Законы развития систем

1.

2.

Занятие 12.
•Законы развития систем.
•Линии развития систем.
Курс разработан на основе
программы компании
«Алгоритм», г. Санкт-Петербург и
«МОИТТ», г. Москва (автор мастер ТРИЗ Кудрявцев А.В.)

3.

Разминка. Странные изобретения…

4.

Бесполезные изобретения. Забавное чудачество?
Разминка. Странные изобретения…

5.

Разминка. Странные изобретения…

6.

Разминка. Странные изобретения…

7.

Разминка. Странные изобретения…

8.

Разминка. Странные изобретения…

9.

Разминка. Странные изобретения…

10.

Разминка. Странные изобретения…

11.

Разминка. Странные изобретения…

12.

Разминка. Странные изобретения…

13.

Разминка. Странные изобретения…
13

14.

Разминка. Странные изобретения…
14

15.

Есть ли законы творения рук человеческих?
А. П. Чехов: «Можно собрать в кучу все лучшее, созданное художниками во все века, и пользуясь
научным методом, уловить то общее, что делает их похожими друг на друга и что обуславливает их
ценность. Это общее и будет законом. У произведений, которые зовутся бессмертными, общего очень
много… »
(из письма А. С. Суворину от 03.11.1888г)
Археологов издавна удивляла особенность исторических находок: они находили одни и те же орудия
на всей заселенной территории Земли.
ТРИЗ: у разных групп первобытных людей возникали одни и те же потребности, их реализация
основывалась на одних и тех же предметах природной среды. Одинаковые противоречия между
требованием человека и реакцией среды разрешались одними и теми же способами.

16.

Что такое ЗРТС?
Законы развития технических систем (ЗРТС) - это комплексы
статистически достоверных линий развития, описывающих закономерный
последовательный переход систем из одного конкретного состояния в
другое и справедливых для всех технических систем или их больших
классов.
ЗРТС носят статистический характер, т.е. не обязательны к выполнению.
Они являются внешним проявлением своего рода естественного отбора,
который идет в мире техники.

17.

Разминка. Странные изобретения…
Закон – это описание взаимозависимости изменений характеристик
определённой среды вследствие протекания в ней некоторого процесса.
Закономерность – это упорядоченная совокупность событий,
происходивших в области действия этого закона.

18.

Определения древности
Инженер древнего Рима Витрувий:
«Машина есть деревянное приспособление, которое оказывает большую
помощь при поднятии тяжести».

19.

Определения ТРИЗ
Рабочий орган (РО) – единственная функционально полезная человеку часть
системы, все остальные – вспомогательные.
РО – носитель функции (ГПФ в первую очередь, но и др. полезных функций).
Остальные части ТС «пристроились» для увеличения ГПФ и ПФ.
Структура системы – совокупность элементов и связей между ними, которые
определяются физическим принципом осуществления ПФ.
Структура остается неизменной в процессе функционирования системы.
Элемент – минимальная единица системы, способная к выполнению некоторой
элементарной функции.

20.

Классификация ЗРТС
Г. С. Альтшуллер сформулировал 8 законов развития ТС (книга «Творчество как
точная наука»(М: «Советское радио», 1975 г. стр. 122-127)). Работа Альтшуллера
Г. С. «О ЗРТС», 20.01.1977г
Динамика
Законы сгруппированы в 3 блока:
-статика;
-кинематика;
-динамика;
Кинематика
Статика
Основной закон – идеальность;
остальные 8 законов – конкретное воплощение этого главного закона на разных
стадиях развития ТС.

21. trends guide, С. Ливитин и А. Любомирский

Изобретения в концепции S-кривой
TRENDS GUIDE,
С. Ливитин и А. Любомирский

22.

Статика. Закон полноты частей системы
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является минимальная
работоспособность основных частей ТС.
Частей системы 4:
-двигатель;
-трансмиссия;
-орган управления;
-рабочий орган (инструмент);
Система считается жизнеспособной, если все 4 компонента жизнеспособны в составе
системы (хороший двигатель внутреннего сгорания не может использоваться на подводной
лодке в момент погружения);
Чтобы ТС была управляемой, необходимо и достаточно, чтобы хотя бы одна из её частей
была управляемой.

