorba vodne plasti, uporaba posebnih drsnih premazov, vibracije opažev itd.

Tretje pravilo energetske prevodnosti sistema

Če elementi med medsebojnim delovanjem tvorijo energijsko prevodni sistem z škodljiva in koristna funkcija, potem morajo biti na mestih stika elementov snovi, katerih stopnja razvoja in fizikalno-kemijske lastnosti se spreminjajo pod vplivom neke nadzorovane snovi ali polja.

Po tem pravilu je večina naprav v tehniki narejenih tam, kjer je potrebno povezovati in odklapljati energijske tokove v sistemu. To so razne sklopke v mehaniki, ventili v hidravliki, diode v elektroniki in še marsikaj.

Zakon naprednega razvoja delovnega telesa

V tehničnem sistemu je glavni element delovno telo. In za normalno opravljanje njegove funkcije mora njegova sposobnost absorbiranja in prenosa energije biti nič manjša od sposobnosti motorja in menjalnika. V nasprotnem primeru se bo bodisi pokvaril ali postal neučinkovit, tako da bo pomemben del energije pretvoril v neuporabno toploto. Zato je zaželeno, da delovno telo v svojem razvoju prednjači pred ostalim sistemom, torej da ima večjo stopnjo dinamizacije v materiji, energiji ali organizaciji.

Izumitelji pogosto delajo napako, ko vztrajno razvijajo prenos in krmiljenje, ne pa tudi delovnega dela. Takšna tehnologija praviloma ne zagotavlja bistvenega povečanja ekonomskega učinka in bistvenega povečanja učinkovitosti.

Produktivnost stružnice in njene tehnične lastnosti so skozi leta ostale skoraj nespremenjene, čeprav so se intenzivno razvijali pogon, prenos in krmiljenje, saj je sam rezkar kot delovno telo ostal enak, torej fiksen monosistem na makro ravni. S pojavom vrtljivih rezil za skodelice se je produktivnost strojev močno povečala. Še bolj se je povečala, ko je bila vpletena mikrostruktura materiala rezila: pod vplivom električnega toka je rezalni rob rezila začel nihati do večkrat na sekundo. Končno je bila zahvaljujoč plinskim in laserskim rezalnikom, ki so popolnoma spremenili videz stroja, dosežena hitrost obdelave kovin brez primere.

Zakon prehoda "mono - bi - poli"

Prvi korak je prehod na bisisteme. To poveča zanesljivost sistema. Poleg tega se v bisistemu pojavi nova kakovost, ki ni bila lastna monosistemu. Prehod na polisisteme označuje evolucijsko stopnjo razvoja, v kateri se pridobivanje novih lastnosti pojavi le s kvantitativnimi kazalci. Razširjene organizacijske zmožnosti razporeditve podobnih elementov v prostoru in času omogočajo popolnejši izkoristek njihovih zmogljivosti in virov okolja.

Dvomotorno letalo (bisistem) je zanesljivejše od enomotornega in ima večjo manevrsko sposobnost (nova kakovost).
Zasnova kombiniranega kolesarskega ključa (polysystem) je privedla do opaznega zmanjšanja porabe kovine in zmanjšanja velikosti v primerjavi s skupino posameznih ključev.
Najboljši izumitelj - narava - je podvojila posebej pomembne dele človeškega telesa: človek ima dve pljuči, dve ledvici, dve očesi itd.
Večslojna vezana plošča je veliko močnejša od plošč enakih dimenzij.

Toda na neki stopnji razvoja se v polisistemu začnejo pojavljati napake. Ekipa z več kot dvanajstimi konji postane neobvladljiva; letalo z dvajsetimi motorji zahteva večkratno povečanje posadke in ga je težko nadzorovati. Zmogljivosti sistema so izčrpane. kaj sledi In potem polisistem spet postane monosistem ... A na kvalitativno novi ravni. V tem primeru se nova raven pojavi le, če se poveča dinamizacija delov sistema, predvsem delovnega telesa.

