2ИТб_2_Триз_Эволюция_Велосипед_Филиппов_Д_А_

1.

Эволюция системы
Автор курса:
Филиппов Дмитрий Александрович
студент 3-его курса
09.03.02 – Информационные системы и технологии

2.

01
Теоретическая часть
2/29

3.

Исследуемая система: Велосипед
Рабочее определение
• Велосипе́д (стар. фр. vélocipède, от лат. vēlōx «быстрый» и pes «нога») — колёсное
транспортное средство (или спортивный снаряд), приводимое в движение мускульной
силой человека через ножные педали или (крайне редко) через ручные рычаги. Наиболее
распространены двухколёсные велосипеды, но существуют также конструкции с тремя и
более колёсами. Стал использоваться как средство передвижения ещё до широкого
распространения городского общественного транспорта, в том числе автобусов,
троллейбусов и трамваев. Также популярен среди туристов и в спортивных целях. В
современном мире также используют электропривод для увеличения области
использования велосипеда.
3/29

4.

Функции и основные параметры
Функция: перевозка людей или грузов
Параметры:
Вес (кг)
Скорость (км/ч)
Сложность управления (у.е.)
Комфорт (у.е.)
Прочность (Н/мм²)
Надёжность (%)
Универсальность (у.е.)
Функциональность (у.е.)
Эффективность (Вт/кг)
Стоимость (Рубли)
4/29

5.

Исторически первая система
Прототип: Дрезина Карла фон Дреза (1817 год).
Описание: деревянная конструкция без педалей, управляемая отталкиванием ногами
от земли.
Недостатки: низкая скорость, неудобство управления.
5/29

6.

02
Противоречия
6/29

7.

Первое противоречие
Что хочет общество?
Увеличить скорость передвижения и улучшить управляемость.
Техническое противоречие:
При увеличении скорости недопустимо уменьшается устойчивость.
Комментарий: люди хотят быстро ездить, но не все могут справиться со скоростью.
7/29

8.

Инструменты ТРИЗ
1. Принцип «Разделение»: Можно было бы добавить дополнительные механизмы или
изменить конструкцию для лучшего контроля скорости и управления. Произошла
первая итерация ТРИЗ-эволюции и переход к новой версии дрезины – велосипед с
педалями.
8/29

9.

Первый этап эволюции системы: велосипед
В 1860-х годах Пьер Мишо и другие изобретатели
добавили педали на переднее колесо, что позволило
значительно увеличить скорость и улучшить
управляемость. При этом увеличился вес и
сложность конструкции и велосипед становился
менее удобным для длительных поездок.
9/29

10.

Схема эволюции системы
10/29

11.

Второе противоречие
• Что хочет общество
Сделать велосипед более быстрым.
• Техническое противоречие:
При увеличении скорости недопустимо возрастает вес.
• Комментарий: при увеличении скоростных качеств, вес и сложность конструкции
увеличивается.
11/29

12.

Инструменты ТРИЗ
40. Принцип «Применения композиционных материалов»: можно использовать более
лёгкие и прочные материалы, такие как алюминий и сталь, что приведёт к снижению
веса конструкции.
12/29

13.

Второй этап эволюции системы: велосипед
Теперь рама стала лёгкой
алюминиевой и литой, что
недопустимо уменьшает её прочность.
13/29

14.

Схема эволюции системы
14/29

15.

Третье противоречие
• Что хочет общество
Чтобы увеличился комфорт при езде
• Техническое противоречие:
При добавлении цепной передачи от педалей на заднее колесо, недопустимо
снижается время эксплуатации цепи.
• Комментарий: комфорт увечился, но из-за этого появляется износ цепи и
увеличилась сложность конструкции и обслуживания, что привело к
уменьшению надёжности.
15/29

16.

Инструменты ТРИЗ
33. Принцип «однородности»: использование более прочных материалов для
цепей, таких как сталь с улучшенными характеристиками для увеличения
ресурса цепи.
16/29

17.

Третий этап эволюции системы: велосипед
В 1870-х годах появилась цепная передача,
которая позволила передавать движение от
педалей на заднее колесо, что значительно
улучшило эффективность и комфорт.
17/29

18.

Схема эволюции системы
18/29

19.

Четвёртое противоречие
• Что хочет общество
Чтобы была возможность езды по сложным маршрутам
• Техническое противоречие:
При добавлении универсальности, недопустимо увеличивается вес.
• Комментарий: велосипед будет подходить как для асфальтированных дорог,
так и для бездорожья.
19/29

20.

Инструменты ТРИЗ
25. Принцип «самообслуживания»: внедрение гидравлических и воздушных
амортизаторов с автоматической настройкой жесткости, позволяет уменьшить
необходимость в регулярном обслуживании и улучшает эффективность
системы амортизации.
20/29

21.

Четвёртый этап эволюции системы: велосипед
В 1980-х годах появились велосипеды с
амортизаторами, что обеспечило
значительно улучшенное комфортное
катание, особенно на пересечённой
местности. Амортизаторы стали
стандартным элементом в конструкции
горных велосипедов.
21/29

22.

Схема эволюции системы
22/29

23.

Пятое противоречие
• Что хочет общество
Чтобы ехать без прикладывания усилий
• Техническое противоречие:
При добавлении электромотора, недопустимо увеличивается цена.
• Комментарий: Добавление электромотора добавляет сложность с его
обслуживанием и увеличивает его цену.
23/29

24.

Инструменты ТРИЗ
27. Принцип «дешевой недолговечности взамен долговечности»:
использование более дешевых и эффективных аккумуляторов и легких
конструкций, таких как углеродные волокна для рамы.
24/29

25.

Пятый этап эволюции системы: велосипед
Эволюция велосипеда привела к созданию
электровелосипеда, который сочетает
традиционное велосипедное управление с
тягой электромотора.
25/29

26.

Схема эволюции системы
26/29

27.

Системный оператор: система-антисистема
27/29

28.

Заключение
В процессе эволюции велосипеда решались важнейшие инженерные
проблемы: управление, скорость, удобство и надёжность. Велосипед
продолжает развиваться, и перспективы связаны с улучшением материалов и
технологий.
28/29

29.

Спасибо за внимание
Контакты: [email protected]
29/29