ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ. Источник презентации:

Существуют общие законы развития, являющиеся следствием единства мира. Самые общие из них - законы диалектики: единство и борьба противоположностей; отрицание отрицания; переход количественных изменений в качественные и обратно.

Идею вечного движения и борьбы противоположных начал воплощает известный графический образ Инь-Ян Закон характеризует одно из основных понятий ТРИЗ – противоречие.

Закон единства и борьбы противоположностей заключается в том, что все сущее состоит из противоположных начал, которые, будучи едиными по свое природе, находятся в борьбе и противоречат друг другу (примеры: день и ночь, горячее и холодное, черное и белое, зима и лето, молодость и старость и т. д.). Единство и борьба противоположных начал внутренний источник движения и развития всего сущего.

Суть закона отрицания отрицания заключается в том, что новое отрицает старое и занимает его место, но постепенно уже само превращается из нового в старое и отрицается все более новым. Но повторение каждый раз происходит на более высоком уровне с применением новых элементов, материалов, технологий и т.д. Можно сказать, что процесс развития происходит по спирали. Примеры: 1)Мир - война; 2) Развитие двигателей (движителей) судов: весло (мех.) –> парус (возобновляемый источник энергии) –> ДВС+винт (мех.) –> паруса+солнечные. батареи; 3)смена общественно-экономических формаций (демократия – диктатура); 4)"эстафета поколений"; эволюция рода (дети - частично родители, но уже на новой ступени); 5)смена моды; 6) Шутка «волосатый – лысый): Николай II – Ленин – Сталин – Хрущёв – Брежнев – Андропов – Черненко – Горбачёв – Ельцын - Путин….

Закон перехода количественных изменений в качественные вскрывает общий механизм развития. В процессе развития количественные изменения в системе происходят непрерывно. При достижении определенного предела совершаются качественные изменения. Новое качество ускоряет темпы роста. Количественные изменения при этом совершаются постепенно (эволюционно), а качественные - скачком.

В процессе развития изменение главных параметров системы во времени происходит по S-образной кривой:

Прибыль

Пример 1. Скорость передвижения гребных судов постепенно повышалась за счет увеличения числа весел, но не превышало 7-8 узлов. Скачок в развитии - появление парусных судов. Рост скорости здесь осуществлялся путем увеличения общей площади парусов. Однако самые быстроходные парусные корабли не показывали более уз. В тоже время коммерческие клиперы середины XIX в. развивали до 20 уз. Дальнейшее повышения скорости передвижения и не зависимость его от скорости и направления ветра привело к очередному скачку - появились суда с двигателями. Увеличение скорости хода в этом типе судна происходило путем совершенствования двигателей и замены их на другие типы с большей удельной мощностью. Следующим скачком в развитии судостроения было вынесение водоизмещающей части корпуса судна из воды.

Смена системы может вызывать мощное сопротивление производителей, которые часто продолжают выпускать системы, например, экологически вредные (АЭС, однокорпусные супертанкеры) либо вошедшие в противоречие с возможностями других систем (автомобиль или железная дорога). Так, бывший вице-президент «Дженерал Моторс» Джон де Лориан однажды сказал, что если бы небольшая часть тех средств, которые тратятся на совершенствование двигателей внутреннего сгорания, была направлена на развитие аккумуляторов, то мы давно имели бы экономичный электромобиль. Причем возможно, что здесь наибольшее сопротивление исходит не от производителей автомобилей и двигателей внутреннего сгорания, а от поставщиков нефтепродуктов. С тех пор прошло 25 лет!

Законы развития систем - это основанные на анализе опыта принципы развития, описывающие переход систем из одного конкретного состояния в другое и справедливые для всех систем, в том числе технических. ЗРТС являются внешним проявлением своего рода естественного отбора, который идет в мире техники. В конкурентной борьбе побеждают те системы, которые лучше других удовлетворяют требованиям общества. Эти требования, в общем, сводятся к одному: работать как можно лучше, а потреблять ресурсов и производить нежелательных отходов как можно меньше. Поскольку самые различные системы сталкиваются примерно с одними и теми же проблемами, то и методы их решения могут быть общими. Поэтому есть и общие сценарии развития систем. Техника и наука стремительно усложняются. Стремительно происходит дальнейшая специализация и дифференциация знаний. Негативной стороной этих процессов является опасность искажения и подмены позитивных глобальных целей развития систем, разрушение самих критериев оценки прогрессивности или регрессивности создаваемых систем в угоду эгоистическим и корыстным интересам тех или иных производителей продукции или политическим амбициям. Нужно и можно противостоять этим опасным тенденциям. Этому в немалой степени должно способствовать понимание инженерами и учеными стратегических закономерностей развития систем, использование этих закономерностей для целенаправленной разработки систем, отвечающих критериям глобальной полезности.

