Законы развития систем. ТРИЗ. Изд. 2-е, испр. и дополненное. 2. Структура законов развития систем (Владимир Петров)

Содержание

2.1. Введение

2.2. Системность

2.3. Структура законов развития технических систем

2.1. Введение

Развитие любых объектов материального мира, природы, различных областей знаний, деятельности и мышления происходит по своим определенным законам.

Законы носят объективный характер, выражая реальные отношения вещей, а также их отражение в сознании.

Законы развития систем могут быть:

– всеобщие – это универсальные законы, справедливые для любой системы независимо от ее природы, вследствие единства материального мира. Самые общие из них – законы диалектики и закон S-образного развития;

– общие, присущие для достаточно широкого класса систем, например, искусственных систем;

– специальные, характерные для конкретного класса систем, например, технических систем.

Структура законов развития представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Структура законов развития

Наиболее общие из законов диалектики следующие:

– закон перехода количественных изменений в качественные;

– закон единства и борьбы противоположностей;

– закон отрицания отрицания;

Всеобщие законы развития систем будут изложены в главе 3.

Законы развития потребностей определяют тенденции их изменения. Это необходимо для определения функций и систем, с помощью которых можно удовлетворить возрастающие потребности. Эти законы могут использоваться для прогнозирования новых потребностей. Они будут рассмотрены в главе 4.

Законы развития потребностей включают:

– закон идеализации потребностей;

– закон динамизации потребностей;

– закон согласования потребностей;

– закон объединения потребностей;

– закон специализации потребностей.

Идеализация потребностей проводится путем их динамизации, объединения или специализации и последующего согласования

(рис. 2.2).

Рис. 2.2. Структура законов развития потребностей

Законы изменения функций описывают тенденции их изменения. Они связаны с закономерностями развития потребностей, но имеют и свою специфику, например, переход систем к поли-функциональности (многофункциональности – универсальности) или, наоборот, к моно-функциональности (одно-функциональности – специализации). Эти законы будут изложены в главе 5.

Законы изменения функций включат:

– закон идеализации функций;

– закон динамизации функций;

– закон согласования функций;

– закон перехода к моно- или полифункциональности.

Идеализация функций осуществляется их динамизацией и переходом к моно- или полифункциональности и последующим согласованием (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Структура законов изменения функций

Техника развивается в тесном взаимодействии с общественным развитием и экосферой, вследствие чего наблюдаются значительное проникновение и обогащение законов развития общества, природы и техники. Например, развитие техники во многом зависит от потребностей общества и влияет на развитие природы.

В общем виде законы развития искусственных систем должны иметь уровни потребностей, функций и систем247. В качестве систем мы будем рассматривать технические системы, поэтому будем говорить о законах развития технических систем. Схематично это изображено на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схема уровней развития искусственных систем

Законы развития технических систем определяют критерии построения и развития технических систем. Эти законы будут изложены в главах 6 и 7.

Общее направление развития технических систем идет в сторону увеличения степени системности.

2.2. Системность

Понятие системности вытекает из системного подхода.

Системность – это свойство, заключающееся в согласовании всех взаимодействующих объектов, включая окружающую среду.

Такое взаимодействие должно быть полностью сбалансировано.

Объект будет выполнен системным тогда и только тогда, когда он отвечает следующим системным требованиям.

– Система должна отвечать своему предназначению.

– Система должна быть жизнеспособной.

– Система не должна отрицательно влиять на расположенные рядом объекты и окружающую среду.

– При построении системы необходимо учитывать закономерности ее развития.

Системные требования представляют собой составляющие закона увеличения степени системности.

Рис. 2.5. Структура системности

Предназначение системы описывается главной функцией системы, удовлетворяя определенную потребность.

Жизнеспособность технической системы определяется ее работоспособностью и конкурентоспособностью.

Система будут жизнеспособна, если она работоспособна и конкурентоспособна.

Работоспособность — это способность выполнять заданную функцию с параметрами, установленными техническими требованиями, в течение расчетного срока службы248.

Другими словами, работоспособность – это качественное функционирование системы, т. е. качественное выполнение главной функции системы.

К параметрам работоспособности помимо качественного функционирования системы (в том числе надежности и долговечности) можно также отнести эргономические параметры (характеризуют соответствие товара свойствам человеческого организма).

Работоспособность определяется наличием необходимых элементов с требуемым качеством, наличием и качеством необходимых связей между элементами, организацией необходимых потоков с требуемым качеством.

Конкурентоспособность товара – способность продукции быть привлекательной по сравнению с другими изделиями аналогичного вида и назначения, благодаря лучшему соответствию своих качественных и стоимостных характеристик к требованиям данного рынка и потребительским оценкам249.

Конкурентоспособность конкретной системы определяется по сравнению с конкурирующей системой. Конкуренция зависит:

– от количества и качества выполняемых функций;

– стоимости данной системы;

– своевременности ее появления на рынке.

Помимо технических функций следует учитывать также эстетические и психологические.

Один из основных эстетических параметров – это дизайн продукта и упаковки, включая и цветовую гамму.

К психологическим параметрамследует отнести престижность привлекательность, доступность и т. п.

Теперь можно представить более детальную схему структуры системности (рис. 2.6), которая является структурой закона увеличения степени системности.

Рис. 2.6. Структура закона повышения степени системности

Система работоспособна, когда она выполняет главную функцию системы.

Работоспособная система отвечает ее предназначению и имеет определенную структуру.