23.

Статика. Закон энергетической
проводимости
Любая ТС – преобразователь энергии. Отсюда очевидная необходимость передачи энергии от
двигателя через трансмиссию к рабочему органу.
Особое значения приобретают объекты и явления, позволяющие управлять энергией на
выходе из одной части ТС или на входе в другую её часть.
Чтобы часть ТС была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую
проводимость между этой частью и органом управления.

24.

Статика. Закон согласования ритмики
частей системы.
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является
согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности и т.д.) всех частей
системы.

25.

Кинематика. Стремление к идеальности
«Кинематика ТС»
Это законы, определяющие развитие ТС.
Закон увеличения степени идеальности. И=ƩФп / ƩФз
-вытеснение систем (компонентов) - свертывание;
-вытеснение человека из ТС.

26.

Пример. Свертывание мед. иглы
Глубокое свертывание
Набор хирургических
инструментов
Хирургическая игла с
ушком для нити
Игла с прикрепленной
нитью
Нить со
металлизированным
концом
Отсутствие соединения
Последовательное
соединение
Частично свернутая
система
Полностью свернутая
система

27.

Закон неравномерности развития частей
системы
Развитие частей идет неравномерно, причем, чем сложнее система, тем
неравномернее развитие её частей.
Этот закон описывает возникновение противоречий в ТС.

28.

Неравномерность развития – S-кривая
Parameter 2
Parameter 1
По отношению друг к другу MPV могут находиться на разных этапах развития –
неравномерность развития частей системы
Stage 3
2000
t, years
Stage 3
1900
2000
1900
Parameter 4
Parameter 3
1900
Stage 2
t, years
2000
t, years
Stage 1
1900
2000
t, years

29.

Закон неравномерности развития частей
системы – разрешение ТП
Основная идея заключается в следующем. В отличие от обычного железнодорожного колеса новое разделено на две
основные части, способные вращаться независимо друг от друга.
Первая — это упорный диск (номер 2 на рисунке внизу), не позволяющий колёсной паре сойти с рельсов, а вторая —
собственно колесо, несущее нагрузку, а в том случае, если оно используется в локомотиве, ещё и передающее на
путь силу тяги от электромотора (18).
Это колесо само по себе тоже сделано составным. Непосредственно по рельсам катится стальной бандаж (4),
отделённый от ступицы (5) прослойкой (6) из резины или иного упругого материала. (Подробности — в российском
патенте.)
Колесо рельсового транспортного средства, спроектированное Шилером и его коллегами. (иллюстрация с сайта
patent.su).

30.

Закон неравномерности развития частей
системы – разрешение ТП
противоречие:
Количество проволок (ножек) в фильтре должно быть большим, чтобы уменьшить
размер ее ячеек и улавливать мелкие тромбы, и должно быть малым, чтобы не
увеличивать диаметр катетера

31.

Закон неравномерности развития частей
системы – разрешение ТП
Решение: Изготовить ручки фильтра в виде спиралей
New Design
Old Design
8
5

32.

Закон неравномерности развития частей
системы – разрешение ТП
Для раздельного ввода лекарств используют двухлюменный катетер. В случае ввода одного
лекарства пропускная способность такого катетера ниже чем однолюменного.
Как повысить производительность двухлюменного катетера в ситуации использования только
одного просвета?
Каждый канал должен иметь
большую площадь, чтобы
пропускать через себя много
вещества,
НО
он должен иметь малую
площадь, чтобы не увеличивать
наружный диаметр катетера

33.

Закон неравномерности развития частей
системы – разрешение ТП
Канал 1
Промежуточная стенка
Канал 2
Внешняя стенка
Принцип динамизации. Изменить объект так, чтобы его свойства были наиболее
оптимальными для каждого из режимов
Разделительную стенку катетера выполняют в виде изогнутой перегородки. При такой
конструкции промежуточная стенка может свободно распрямляться, увеличивая
проходное сечение канала до максимума .

