АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ СИСТЕМА?

Момент рождения новой технической системы - самый ответственный во всей ее "жизни". При образовании системы отдельные элементы объединяются в единое целое и появляется новое (системное) свойство, не сводящееся к свойствам отдельных элементов. Так система "самолет" обладает свойством летать, которым ни один из элементов не обладает. Но таким свойством не обладает и простая сумма тех же элементов, так как для создания системы нужна особая совокупность взаимосвязанных элементов. Подбор и взаимосвязывание элементов должны осуществляться целенаправленно. Только тогда можно ожидать появления системного свойства (сверхсвойства, т.е. неожиданной весомой добавки к сумме свойств элементов). По каким же правилам должна "складываться" система?
Выявлено три простых закона, определяющих момент рождения и выживания ТС. Рассмотрим первый из них - закон полноты частей системы: необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.
Каждая ТС должна включать четыре части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления.
Для синтеза ТС необходимо наличие этих четырех частей и их минимальная пригодность к выполнению функций системы. Если хотя бы одна часть отсутствует, то это еще не ТС, если хотя бы одна часть неработоспособна, то ТС не "выживает".

Это определение ТС шире, чем понятие веполя. Веполь - модель минимальной ТС, в которой отражается "борьба" и взаимодействие веществ и полей (этого достаточно лишь для нахождения идеи ответа). Реальные же ТС должны двигаться, обрабатывать изделия или информацию, преобразовывать энергию и т.д., поэтому при переходе от модели к натуральной системе требуется введение дополнительных элементов.
Все первые ТС развились из орудий труда: требовалось увеличение полезной функции рабочих процессов, а человек не мог обеспечить нужную мощность. Тогда сила человека заменялась двигателем, появлялась трансмиссия (связь, по которой передается энергия от двигателя на рабочий орган), и орудие труда превращалось в рабочий орган машины. А человек выполнял только роль органа управления.
Например, мотыга и человек - это не ТС. Возникновение ТС связано с изобретением плуга в неолите: плуг (рабочий орган) бороздит землю, дышло (трансмиссия) припрягается к скоту (двигателю), а рукоятью плуга управляет человек (орган управления). Сначала плугом только рыхлили. Факторы внешней Среды (например, параметры почвы: твердость, влажность, глубина) заставляли искать наилучшую форму плуга. Затем увеличилась потребность: для уничтожения сорняков пласт надо не только рыхлить, но и переворачивать. Изобрели отвал (косо поставленная доска, в которую упирается поднятый лемехом пласт и валится набок). Развиваясь, отвал приобретает плавную выгнутую форму (полуцилиндрическую или винтовую). В ХVIII в. появился цельнометаллический плуг, в ХХ в. - трактор и т.д.
Знание закона позволяет безошибочно определить, является ли данная совокупность элементов технической системой. ТС появляется, как только к рабочему органу "пристраиваются" вместо человека трансмиссия и двигатель. Причем двигатель не следует путать с источником энергии (они совпадают, но не всегда) -энергия может поступать также извне (в том числе от человека), в двигателе она преобразуется в нужный для технической системы вид.

Например, лук - это ТС, так как здесь имеются в наличии РО (стрела), Тр (тетива) и Дв (натянутая тетива и согнутая дуга), а человек - источник энергии и орган управления. Заметьте, что один из элементов (тетива) выполняет двойную функцию (Тр и Дв) - эта особенность (совмещение функций) часто встречается на первом этапе развертывания ТС (превращения в сложную систему) и на этапе свертывания ТС (далеко отстоящем от начала этапе "упрощения" системы путем замены подсистем и самой ТС "умным" веществом). О свертывании ТС - речь впереди. А пока приведем примеры частичного совмещения функций элементов ТС: в задаче об измерении высоты пещеры - шарик (Дв), нитка (Тр и РО - измеритель высоты), человек (ОУ); в задаче 6 - сила, ломающая ампулу (ОУ, "включающий" запаховое вещество), запаховое вещество (РО), поток восходящих газов (Тр и Дв), нос человека (изделие, которое "обрабатывается" рабочим органом); в задачах 11, 17, 23, 25 - магнитное поле (Дв), пространство передачи поля (Тр), феррочастицы (РО), человек или автомат (ОУ).
Если в схему включить изделие, то получим полную принципиальную схему работающей ТС:

Пунктиром обведен состав минимальной работоспособной ТС, обеспечивающий ее жизнеспособность.