Spomnimo se istega kolesarskega ključa. Ko je njegovo delovno telo postalo dinamično, tj. čeljusti so postale mobilne, se je pojavil nastavljiv ključ. Postal je monosistem, a hkrati sposoben delati s številnimi standardnimi velikostmi vijakov in matic.
Številna kolesa terenskih vozil so se spremenila v eno premikajočo se gosenico.

Zakon prehoda iz makro na mikro raven

Prehod z makro ravni na mikro raven je glavni trend v razvoju vseh sodobnih tehničnih sistemov.

Za doseganje visokih rezultatov se uporabljajo zmožnosti strukture snovi. Najprej se uporabi kristalna mreža, nato asociacije molekul, posamezna molekula, del molekule, atom in končno deli atoma.

V prizadevanju za nosilnost ob koncu batne dobe so bila letala opremljena s šestimi, dvanajstimi ali več motorji. Potem se je delovni element - vijak - vseeno premaknil na mikro raven in postal plinski curek.

Glej tudi

Su-poljska analiza

Viri

Zakoni razvoja sistemov Altshuller G. S. Ustvarjalnost kot natančna znanost. - M.: "Sovjetski radio", 1979. - Str. 122-127.
"Linije življenja" tehničnih sistemov © Altshuller G. S., 1979 (Ustvarjalnost kot natančna znanost. - M.: Sov. Radio, 1979. Str. 113-119.)
Sistem zakonov razvoja tehnologije (osnove teorije razvoja tehničnih sistemov) 2. izdaja, popravljena in razširjena © Jurij Petrovič Salamatov, 1991-1996

Fundacija Wikimedia.

2010.

Poglejte, kaj so "zakoni razvoja tehničnih sistemov" v drugih slovarjih: ZAKONITOSTI RAZVOJA TEHNIČNIH SISTEMOV (po TRIZ-u)

- – objektivne zakonitosti, ki odražajo pomembne in ponavljajoče se značilnosti razvoja tehničnih sistemov. Vsak od zakonov opisuje določen razvojni trend in kaže, kako ga uporabiti pri napovedovanju razvoja... ... ZAKONITI IN ZAKONITOSTI TEHNIČNEGA RAZVOJA - - zakonitosti in vzorci, ki glede na zgodovinski čas menjave modelov in generacij tehničnih sistemov odražajo in določajo za posamezne podobne tehnične sisteme objektivno obstoječe, stabilne, ponavljajoče se povezave in... ...

Filozofija znanosti in tehnologije: tematski slovar

TRIZ je teorija za reševanje inventivnih problemov, ki so jo ustanovili Genrikh Saulovich Altshuller in njegovi kolegi leta 1946 in prvič objavljena leta 1956, je tehnologija ustvarjalnosti, ki temelji na ideji, da »inventivna ustvarjalnost... ... Wikipedia

Večkrat smo se že obrnili na vzorce razvoja določenih sistemov. Tehnični sistemi niso nobena izjema in v njihovem razvoju je mogoče videti tudi neka stabilna, ponavljajoča se razmerja, ki jih lahko štejemo za naravna. Na razvoj tehničnih sistemov običajno gledamo z različnih zornih kotov. Izberemo pristop, ki temelji na upoštevanju zakonov dialektike in posploševanju empiričnih podatkov o razvoju tehnologije. Oblikujmo številne zahteve za zakone razvoja tehničnih sistemov, ki omogočajo identifikacijo med nešteto drugačna razmerja

- resnično pomemben, stabilen, ponavljajoč se.

1. Zakoni razvoja tehničnih sistemov morajo izražati dejanski razvoj tehnologije in jih je zato treba identificirati in potrditi na podlagi dovolj reprezentativnega obsega patentnih in tehničnih informacij, poglobljene študije zgodovine razvoja različnih tehničnih sistemov. 2. Zakon razvoja je razmerje, ki je bistvenega pomena za razvoj, zato ga je treba identificirati in potrditi na podlagi invencij v zadostni meri.(ne nižje od tretjega), od izuma nižje stopnje praktično ne spremenijo (ali malo spremenijo) izvirnega sistema in ne morejo služiti kot razvojno orodje.