34.

Кинематика. Закон перехода в НС
Исчерпав возможности развития, ТС включается в НС в качестве
одной из её частей, дальнейшее развитие идет уже на уровне НС.

35.

Кинематика. Закон перехода в НС
Увеличение числа объединенных систем
Пример: Мультифункциональное устройство
Принтер
Копир
Интегрированная система
Факс
Сканнер

36.

Кинематика. Закон перехода в НС
Усиление различий между основными функциями системы,
участвующими в одном и том же процессе
Пример: Средства ухода за волосами
=
+
Шампунь
Кондиционер
Шампунь
- Кондиционер

37.

Законы Развития Технических Систем
Кинематика. Закон перехода в НС
Усиление различий между основными функциями системы,
участвующими в одном и том же процессе
Пример: Эффективность хода парусных кораблей
Паруса на носу и на
корме судна
Паруса на носу и на корме
судна +
четырехугольные паруса
Паруса +
паровая машина
Однородные
системы
Системы со сдвинутыми
параметрами
Конкурирующие системы

38.

Динамика. Переход на микроуровень
«Динамика ТС»
Динамика включает законы, отражающие развитие современных ТС под действием конкретных
факторов.
Законы «статики» и «кинематики» справедливы во все времена применительно к ТС и не только;
«Динамика» отражает развитие ТС именно в наше время – так писал Альтшуллер в своей
работе «О ЗРТС», 1977 г.
Закон перехода с макро–уровня на микро–уровень.
Развитие рабочих органов ТС идет сначала на макро - , затем на микро – уровне.

39.

Динамика. Переход на микроуровень
Линия повышения динамичности – закон перехода на микроуровень
Закономерность развития технических систем, заключается в том, что в процессе развития у
систем и их элементов увеличиваются гибкость, динамичность и способность к адаптации.
Монолит
Шарнир
Простая линейка
Многошарнирное
соединение
Эластичность
Складная линейка
Порошок
Мерная лента
Жидкость
Газ
Лазерная линейка
Поле

40.

Повышение динамичности

41.

Закон повышения степени вепольности
а) невепольные ТС →к вепольным;
б) в веполях развитие идет в направлении перехода от механических колебаний к
электромагнитным;
в) в веполях развитие идет в направлении увеличения дисперсности веществ
(дисперсность — величина, показывающая какое число частиц можно уложить
вплотную в одном метре. Чем меньше размер частиц, тем больше дисперсность);
г) развитие в направлении увеличения числа связей между элементами;
д) развитие в сторону увеличения отзывчивости (см. закон энергетической
проводимости ТС).

42.

Применение ЗРТС – метод контрольных
вопросов
Последовательность вопросов на применение законов (Ю.П. Саламатов «ЗРТС»):
есть ли в ТС сквозной проход энергии?
существует ли хорошая проводимость между частями ТС и ОУ?
какое поле лучше всего проводит вещества в ТС?
можно ли применить более управляемое поле?
какое поле лучше всего использовать для новой ПС – имеющееся или даровое?
42

43.

Применение ЗРТС
Закон согласования ритмики частей системы
(или рассогласование вредной ритмики) исключение вредного резонанса:
1) уклонение от резонанса путем изменения частоты собственных колебаний;
2) организация взаимодействия (взаимонейтрализации) двух и более вредных воздействий;
3) введение второго внешнего действия в противофазе к первому;
4) самонейтрализация вредного действия путем его разделения на 2, сдвига одного из них по фазе и их
столкновение;
5) самонейтрализация вредного действия путем введения дополнительных элементов;
6) ликвидация источника внешнего действия.

44.

Применение ЗРТС
Закон увеличения степени вепольности:
развертывается (усложняется) часть (элемент) веполя, которая испытывает
наибольшие затруднения при выполнении ГПФ системы. Причем «больным» местом
может быть любой элемент или связь в веполе.

45.

