Главная    ТРИЗАЛ    7. О системности в ТРИЗ

Исследовательский проект «ТРИЗАЛ»

Паренчик Г.И.

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ТРИЗ

7. О системности в ТРИЗ

Слово «система» (само по себе, в отношении к другим словам, а также в составе сложных слов) в работах Г.С Альтшуллера и других разработчиков ТРИЗ встречается настолько часто (в электронной книге /15/, например, 241 раз), что невольно возникает представление, что это одно из основных понятий теории. Поэтому непонятно, почему само понятие «система» Г.С. Альтшуллер в своих работах до 1987 г. не определил. А также не указал, какое из общеизвестных определений он принял за основу. Аналогично, он не определил и понятие «техническая система», хотя на ее основе не только построил иерархию ТС (/36/, с.с. 40-42), но и сформировал законы их развития (/23/, с.с. 122-127). Возможно, это вызвано тем, что основной упор в ТРИЗ делается на развитие системного мышления (далее в тексте - СМ) решателя (/78/, с. 181-188), для чего в состав АРИЗ еще в 1975 г. был введен так называемый системный оператор (далее по тексту - СО), согласно которому объект из условий задачи считается «исходной системой. Тогда возможна тройная постановка задачи: на уровнях системы, подсистемы и надсистемы. На каждом уровне возможно также превращение задачи в антизадачу» (/78/, с. 187). Затем смысл (девятиэкранной) схемы СО несколько изменился: на каждом уровне рассматривается прошлое, настоящее и будущее состояния системного элемента уровня (/23/, с. 68). Но осталось без изменения содержание центрального экрана СО: то, что изображается на нем, например, перечень элементов, указываемых на шаге 1.1 АРИЗ-85В, сразу же называется системой.
Правилен ли такой подход?

На первый взгляд, - да, поскольку, к какой сфере жизни мы бы не обратились, все, что нам попадается на глаза, с позиции системного подхода (далее - СП) можно назвать системой, - кошку, забор, объект техники, завод и т.п. Да только называние само по себе как таковое ничего не дает, ибо «любое явление, каждый объект является системой лишь тогда, если его можно разбить определенным способом на взаимодействующие и взаимосвязанные части или подсистемы» (/105/, с. 129). Другими словами, кошка только тогда станет для нас (биологической) системой, если мы будем рассматривать ее как единство системы кровообращения, мускульной системы, нервной системы и т.п. В противном случае будет иметь место «переименование» термина (/9/, с. 35/), т.е. просто замена слова «кошка» словом «система», ничего не разъясняющим, а наоборот, - еще более все запутывающим. Потому что «мы попали бы в труднопроходимые семантические дебри, если бы вздумали разбираться в содержании таких понятий, как «организация», «система» «порядок», «целостность», «структура», «элемент»… Даже специалисты в области этих вопросов» (см., например, /106/) «признают, что отмеченные понятия страдают такой «многозначностью употребления», что в научной практике дать в настоящее время их однозначное и достаточно исчерпывающее определение весьма затруднительно» (/107/, с. 207). Тем более что с течением времени первоначально единое системное движение «разделилось на различные направления (общая теория систем, системный подход; системный анализ; философское осмысление системности мира» (/108/, с. 6), в каждом из которых сформировалось свое понимание смысла понятия «система».

Представляется, что для формирования системного видения решателю во всех этих тонкостях разбираться не надо. Но и неправильно называть мышление системным, если не используются в полном объеме все специальные понятия системного описания и анализа объектов. Ведь «понятия «система», «структура», «элемент», «связь» были разработаны в ответ на потребность общества в изучении очень сложных и сверхсложных явлений, таких, как «человеческое общество, органический мир, человеческие языки, технические проекты, движение жидкостей и газов» и т.п. (/105/, с. 129), поскольку эти явления уже невозможно было понять путем простого разложения целого на части и раздельного изучения этих частей. Однако «введенные понятия не заменили ранее использовавшиеся категории «часть» и «целое», а лишь развили их, наполнив новым смыслом: целое перестало быть простой суммой частей, поскольку при СП «взаимоотношения части и целого характеризуются наличием определенных, твердо фиксированных, многосторонних взаимодействий между частями в составе целого, имеющих вид связей» (/107/, с. 208).