Законы развития технических систем (ЗРТС) Г. Альтшуллером были сгруппированы в три условные блока: Статика законы, определяющие условия существования, формирования и структуры ТС; Кинематика законы, определяющие развитие вне зависимости от воздействия физических факторов. Важны для периода начала роста и расцвета развития ТС; Динамика законы, определяющие закономерности развития ТС от воздействия конкретных физических факторов. Важны для завершающего этапа развития и перехода к новой системе.

Законы развития технических систем (ЗРТС): 1. Закон полноты частей системы. 2. Закон «энергетической проводимости» системы. 3. Закон согласования частей системы. 4. Закон увеличения степени идеальности системы. 5. Закон неравномерности развития частей системы. 6. Закон перехода в надсистему. 7. Закон увеличения степени динамичности систем 8. Закон перехода с макроуровня на микроуровень. 9. Закон увеличения степени вепольности. Статика Кинематика Динамика

Закон увеличения степени идеальности – главный закон любой системы. Он состоит в том, что развитие всех систем идет по пути роста степени идеальности (техника не может развиваться, не приближаясь к идеалу). Иными словами, развитие есть эволюция в направлении увеличения эффективности. Идеальная техническая система - это система, параметры (вес, объем, площадь и пр.) которой стремятся к нулю, хотя ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Иначе говоря, идеальная система - это когда системы нет, а функция ее сохраняется и выполняется.

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы. Закон полноты частей системы. Каждая техническая система должна включать четыре основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления. К этому можно добавить лишь объединяющую все эти части пятую часть конструкцию (корпус). Закон вытеснения человека из ТС. Закон неравномерности развития частей системы. Развитие частей систем идет неравномерно, и чем сложнее система, тем неравномерное развитие ее частей. Следствия этого закона:

Закон согласования частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование всех частей системы (периодичность функционирования, последовательность и структура взаимодействия), а также согласование системы с внешней средой (надсистемой, подсистемами). Примеры: согласование резьбаы болта и гайки, стандартизация резьба; согласованные действия команды; форма кораблей по технологии "Стелс" так согласована со свойствами излучаемых локаторами радиоволн, чтобы радиоволны отражались куда угодно, но не в сторону приемной антенны. Удочка -> перемёт -> сеть -> кошельковый невод Закон повышения согласованности частей системы.

Закон перехода в надсистему. "Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; причем дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы". ПРИМЕРЫ: Объединение однородных систем: катамаран Объединение альтернативных систем: шуруп + гвоздь = Спиральный гвоздь Объединение систем, родственных по условиям применения: перочинный нож; Смартфон; Многофункциональное устройство. Объединение инверсных систем: Карандаш с резинкой:

Закон повышения динамичности ТС. В процессе развития у систем и их элементов увеличиваются гибкость, динамичность и способность к адаптации. Обычная линейка - Складная линейка - Гибкая мерная лента Указки: простая, телескопическая и лазерная Трактор: новый трактор может выполнять функции экскаватора, бульдозера, погрузчика и тягача

Закон «энергетической проводимости» системы. Каждая техническая система является преобразователем энергии (информации), передаваемой от двигателя через трансмиссию к рабочему органу. Одно важное следствие из этого закона: чтобы часть технической системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую (информационную) проводимость между этой частью и органом управления. Закон повышения проводимости потоков вещества, энергии и информации. Развитие систем идет не только путем повышения проводимости полезных потоков, но и снижения проводимости вредных потоков. Пример: Аналоговый телевизор -> Кабельное TV + Интернет Пример: чайник со свистком: управление – нагрев; обратная связь – свисток.

Закон перехода с макроуровня на микроуровень. Развитие рабочих органов технической системы идет сначала на макроуровне, а в развитой системе на микроуровне. Примеры: развитие компьютеров; развитие движителей (парус – колесо - винт – реактивный движитель (частицы газа)); развитие конструкций и конструкционных материалов (стержни – стекловолокна – нитевидные кристаллы). Закон перехода к управляемым ресурсам и повышения управляемости. Развитие технических систем идет в направлении применения ресурсов с более высоким уровнем организации, например, более управляемых веществ и полей. В процессе развития системы становятся все более управляемыми. Примеры: ГА – автоматизация управления Кондиционер – управляемый микроклимат