Законы развития систем. ТРИЗ. Изд. 2-е, испр. и дополненное

4.1.Применение основных свойств микроструктуры – молекул, атомов, элементарных частиц и т. п.

4.2.Применение вспомогательных для данной системы свойств микроструктуры.

4.3.Применение ненужных для данной системы свойств микроструктуры в качестве нужных.

4.4.Применение вредных для данной системы свойств микроструктуры в качестве полезных.

Развертывание функций может осуществляться и приданием системе более общей функции, включая, в частности, и первоначальную функцию.

Например, функция сверление может быть заменена более общей – делание отверстий или еще более общей – обрабатывание материала или вообще – обработкой, которая подразумевает обработку или преобразование не только вещества, но и энергии и информации.

Приведем примеры развертывания функций.

Пример 5.16.Дуговая сварка

Фрагментарно опишем процесс развертывания функций. Определим свойства системы.

Определим главную функцию дуговой сварки. Дуговая сварка необходима для неразъемного соединения преимущественно стальных металлов (сталей). Следовательно, более общий термин – «сварка». Функция – создание неразъемных соединений, более общая —создание соединений.

Основной характеристикой дуговой сварки является ток. В различных аппаратах дуговой сварки величины тока могут достигать сотен и даже нескольких тысяч ампер.

Вредными свойствами дуговой сварки являются образование брызг, сильный разогрев и, вследствие этого, деформация деталей, выделение вредных газов, озона и ультрафиолетового излучения.

Рассмотрим основные подсистемы аппаратуры для дуговой сварки.

В качестве таких подсистем можно назвать горелку с механизмом подачи электродной проволоки и системой подачи защитного газа, источник тока, систему перемещения электрода и систему управления.

Основными функциями горелки являются подвод тока к проволоке, подача проволоки и защитного газа. Ее недостатки – деформация или проскальзывание проволоки и излишний расход газа.

Источник тока вырабатывает ток. Нежелательный эффект – большие габариты и масса.

Перемещение электрода (горелки) осуществляется с помощью специальной тележки – трактора или робота. Основная функция – перемещение электрода по заданной траектории. Недостатки: малая точность и скорость перемещения.

Основная функция системы управления – управление током и перемещением электрода. Недостатки: низкие быстродействие, точность и динамизм (диапазон и скорость изменения параметров).

Опишем некоторые применения выявленных свойств.

Функция, обратная сварке, – резание. Эта функция выполняется с помощью электрической дуги. Можно использовать сварочный аппарат для выработки электрического тока различной величины. Такой ток имеет множество применений. Аппарат для дуговой сварки можно использовать как источник создания металлических капель, шариков, неровностей на поверхности металла и т. п. Можно разогревать металлические предметы для разнообразных назначений, расплавлять металл, наплавлять новый металл, использовать озон для окислительных процессов, выделять полезные продукты из отработанных газов, использовать ультрафиолетовые лучи, например, для загара, лечения, дезинфекции, освещения и т. п.

Механизм подачи электродной проволоки можно использовать для перемещения любой проволоки, стержней, прутков, проделывания отверстий, создания напряжения и давления, перемещения любых предметов, расплющивания проволоки и придания ей определенной формы и т. п.

Пример 5.17.Двигатель реактивного самолета

Основная его функция – создание тяги. Она осуществляется с помощью струи газа. Нежелательный эффект – прогорание сопла из-за большой температуры струи газа. Покажем некоторые применения этих свойств: очистка взлетных полос от ледяной корки; транспортировка в мощной газовой струе полезных ископаемых в открытых карьерах; реактивный канавокопатель, удешевивший стоимость мелиорации в 15 раз по сравнению с использованием экскаватора; очистка бытовых стоков и воды в замкнутых технологических системах. Грязная вода с большой скоростью проходит под струей раскаленного двигателя. 900-градусный жар мгновенно убивает все микробы. Один реактивный двигатель способен обезвредить и переработать бытовые стоки города со стотысячным населением.

Рассмотрим механизм развертывания функций на примере автопокрышек.

Пример 5.18.Автопокрышка

Основная функция автопокрышки – предохранять камеру от повреждений. Покрышка имеет форму тора, упруга в радиальном и поперечном направлениях, состоит из резины и металлического корда. Покрышки используются как кранцы (амортизаторы) на бортах судов, ограждения автомобильных дорог[287 - А. с. 1 011 700.], берегозащитные сооружения[288 - А. с. 1 222 745.], покрытие откосов гидротехнических сооружений[289 - А. с. 1 312 130.], в дренажных колодцах[290 - А. с. 1 137 150.], как строительные блоки для гаражей, складов, мастерских[291 - А. с. 1 399 418.], для закрывания водоемов, в качестве добавки при изготовлении асфальта и т. д.

5.6. Выводы

К законам изменения функций относятся законы: идеализации, динамизации и согласования функций, а также их свертывания и развертывания.

Изложенные законы позволяют прогнозировать будущие функции и тенденции их изменения. Использование выявленных, таким образом, функций позволяет разработать новые товары и услуги, которых еще не был на рынке.

6. Законы организации систем

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие основных частей системы и минимальная их работоспособность.

    Г. С. Альтшуллер[292 - Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. – М.: Сов. Радио, 1979. – Кибернетика. – С. 123.]

Законы развития систем подразделяются на:

– Законы организации систем.

– Законы эволюции систем.

Законы развития систем

6.1. Введение

Законы организации используются при разработке новых систем и должны служить ориентирами при их работоспособности.

В главе 2 мы уже приводили определение работоспособности.

Работоспособность – это качественное выполнение главной функции системы.

Законы организации технических систем

– закон полнотыи избыточности системы;

– закон проводимостипотоков;

– закон минимального согласования всех элементов системы между собой, с надсистемой и внешней средой.

Структура этих законов представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Структура законов организации технических систем

Рассмотрим каждый из законов.

6.2. Закон полноты и избыточности системы

6.2.1. Закон полноты системы

Необходимым условием принципиальной работоспособности системы является обеспечение ее предназначения и наличие основных работоспособных частей системы.