Другими словами, различие между целым и суммой частей как системы состоит в наличии системы связей как взаимодействий между этими частями. Именно связи и взаимодействия и были тем таинственным «нечто», которое исчезало при механическом разложении целого на части. Понятие «система» теснейшим образом связано с понятием «структура». Но это - не тождественные понятия. «Как нет единого определения понятия «система», так и нет единого определения понятия «структура». Под структурой понимается либо закон связи между элементами, либо инвариант системы, либо «относительная выделенность в теле его частей и соответствующая ей система. Структура в прямом смысле есть строение системы. … Когда мы говорим о строении какого-либо объекта, то выделяем в первую очередь количество элементов, из которых он состоит, их пространственное расположение и способ, характер их связи. Можно вообще отвлечься от качества элементов, характера их связей и представить себе пространственную конфигурацию, где узловыми точками будут элементы системы» (/108/, с. 68-69). Однако такая схема - слишком формальна, поскольку не учитывает того момента, что «в действительности элементы системы не абстрактные точки, а тоже сложные системы. Взаимодействие элементов в системе осуществляется строго избирательно. Иначе говоря, элемент, входящий в систему, взаимодействует с другими элементами не целиком, а лишь одной или несколькими сторонами» (/108/, с. 69). И чем сложнее элемент, тем сложнее оказывается структура. «Именно в структуре скрыта тайна отличия части от целого, отличия суммы свойств, качеств отдельно взятых элементов, частей от свойств и качеств системы, в которую они входят. Это чрезвычайно важный момент в понимании сущности системы, ее характеристики. Поскольку элементы, входящие в систему, взаимодействуют лишь определенными сторонами, свойствами, функциями, система качественно отличается от суммы качеств составляющих ее элементов. На качество системы влияет не только взаимодействие элементов, но и их пространственное расположение» (/108/, с. 70). Таким образом, именно понятие «структура» отражает форму расположения элементов и характер взаимодействия их сторон и свойств. «Если в определении системы как отграниченного взаимосвязанного множества элементов мы отвлекаемся от характера связей между элементами, то понятие «структура» имеет более глубокое содержание.… Структура - итог движения элементов системы, итог их организации, упорядочения, и в этом смысле она выступает как закон связи элементов» (/108/, с. 71).

Иными словами, только структура - тот уровень рассмотрения системы, на котором логично одновременно говорить как о взаимодействиях, так и о связях между элементами. Но в определении понятия «система», данном Г.С. Альтшуллером с соавторами в 1987 г., взаимодействие между элементами упущено, а рассматриваются только связи и элементы. Похожие определения даются и в работах по ТРИЗ других авторов (таблица 26). Однако ни в одной из них далее не конкретизируется смысл используемых понятий «элемент» и «связь» применительно к ТРИЗ. Более того, не указывается и на необходимость различения понятий «элемент» и «часть». В итоге довольно часто первое понятие подменяется вторым, например: «Мир настолько сложен, что изучить его «в целом, во всех подробностях и сразу» - невозможно, хотя к этому и надо стремиться. Поэтому мир изучают по частям, называя такое изучение анализом (от греч. - «расчленение»). Анализ системы - это изучение её частей и связей между ними (внутренних связей), а также связей между системой и внешним миром (внешних связей)» /109/. Но разве логично сразу же после определения системы как организованного множества элементов менять точку зрения и понимать ее как взаимосвязанное множество частей?

Таблица 26

Автор определенияОпределение понятия "система"Где ссылкаГод
Альтшуллер Г.С. и др."Системой будем называть некоторое множество взаимосвязанных элементов, обладающее свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов"/31/,с. 181987
Саламатов Ю.П."Техническая система - это совокупность взаимосвязанных элементов, обладающая свойствами, не сводимыми к свойствам отдельных элементов, и предназначенная для выполнения определенных полезных функций"./110/, с. 441990
Иванов Г.И."… что такое система в технике? Можно дать такое определение. Система - это комплекс организованных в пространстве и времени взаимосвязанных между собой элементов, необходимых и достаточных для выполнения требуемой функции, которую определяет человек"./111/, с. 271994
Гасанов А.И. и др."Будем считать, что технической системой называется некоторое множество взаимосвязанных элементов, обладающих качественно новым свойством, не сводящимся к свойствам отдельных его элементов"./112/, с. 181995
Меерович И.М."Система - совокупность элементов, предназначенная для выполнения определенной функции и образующая при своем объединении новое свойство, которым не обладают отдельно взятые элементы". /113/, с. 81997
Тамберг Ю.Г."Под термином "система" будем понимать организованное множество элементов любой природы, как-то связанных друг с другом, функционирующее во имя исполнения общих целей. Вообще говоря, любой предмет является системой, так как он состоит из частей, а части взаимодействуют"". /114/2003