3. Zakon razvoja tehničnih sistemov tvori sistem, za katerega so nadsistem zakoni dialektike, zato ne smejo biti v nasprotju s slednjimi. "Notranja" nasprotja med zakoni (pravilnostmi), ugotovljenimi v skladu s prejšnjimi zahtevami, bi morala nakazovati prisotnost nekaterih drugih, še ne jasnih, pravilnosti, ki "urejajo" razmerje ugotovljenih zakonov.

4. Zakoni razvoja tehničnih sistemov bi morali biti instrumentalni, torej pomagati najti nova specifična orodja za reševanje problemov, napovedovanje razvoja itd. in zagotoviti, da iz njih izhajajo posebni zaključki in priporočila.

5. Vsak identificirani zakon mora dopuščati možnost preizkusa v praksi z uporabo materialov iz patentnega sklada in pri reševanju praktičnih problemov in problemov.

6. Identificirani zakoni in vzorci morajo imeti "odprt" videz, kar pomeni, da morajo omogočati nadaljnje izboljšave, ko se tehnologija razvija in kopičijo novi patentni materiali.

Prvi sistem zakonov za razvoj tehničnih sistemov, ki izpolnjuje zgornje zahteve, je razvil G.S. Altshuller v zgodnjih sedemdesetih. Trenutno se nadaljuje delo za prepoznavanje, preučevanje in razjasnitev zakonitosti razvoja tehničnih sistemov ter testiranje njihove uporabe. Danes je jasno, da poznavanje zakonov razvoja tehničnih sistemov omogoča ne le reševanje obstoječih problemov, temveč tudi napovedovanje pojava novih problemov, napovedovanje razvoja tehnologije veliko natančneje kot tradicionalne metode napovedovanje.

Faze razvoja tehničnih sistemov.

V 19. stoletju nekateri splošni vzorci razvoj različnih bioloških sistemov: rast bakterijskih kolonij, populacije žuželk, teža razvijajoči se plod itd. odvisno od časa. V dvajsetih letih 20. stoletja se je pokazalo, da gredo različni tehnični sistemi v svojem razvoju skozi podobne stopnje. Krivulje, zgrajene v koordinatnih oseh, kjer je navpična številčna vrednost ene od glavnih operativnih karakteristik sistema (na primer hitrost za letalo, moč za električni generator itd.), vodoravna pa je "starost" tehničnega sistema oziroma stroške njegovega razvoja, imenujemo S-oblika (po videz ukrivljen)

Vendar je treba upoštevati, da je taka krivulja neka idealizacija.

Krivulje v obliki črke S so bolj ponazoritev kvalitativnega razvoja tehničnih sistemov.

1. stopnja- "rojstvo" in "otroštvo" tehničnega sistema.

Nov tehnični sistem se pojavi na določeni stopnji razvoja znanosti in tehnologije, ko sta izpolnjena dva glavna pogoja: obstaja potreba po sistemu in obstajajo možnosti za njegovo implementacijo. Ti pogoji praviloma niso izpolnjeni hkrati in običajno eden spodbuja nastanek drugega: potreba, ki jo priznava družba, usmerja prizadevanja znanstvenikov in inženirjev v njeno uresničitev ali pa že ustvarjen sistem odpira nove možnosti za uresničitev.

Okoliščine rojstva novega tehničnega sistema so določene z njegovo stopnjo novost.

Največja novost je pionirski sistem, ki nima analogij, pred nastankom katerega so sledile dolgoletne sanje in prizadevanja človeštva, ki se odražajo v pravljicah (letalo, televizija, radio itd.), ponavljajočih se znanstvenih poskusih, povezanih z dejstvo, da razvoj znanosti in tehnologije še ni dosegel stopnje, potrebne za njen nastanek.