Применение ЗРТС
Закон перехода с макро на микроуровень.
Иными словами, вместо колёс, волов, шестеренок должны работать молекулы, атомы, ионы…., которые
легко управляются с помощью физико – химических эффектов.
Возможны три линии перехода с макро на микро:
Увеличение степени дробления вещества и объединение дробных частей в новую систему;
Увеличение степени дробления «смеси» вещества с пустотой (например переход к КПМ)
Замена вещественной части системы на полевую
(переход: вещество → вещество + поле → поле)

46.

Пример: броня
направление эволюции

47.

Пример: жидкая броня (микроуровень)
Жидкая броня - уникальный материал, так называемый "smart material", представляет
собой специальный гель из твердых наночастиц и жидкого наполнителя.
Состояние покоя
Небольшие сдвиговые
напряжения
направление увеличения нагрузки
Большие сдвиговые
напряжения

48.

Разминка
Убийца приговорен к смертной казни. Он должен выбрать одну из
трех комнат: в первой бушуют пожары, вторая полна убийц с
заряженными ружьями, а в третьей много львов, которые не ели
3 года.
Вопрос: какая комната будет самой безопасной?

49.

Разминка
Почему птицы для отлета осенью выбирают холодный день, а
весной прилетают обязательно в теплый?

50.

Разминка
Один известный фокусник заявил, что может поставить бутылку в
центре комнаты и вползти в неё. Как он сможет это сделать?...

51.

Иерархия ЗРТС
Закон развития по Sобразной кривой
Закон повышения идеальности
Закон перехода в
надсистему
Закон повышения
полноты частей
системы
Закон повышения
согласованности
Закон вытеснения
человека
Закон повышения
управляемости
Закон повышения
динамичности
Закон повышения
свернутости
Закон
оптимизации
потоков
Закон неравномерного развития
частей системы
TRENDS GUIDE, С. Ливитин и А. Любомирский

52.

Линии развития систем – описание
тенеденций
Тенденция 1
Тенденция 2
ЗРТС
Тенденция 3

53.

Линии развития
Тенденции – показывают генеральное направление развития элементов системы
в соответствии с ЗРТС (графически можно изобразить в виде вектора).
Линия развития – конкретизация какой-то тенденции, закономерность процесса.
Это уже «маршрут» с указанием характерных вариантов преобразований ТС
и ее элементов.
Линия 1
Шаг 4
Шаг 3
Шаг 2
Шаг 2
Шаг 3
Линия 2
Шаг 1
Шаг 1
Линия 3
Шаг 1
Шаг 2 Шаг 3
Шаг 4
….

54.

Последовательное расположение линий
Инструмент
Линия 3
Обрабатываемый
объект
Линия 2
Линия 3
Линия 1
Линия 2
Линия 1
Последовательное
расположение линий
развития

55.

Дерево эволюции системы
Линия
1.n.2
Линия 1.2.n
Линия
1
1
Линия 1.n
3
2
1
1
n
Линия 1.i
Линия
1.2.1
4
1
1
Линия
1.1
Линия
1.2.n.n
n
Линия
1.4
3
2
4
3
2
Линия
1.2
1
1
Исходный вариант
преобразования
2
Линия 1.2.i

56.

Дерево эволюции – основной принцип
Каждая ветка дерева – это линия развития одного из элементов системы в соответствии с
определенной объективной тенденцией развития.
В дереве присутствует главное – осевая линия, начинающаяся от исходного варианта системы.
Обрабатываемый
объект
Инструмент

57.

Линии развития ТС
Линия
«моно – би – поли»
Поли-система
Моносистема
Би-система со
сдвинутыми
характеристиками
Би-система
Поли-система со
сдвинутыми
характеристиками
Свернутая
полисистема
57

58.

Линии развития ТС
Линия моно- би- поли – свернутая
система

59.

Линии развития ТС
Линия «развертывание-свертывание»
Свертывание
Развертывание
Полностью свернутая
система – «умное
вещество»

60.

Линия «Дробление веществ и полей»
Монолит
Туман, пар
Газ
Две части
Пена
Плазма
Много частей
Жидкость
Поле
Паста, гель
Вакуум
Гранулы
Порошок
Идеальное
вещество

61.

Линия «Дробление веществ и полей»
61

62.