Из таблицы 26 видно, что авторы говорят преимущественно о материальных (технических) системах. Такой же вывод следует из замены понятия «элемент» понятием «предмет» в цитате, приведенной в последней строке таблицы, поскольку под предметом обычно понимается «всякая материальная вещь, объект познания» (/41/, с. 474). Это ведет к сужению объема понятия «система», т.к. понятие «элемент любой природы» сводится к понятию «элемент материальной природы». Тем самым из внимания изучающего ТРИЗ «ускользает» существенный момент: система не есть реально существующий объект, это модель, абстракция, «способ использования субъектом свойств материальных объектов и отношений между ними в решении поставленных задач (/32/, с. 51).

К необходимости учета субъекта в определениях понятия «система» в системном движении пришли не сразу. «В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система - это элементы (части, компоненты) и связи между ними.… Так, Л. фон Берталанфи определял систему как «комплекс взаимодействующих компонентов» или как «совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой». …. Затем в определениях системы появляется понятие цель. Вначале - в неявном виде: «система - организованное множество» (через раскрытие понятия организованное). …. Потом - в виде конечного результата, системообразующего критерия, функции,…а позднее - и с явным упоминанием о цели. …. Далее, в определение системы начинают включать, наряду с элементами, связями и целями, наблюдателя, т.е. лицо, представляющее объект или процесс в виде системы. «Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания» (/115/, с.с. 15-18). … «В понятии «система» (как и любой другой категории познания) объективное и субъективное составляют диалектическое единство, и следует говорить не о материальности или нематериальности системы, а о подходе к объектам исследования как к системам, о различном представлении их на разных стадиях познания или создания» (/115/, с. 20).

Иными словами, следует учитывать, что одно определение понятия «система» не может адекватно отразить все стороны рассматриваемой ситуации, поэтому «на разных этапах представления объекта в виде системы, в различных конкретных ситуациях можно пользоваться разными определениями. … Таким образом, при проведении системного анализа нужно, прежде всего, отобразить ситуацию с помощью как можно более полного определения системы, а затем, выделив наиболее существенные компоненты, влияющие на принятие решения, сформулировать «рабочее» определение, которое может уточняться, расширяться или сужаться в зависимости от хода анализа» (/115/, с. 23). Например, в СА - их два: 1) «система есть средство достижения цели»; 2) система есть совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое» (/64/, с.с. 70; 82). Однако дело не в количестве определений понятия «системы», а для чего именно они даются - как база для построения дальнейших моделей или для проформы. Кроме того, представляется существенным и такой момент: следует ли в ТРИЗ в качестве первоначального определения использовать какое-либо уже известное определение системы, или же следует разработать свое, специальное.