2. stopnja– obdobje intenzivnega razvoja tehničnega sistema. Glavna vsebina te etape je hitra, plazovita, spominjajoča verižna reakcija, razvoj sistema.

Značilna lastnost Na tej stopnji razvoja poteka aktivna širitev novega sistema - "izpodriva" druge, zastarele sisteme iz ekoloških niš, kar povzroča številne modifikacije in sorte, prilagojene različnim pogojem.

Glavno gibalo razvoja na drugi stopnji je družbena potreba, ki se kaže v obliki določenih zahtevkov do sistema.

3-4 stopnje- "starost" in "smrt" tehničnega sistema.

Glavna vsebina stopnje je stabilizacija sistemskih parametrov. Na začetku faze je še opaziti majhen porast, ki pa kasneje izzveni kljub temu, da vloženi trud in denar naraščata. Kompleksnost in intenzivnost znanja sistema se močno povečata, že majhna povečanja parametrov zahtevajo praviloma zelo resne raziskave. Hkrati učinkovitost sistema ostaja visoka, saj se že majhna izboljšava, pomnožena z množično proizvodnjo, izkaže za učinkovito.

Poskusi izboljšave sistema ne glede na stroške vodijo do padca njegove učinkovitosti zaradi nesorazmernosti dosežen učinek naraščajoči stroški in kompleksnost. Na koncu stari, zastareli sistem "umre" in ga nadomesti bistveno nov, naprednejši z novimi možnostmi za nadaljnji razvoj.

Na splošno je bilo za tehnične sisteme ugotovljenih 7 vzorcev njihovega razvoja.

Značilnosti razvoja kompleksnih sistemov.

Vsak od podsistemov, vključenih v sistem, obravnavan ločeno, gre v svojem razvoju skozi vse tri stopnje, ki jih ponazarja krivulja v obliki črke S.

Na splošno je za kompleksen sistem krivulja v obliki črke S integralna, sestavljena iz snopa ločenih krivulj za vsakega od podsistemov. Razvoj sistema običajno omejuje njegov »najšibkejši« podsistem, katerega viri so prvi izčrpani (hitrost eskadrilje je na primer enaka hitrosti njene najpočasnejše ladje). Podsistem, ki je izčrpal svoje vire, postane zavora celotnega sistema, nadaljnji razvoj pa je možen šele po zamenjavi »ukrivljenega« podsistema.

primer:

V razvoju letala je bilo več takih "ovinkov". Prvi je bil v dvajsetih letih, ko so bile izčrpane možnosti za razvoj aerodinamičnega koncepta letala - dvokrilca z oporniki ali oporniki s fiksnim podvozjem in odprto pilotsko kabino. Nov koncept (enokrilno letalo z izvlečnim podvozjem, z zaprto pilotsko kabino in propelerjem s spremenljivim korakom) je omogočil močno povečanje hitrosti letenja, vendar je v štiridesetih letih dosegel novo mejo - neučinkovitost propelerja pri hitrosti 700 kilometrov na uro. Ta omejitev je bila povezana z nepopolnostjo zasnove kril in je bila v poznih štiridesetih letih premagana s prehodom na strešno krilo.

2. Izrinjanje ljudi iz tehničnega okolja.

V procesu razvoja tehničnega sistema se človek postopoma izpodriva iz njega, to pomeni, da tehnologija postopoma prevzema funkcije, ki jih je prej opravljal človek, in se tako približuje celovitemu (brez človeškega sodelovanja) sistemu.

Funkcija usmerjanja delov med žigosanjem, ki jo zlahka opravi neusposobljen delavec, je za robota težavna. Po drugi strani pa lahko stroj uporablja prednosti "stroja" - visoko hitrost in natančnost gibanja, razvija velike sile in deluje v okoljih, ki so človeku nedostopni. Zato je premik osebe iz tehničnega sistema zelo pogosto povezan s prehodom na nove principe delovanja in nove tehnologije.