Следствие из закона 1: чтобы ТС была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой. Быть управляемой - значит менять свои свойства (параметры) так, как это надо тому, кто управляет.
Например, воздушный шар (аэростат) для вертикального подъема - это управляемая ТС, так как с помощью клапана, выпускающего газ из шара, и мешков с песком (балласта) мы можем, хотя и плохо, управлять подъемом и опусканием шара. Но стоит предъявить к шару повышенные требования - попытаться увеличить полезную функцию за счет движения по горизонтали, как шар превратится в неуправляемую ТС. Аэростат останется неуправляемым воздушным поплавком до тех пор, пока в ТС не будет введен дополнительный управляемый элемент, например, двигатель с винтом.

Задача 47. Выхлопные трубы тяжелых автомобилей имеют большой диаметр, поэтому их надо закрывать колпачком во время стоянки для предотвращения попадания в них загрязнений и каких-либо посторонних предметов (в одном фильме мальчишки засунули туда свеклу...). Съемные колпачки быстро теряются, а откидывающиеся под действием выхлопных газов крышки неэффективны, так как шарнир или пружина крепления забивается копотью, грязью и перестают работать. Нужна крышка, работающая с абсолютной надежностью. Ваше предложение?

По вепанализу имеется только вещество (крышка), надо достроить веполь. Причем грех не использовать уже имеющееся бесплатное поле - поток горячих газов. Механическое поле газового потока уже пробовали использовать - не получилось. Значит, есть крышка (В₁) - изделие, которое надо обрабатывать (открывать, закрывать), есть тепловое поле (П_ТЕПЛ. ) - источник энергии от выхлопных газов (В₂). Нет двигателя, трансмиссии, рабочего органа, органа управления. Функция ОУ - давать команду на открытие крышки, когда начинают выходить газы, и закрывать, когда газов нет. Тогда пусть сами газы (факт их появления или отсутствия) и управляют работой системы. А работать система должна от теплового поля. Все замыкается на двигателе, который должен преобразовывать тепловую энергию в механическую (для открывания, закрывания). Задача, в общем-то простая - на достройку теполя, а в теполях всегда используются эффекты преобразования каким-либо веществом тепловой энергии в механическую (см. Указатель эффектов).
Проще всего применить биметаллическую пластинку, которая при нагреве отогнется и откроет крышку, а при охлаждении - закроет. Тогда система будет состоять из теплового поля (ИЭ, ОУ), биметаллической пластинки (Дв, ТР, РО) и крышки (Изд). Можно еще больше свернуть ТС, если использовать нитинол (сплав титана с никелем, обладающий эффектом памяти формы): в системе останется только тепловое поле (ИЭ, ОУ) и крышка из нитинола (Дв, Тр, РО, Изд), скручивающаяся в трубочку (или отгибающаяся) при нагревании и расправляющаяся при остывании.
Любые задачи, легкие и трудные, - это задачи на развитие техники. Поэтому в основе ТРИЗ лежат законы развития технических систем. Знание законов нужно для практического решения задач, чтобы правильно вести анализ в ходе их решения.
Первый закон элементарен и очевиден: любая ТС должна иметь четыре части, все части должны быть работоспособными и хотя бы одна из них - хорошо управляемой. Однако при создании и совершенствовании ТС он часто нарушается. Законы техники, к сожалению, можно нарушать, в отличие, например, от физических законов, нарушать которые невозможно при всем желании, или юридических, нарушение которых наказуемо.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 533 | Нарушение авторских прав