Что следует принять во внимание, если мы решим использовать какое-либо уже известное определение понятия «система»? Из истории системного движения известно, что системные исследования проводились в основном для целей научного познания. «Фактически работы в области теоретических основ системных исследований охватывают три проблемы: 1) онтологические основания системных исследований объектов мира, системность как сущность мира: 2) гносеологические основания системных исследований, системные принципы и установки теории познания: 3) методологические установления системного познания». В онтологическом смысле формирование понятия «система» из термина «система» идет через осознание целостности и расчлененности как естественных, так и искусственных объектов. Это и получило выражение в толковании системы как «целого, составленного из частей». … Такой же онтологический оттенок вложил Л. фон Берталанфи в свое определение системы как комплекса взаимодействующих компонентов. … Данный подход предусматривает некую первичную расчлененность целого, составленного в свою очередь из целостностей, разделенных (пространственно) уже самой природой и находящихся во взаимодействии. …. Другое ответвление онтологической линии в XX в. привело к использованию термина «система» не для расчлененного целого, но, напротив, для «целостности, определяемой некоторой организующей общностью этого целого». При таком подходе «лошадь есть система», а системные представления ее - «представления системы, модель системы». Ряд авторов идет дальше, полагая, что любой объект принципиально состоит из частей, в связи с чем термин «система» оказывается применим для любых фрагментов реального мира. Заметим, что в принципе существуют две ветви онтологического подхода: система как совокупность объектов и система как совокупность свойств. Совокупность свойств также является проявлением онтологии, но по этому пути онтологическая линия понимания системности не пошла вплоть до второй половины XX в. В целом использование термина «система» в онтологическом аспекте малопродуктивно для дальнейшего изучения объекта. Если относить его к «целостному объекту», то мы ограничиваем всю емкость понятия «система» лишь констатацией определенной природы объекта, которая не влечет за собой непосредственно гносеологических, а тем более - методологических установок для исследователя. С такой же продуктивностью можно оставить за ними название «органичные целые», «системные объекты» или просто «сложные объекты». … Главным недостатком в онтологической линии понимания системы является отождествление понятия «система» с объектом или просто с фрагментом действительности. На самом деле использование термина «система» применительно к материальному объекту некорректно, здесь он может выступать только как метафора. Всякий фрагмент действительности имеет бесконечное число проявлений, его познание распадается на множество сторон. Поэтому даже для природно расчлененного объекта мы можем дать только общее указание на факт наличия взаимодействий, без их конкретизации, так как не выделено, какие свойства объекта участвуют во взаимодействиях» /116/.

Вернемся немного назад, к пониманию системы как совокупности свойств. Есть ли в этом какой-то смысл? В патентоведении совокупность свойств соотносят с качеством предмета. Для этого все свойства объекта делятся на несущественные и существенные. К числу последних относят причины возможности достижения положительного эффекта; их называют «техническими свойствами» (/92/, с. 86), т.к. они получаются искусственно, для чего «человек сознательно ставит предметы в определенные отношения, добиваясь того, чтобы природные закономерности проявлялись в нужном ему сочетании» (/117/, с. 30). В свою очередь, «природные свойства выступают как результат внутренних и внешних связей или взаимодействия объектов. … По способу связи элементов в данном объекте мы узнаем его структуру. … Внешняя структура объекта выражает его связь с другими объектами, внутренняя структура - способ связи элементов, совокупность внутренних процессов, составляющих основу объекта. Например, внутренней структурой воды является способ связи ее молекул в жидкое состояние, а принятие водой какой-либо формы - внешняя структура. Порядок расположения составных элементов объекта, их внутренняя организация делает возможным существование объекта как качественно определенного. Качественная определенность объектов есть то, что делает их устойчивыми, отличает от других, создает разнообразие материального мира. Именно совокупность существенных свойств объекта составляет его качественную определенность. Качество объекта не сводится к его отдельным свойствам, оно связано с объектом как с целым, охватывает его полностью и неотделимо от него, т.е. связано со структурностью объекта» (/118/, с. 12).

Из смысла цитат следует, что для решения изобретательской задачи с позиции понимания системы как совокупности свойств, исходная ситуация должна представлять собой структурно-функциональное единство, т.е. целое как «совокупность объединенных единой целью частей, находящихся в вероятностных отношениях взаимодействия» /119/. Для превращения этого целого в систему, как указывалось выше, следует отказаться от рассмотрения его частей, по-иному разбить целое на некоторые элементы и рассматривать связи между ними. Что же есть связь?

Обычно этим понятием выражают «отношение взаимной зависимости, обусловленности, общности между чем-нибудь» (/40/, с. 628): одно явление существует или развивается в определенной зависимости, подчиненности от другого явления. Виды связей в технике и их содержание достаточно подробно описаны в /28/ и /120/. Но для понимания сущности перехода к ним от природных связей лучше всего исходить из представления, что «связь является сложносистемной структурой и предполагает наличие некоторой совокупности объектов (в данном случае явлений или свойств) и определенного канала, выполняющего функции материально-вещественного реализатора связи, например, электромагнитного или гравитационного поля» (/118/, с. 16). Что это представление дает решателю?