Линия «Эволюция свойств поверхности»
Гладкая поверхность
Поверхность с особыми свойствами
Рельеф (выступы)
Микрорельеф

63.

Линия «Эволюция внутренней структуры»
Перекликается с «линией увеличения пустотности» по Г.С.
Альтшуллеру.
Сплошная структура
Введение пустоты
Много объемов пустоты
Введение полей и сил
Множество объемов
63

64.

Линия «Геометрическая эволюция»
Эволюция линии
Линия, изогнутая в двух направлениях
Прямая линия
Линия, изогнутая в одном направлении
Сложная линия

65.

Линия «Геометрическая эволюция»
Эволюция поверхности
Сферическая
Плоская
Цилиндрическая
Сложная поверхность

66.

Линия «Геометрическая эволюция»
Эволюция объема
Сфера
Призма
Бочкообразные
ролики
Цилиндр
Сложная объемная
структура

67.

Линия «Динамизация»
Два
шарнира
Жесткая
связь
Один
шарнир
Сферический
шарнир
Гибкие связи
Части, связанные полем
Несколько сферических шарниров

68.

Линия «Повышение управляемости»
Полуавтоматическое
управление
Автоматическое
управление
Ручное управление
Удаленное полуавтоматическое управление

69.

Правила построения Дерева эволюции
Дерево эволюции может быть построено как вручную, за счет расклейки множества карточек на большом листе бумаги, так и с помощью компьютера. Эти два
способа не имеют принципиальных различий: просто на большом плакате удобнее охватить одним взглядом все варианты исследуемого объекта, чем на
экране компьютера.
При построении Дерева эволюции нужно соблюдать следующую последовательность действий:
•Определить ГПФ, выполняемую объектом, для которого мы будем строить Дерево эволюции, а также уяснить и сформулировать его роль при выполнении
данной функции.
•Собрать информацию об аналогичных объектах, которые либо заведомо выполняют такую же роль при реализации этой же элементарной функции, либо
могут быть приспособлены для её выполнения. Сделать короткие описания каждого варианта анализируемого объекта, особо отметив суть преобразования, в
результате которого был получен этот вариант. Найти исходный вариант преобразований исследуемого объекта, наиболее простой с точки зрения
технологической эволюции.
•Выбрать главную линию развития – ствол будущего Дерева. Это может быть любая из линий развития, но удобнее использовать для этого линии, где
преобразования элементов особенно значимы, например, Дробление объектов и веществ или Моно-би-поли (Развертывание). Выстроить главную
линию развития, каркас будущего Дерева, разместив карточки с описанием соответствующих вариантов анализируемого объекта.
•Выстроить линии развития второго порядка, придерживаясь следующего правила: при возможности выстраивать линии динамизации вариантов
преобразований объектов, а если это невозможно, то сначала выстроить линии, позволяющие получить ресурсы для динамизации – Моно-би-поли,
Дробление, Развертывание.
•Проверить возможность построения линий второго порядка, описывающих преобразование формы, поверхности и внутренней структуры объекта. Это линии:
Геометрическая эволюция, Эволюция внутренней структуры и Эволюция свойств поверхности. Для оптимизации структуры Дерева эти линии лучше наносить
на тело только в том случае, когда они отражают преобразования объекта, важные для последующего анализа.
•Проверить возможность построения после линий Моно-би-поли, Дробление, Развертывание линий третьего порядка – Динамизация. Выстроить эти линии в
характерных местах Дерева.
•Выстроить линии Повышение управляемости, располагая их после линий Динамизация. Эти линии следует строить только для характерных и значимых
случаев управляемости. Для всех других случаев управляемость объектов уясняется по аналогии. Выстроить линии Повышения согласования в значимых и
характерных местах Дерева.
•Провести дополнительный поиск информации, дополнить и уточнить структуру Дерева.
69

70.

Успехов в решении творческих задач!

71.

Менеджер проекта Дарья Шавшукова.
телефон +7 (351) 210-02-80,
мобильный +7 (912) 475-52-71,
электронная почта [email protected]
71