Структура системы должна выполнять главную, все основные и вспомогательные функции, представляя собой совокупность взаимосвязанных элементов и связей.

Работоспособность зависит не только от структуры системы, но и от свободного прохода необходимых внутренних и внешних потоков.

Потоки могут быть:

– вещественные;

– полевые;

– информационные.

К вещественным потокам относятся потоки транспорта в транспортных системах, потоки сыпучих, жидких и газообразных веществ, в частности использующих, трубопроводы, например, пневматическая почта и т. д.

К полевым потокам можно отнести потоки электричества, например, проходящие по проводам, световые потоки, например, по оптоволоконным кабелям, магнитные потоки, различные излучения и т. д.

Информационные потоки могут распространяться различными путями: через печатные материалы, Интернет, радио и телевидение и т. д. Носителями информации является вещество и/или поле (энергия).

Кроме того, потоки могут быть внутренние и внешние.

Потоки осуществляют взаимодействия и выполняют работу.

Внутренние потоки осуществляют воздействия одного элемента системы на другой или их взаимодействие по организованным связям между ними.

Внешние потоки осуществляют взаимодействие системы с надсистемой, окружающей средой и обратное влияние надсистемы и окружающей среды на систему.

Отсутствие учета таких влияний может не только отрицательно сказаться на работоспособности системы, но и вредно влиять на внешнюю среду.

Отсутствие системности

Пример 2.1. Телефон.

Электромагнитное излучение, возникающее при разговоре по мобильному телефону вредно воздействует на окружающую аппаратуру, поэтому в самолетах и в больницах не разрешается разговаривать по мобильному телефону.

Антенны ретрансляторов мобильной связи вредно воздействуют на окружающих.

Пример 2.2. Автомобиль

Машины выбрасывают в атмосферу выхлопные газы, загрязняя окружающую среду.

Дорога вредно воздействует на автопокрышки, истирая их.

Атмосфера вредно действует на кузов автомобиля – появляется коррозия.

Системность так же учитывает и закономерности исторического развития исследуемого объекта. Это последнее требование системности. Оно учитывается при прогнозировании развития объекта исследования путем учета выявленных тенденций исторического и логического развития данного объекта, и учета общих законов развития систем. В результате получают общую тенденцию развития исследуемого объекта и концептуальное представление его следующих поколений.

2.3. Структура законов развития технических систем

Как мы отмечали выше, общее направление развития технических систем идет в сторону увеличения степени системности. Условно назовем это закон увеличения степени системности.

Законы развития технических систем можно разделить на две группы (рис. 2.6):

– законы организации систем (определяющие работоспособность системы);

– законы эволюции систем (определяющие развитие технических систем).

Рис. 2.7. Схема законов развития технических систем

Таким образом, законы организации систем должны обеспечивать требования системности: предназначение и работоспособность. Законы эволюции систем должны обеспечивать другие требования системности: конкурентоспособность, не влиять отрицательно на окружение и учитывать закономерности развития систем.

Законы организации предназначены для построения новой работоспособной системы.

Группа законов организации технических систем включает

(рис. 2.8):

– закон полноты и избыточности частей системы;

– закон проводимости потоков;

– закон минимального согласования.

Рис. 2.8. Структура законов организации систем

Законы эволюции технических систем предназначены для улучшения, совершенствования существующих систем. Они показывают общее направление развития систем и тенденции их изменения.

Законы эволюции технических систем имеют определенную структуру (рис. 2.9).

Каждый из законов эволюции технических систем осуществляется определенными тенденциями (трендами), которые имеют противоположные тенденции – анти-тенденции (анти-тренды). Кроме того, имеются механизмы, осуществляющие закономерности.

Рис. 2.9. Структура закона эволюции систем

В связи с этим практически каждый из законов имеет свою противоположную тенденцию. Особенности применения закона и его противоположности будут описаны ниже при рассмотрении конкретного закона.

Большая часть систем развивается по основным законам (по основным трендам).

Основные из законов эволюции технических систем следующие (рис. 2.10):

– закон увеличения степени идеальности;

– закон увеличения степени управляемости и динамичности;

– закон перехода в надсистему;

– закон перехода на микроуровень;

– закон свертывания;

– закон согласования;

– закон равномерности развития частей системы.

Закон увеличения степени управляемости и динамичности систем имеют подзаконы:

– увеличение степени вепольности;

– увеличение управляемости веществом, энергией и информацией.

Рис. 2.10. Структура законов эволюции технических систем

С учетом анти-тенденций группа законов эволюции технических систем имеет вид (рис. 2.11):

– закон изменения степени идеальности;

– закон изменения степени управляемости и динамичности;

– закон перехода в над- и подсистему;

– закон перехода на микро- и макроуровень;

– закон свертывания – развертывания;

– закон согласования – рассогласования;

– закон равномерности-неравномерности развития частей системы (закон сбалансированного развития систем).

Закон изменения степени управляемости и динамичности систем имеет подзаконы:

– изменение степени вепольности;

– изменение управляемости веществом, энергией и информацией.

Рис. 2.11. Структура законов эволюции технических систем

На рис. 2.12 представлена общая схема законов развития технических систем с некоторыми из механизмов исполнения этих законов.

В следующих главах будет детально описан каждый из законов, тенденций развития и механизмов их исполнения.

Рис. 2.12. Общая схема законов развития технических систем

Общая схема законов развития систем представлена на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Общая схема законов развития систем