Во-первых, так он ориентируется на необходимость выделения внутренней среды канала как природных, так и технических связей. Во-вторых, ему приходится учитывать состояние стенки круговой продольной оболочки, отделяющей этот канал от других. Так, в искусственных энергетических каналах стенка должна быть сплошной. В-третьих, решатель подводится к мысли, что перед решением задачи ему следует установить, чем именно являются ее части в структуре связей исходной ситуации. Например, в задаче «О задвижке для пульпы» /7/ трубопровод для железорудной пульпы представляет собой изолированный от окружающей среды канал связи насосной станции для подачи пульпы с местом ее последующей обработки. Аналогично, в задаче «О корке шлака» железная дорога, по которой паровоз перемещает платформу с ковшом, есть канал связи места слива шлака в ковш с местом слива шлака из ковша. И т.д. Зачем это нам надо знать? Почему нас не устраивает, например, уже упоминавшееся достаточно развитое определение системы как совокупности взаимосвязанных элементов, обособленной от среды и взаимодействующей с ней как целое (/64/, с. 82)? Причина видится в неясности порядка и смысла действий решателя: то ли ему сразу называть системой зону недостатка путем введения сплошной пространственной границы, то ли ему сначала надо установить существующие связи между уже имеющимися в этой зоне вещественными элементами исходной ситуации, объединить их между собой с тем, чтобы таким образом имело смысл говорить о наличии системы. Т.е. чтобы в качестве границы выступала сеть этих связей.

Но зачем это делать вообще?

Ведь, по сути, любое обособление чего-либо от среды есть перевод его из статуса системы как совокупности взаимосвязанных элементов в статус «система как «черный ящик», т.е. «перескок» от рассмотрения связей элементов зоны недостатка к выявлению их функций. На первый взгляд, это логично, т.к. отвечает установке на поиск средства, посредством которого исключается одновременное осуществление полезной и вредной функций. Но, с другой стороны, «функции, какова бы ни была их природа, можно реализовать лишь в структуре. … Как бы ни была примитивна эта структура, функции ее могут быть исключительно сложны. Это не должно удивлять, поскольку в иерархически организованных сложных системах сущность функций какого-либо элемента в этой системе определяется не столько структурой этого элемента, сколько ролью его в структуре самой системы. Последнее обстоятельство следует особенно подчеркнуть. Здесь опять-таки приходится говорить о структуре, но не о той, которая реализует изучаемую функцию, а о той, которая позволяет понять природу этой функции. Таким образом, функция реализуется структурой и объясняется с помощью структуры. Но это разные структуры. В первом случае речь идет о структуре рассматриваемого элемента (подсистемы), во втором - о структуре системы в целом, содержащей рассматриваемый элемент (подсистему). Чтобы различать эти случаи, будем говорить о внутренней и внешней структурах соответственно. Первый аспект важен, когда стоит задача конструирования систем, второй - когда осуществляется теоретическое исследование систем» /122/.

Из цитаты следует, что цели поиска средства устранения недостатка в уже существующей «конструкции» исходной ситуации отвечает не исследование структуры совокупности функциональных элементов, а рассмотрение структуры одного такого элемента, для чего, очевидно, следует функцию как таковую во внимание не принимать, а рассматривать исключительно структуру связей внутри отграниченного от внешней среды пространства. Тем самым смещаются акценты: конечной целью для решателя становится рассмотрение не внешнего, а внутреннего взаимодействия. Посредством чего оно происходит?

Вполне очевидно, что в основе такого подхода должно лежать какое-то иное определение системы: в нем должно подчеркиваться, что система есть, с одной стороны, целое из связанных элементов, а с другой - элементы взаимодействуют. Представляется, что более всего такому пониманию системы отвечает представление ее в виде сети взаимодействующих связей. Но, в отличие от метода «Сеть взаимодействия» (/123/, с.с. 261-265), согласно которого отдельно от изображения вычерчивается граф в виде расположенных по кругу точек (представляющих элементы), соединенных линиями (изображающими связи между элементами), а затем изменяется «положения точек так, чтобы свести к миниуму число пересечений и тем самым более отчетливо выявить структуру сети», предполагается иная стратегия действия решателя. В основе ее - различение понятий «связь» и «отношение», которое заключается в том, что «связь преполагает определенное энергетическое взаимодействие или воздействие в отличие от отношения, не имеющего такой энергетической характеристики. Кроме того, связь обеспечивает целостность природной системы элементов и компонентов. Отношения же не характеризуют целостности системы и могут выражать как соотношение элементов внутри данной системы, так и их соотношение между элементами и компонентами разных систем. Связи существуют объективно, т.е. не конструируются человеческим сознанием, а лишь отражаются им. Отношения же могут быть и искусственными (логическими) конструкциями. Так, например, гравитационная связь принадлежит к природной связи и является объективной, в то время как графические или иные знаковые связи сами по себе объективно не существуют, а выступают как идеальное выражение объективно-существующих материально-вещественных связей и отношений в природе» (/118/, с. 16).

Поэтому представление связей между какими-либо элементами в виде конфигурации линий, т.е. «сети, графы, блок-схемы, поточные схемы и т.п.» (/122/, с. 263) - это всего лишь отражение природных связей, но не сами эти связи. И, соответственно, на их основе взаимодейстие как взаимное изменение понять затруднительно. Поэтому нет никакого смысла изменять для наглядности расположение точек (т.к. тем самым теряются рельно существующие пересечения связей между элементами системы). Наоборот, именно их сохранение (см. ниже) - залог успешного решения задачи. Для этого следует достаточно корректно изобразить исходную ситуацию (т.е. сделать эскиз) с тем, чтобы сохранить реально существующие пространственные отношения между ее элементами, и прямо на нем показать связи между ее частями. Какие именно связи следует прорисовать на эскизе?

Для более четкого представления действий решателя рассмотрим учебную задачу № 11 из (/36/, с. 51): «Антенна радиотелескопа (она размещена в пластмассовом куполе) находится в местности, где часто бывают грозы. Для защиты от молний вокруг антенны поставили металлические штыри-громоотводы. Но эти штыри задерживают радиоволны, создают радиотень. Поставить молниеотводы на антенну невозможно. Как быть?». Контрольный ответ этой задачи - изобретение из а. с. № 177497 (приложение 5).
Представляется, что не составит большого труда нарисовать дугу чаши антенны радиотелескопа на небольшой подставке, возле нее вертикальную линию, изображающую молниеотвод. Вполне очевидно, что для выполнения молниеотводом своего назначения он должен быть выше чаши антенны. Над антенной надо нарисовать грозовую тучу, а уже над ней - звезду, излучающую электромагнитное поле, которое оператор анализирует посредством антенны. Можно также нарисовать пластмассовый купол антенны, а также соединить любую точку тучи и приемный конец молниеотвода извилистой линией, изображающей молнию. Что же делать дальше?

Вполне очевидно, что энергетических связей в исходной ситуации две: одна - между звездой и чашей антенны, другая - между точкой возникновения молнии в грозовой туче и землей. Соответственно, следует выделять две пары «оболочка канала - среда канала». Для упрощения понимания космический участок канала связи «звезда - антенна» из рассмотрения исключен (таблица 27).

Таблица 27

№ п.п.Элемент зоны связиЧто связывается?
звезда - антеннагрозовая туча - земля
Природный участокИскусственный участок
Исходная ситуация - нет молнии
1Внешняя средаВоздухВоздухВоздух
2Оболочка канала---
3Среда каналаВоздух -Металл
4Носитель ФДМ*Радиоволны--
Исходная ситуация - проход молнии
5Внешняя средаВоздухВоздухВоздух
6Оболочка канала-Ионизированный воздухИонизированный воздух
7Среда каналаВоздух Совокупность стримеровМеталл
8Носитель ФДМРадиоволныМолнияМолния

* - форма движения материи

Из (описанного выше) эскиза исходной ситуации не составляет труда понять, что оболочка канала этой связи лишь предполагается. Вместе с тем, таковой вполне можно считать условную цилиндрическую поверхность, отделяющую воздух зоны приема электромагнитных сигналов параболической чаши антенны от воздуха за пределами этой зоны. По-иному выглядит канал связи «земля - грозовая туча». Во-первых, он состоит из двух участков - искусственного в виде молниеотвода и природного в виде воздушного пространства между грозовой тучей и молниеотводом. Во-вторых, природный участок канала появляется только при наличии условий возникновения молнии (переход тучи в состояние грозовой, рост напряжения в воздушном промежутке между ней и приемным концом молниеотвода до величины пробоя). О возникновении природного участка канала связи сигнализирует появление стримеров (узких светящихся каналов, образующихся «в газе, находящемся в сильном электрич. поле при давлениях, близких к атмосферному, в стадии, предшествующей электрическому пробою» /124/, с. 727; см. также /125/). Газ в стримерах и вокруг них - ионизирован, но в таком состоянии пребывает не вообще вся окружающая среда, а только какая-то зона между ней и молнией. И она не исчезает при прохождении «порций» /126/ молнии сквозь среду искусственного участка канала связи, поскольку тот не изолирован от окружающей среды. Вместе с тем, воздух вокруг молниеотвода ионизируется не только непосредственно во время прохода молнии, но и перед приближением к нему. Поэтому предварительная изоляция его оболочкой из непроводящего материала сама по себе не предотвратит появление «ионизационной» радиотени: та будет иметь место всегда, т.к. обусловлена именно молнией. В связи с чем не следует и ожидать, что техническое решение молниеотвода из а. с. № 177497 во время выполнения им своего назначения - приема и отвода молнии через заземлитель в землю - устранит «ионизационную» радиотень. Более того, после осуществления металлическим молниеотводом своего назначения он, в силу остаточного магнетизма, будет создавать радиотень даже в случае расположения за пределами зоны канала «звезда - антенна». Это обуславливает необходимость учета состояния внешней среды за оболочкой канала, и, соответственно, различения границы, отделяющей ее от окружающей среды (таблица 28).

Таблица 28

№ п.п.Элемент зоны канала связиСвязь "грозовая туча - земля"
Природный участокИскусственный участок
ПрототипА.с. № 177497
Исходная ситуация - нет молнии
1Окружающая среда (ОС)ВоздухВоздухВоздух
2Граница между ОС и ВСО---
3Внешняя среда оболочки (ВСО)ВоздухВоздухВоздух
4Оболочка канала-МеталлДиэлектрическая труба
5Среда каналаВоздухМеталлРазреженный воздух
6Носитель ФДМРадиоволны--
Исходная ситуация - проход молнии
7Окружающая среда (ОС)ВоздухВоздухВоздух
8Граница между ОС и ВСОЗона снижения ионизации Зона снижения ионизацииЗона снижения ионизации
9Внешняя среда оболочки (ВСО)Ионизированный воздухИонизированный воздухИонизированный воздух
10Оболочка каналаИонизированный воздухИонизированный воздухДиэлектрическая труба
11Среда каналаСовокупность стримеровМеталлИонизированный воздух
12Носитель ФДМРадиоволныМолнияМолния

Тем самым становится понятным, что:
нежелательный эффект «радиотень» возникает не только из-за размещения части металлического молниеотвода в зоне приема радиоволн, но и во время прохода молнии по нему, а также - после этого; нежелательный эффект «радиотень» возникает не только в пределах зоны приема радиоволн антенной, но и на некотором расстоянии от нее. Поэтому ничего не даст выполнение в виде закрытой диэлектрической трубы с разреженным воздухом только той части молниеотвода, которая находится в этой зоне, если радиотень от остальной его (металлической) части будет ощущаться органом приема радиоволн;
именно взаимное расположение антенны и молниеотвода - причина появления радиотени как (нежелательного) системного свойства, возникающего в результате проникновения части искусственного участка канала связи «грозовая туча-земля» в среду канала связи «звезда-антенна».
Последний пункт можно изложить по-иному: системное свойство возникло потому, что в исходной ситуации еще до прохода молнии имело место нарушение границы зоны одного канала связи другим каналом (это ясно видно на эскизе исходной ситуации, если показать там все шесть элементов каждого канала связи). Тем самым возникла локальная зона, в которой, как это видно из таблицы 29, конфликтуют оболочки и среды каналов связей. И они же изменяются согласно изобретения из а.с. № 177497.

Таблица 29

№ п.п.Элемент зоны канала связиЧто связывается?
звезда - антеннагрозовая туча - земля(искусственный участок)
ПрототипА.с. № 177497
Исходная ситуация - нет молнии
1Окружающая среда (ОС)ВоздухВоздухВоздух
2Граница между ОС и ВСО---
3Внешняя среда оболочки (ВСО)ВоздухВоздухВоздух
4Оболочка каналаВоздух(Металл)Диэлектрическая труба
5Среда каналаВоздух МеталлРазреженный воздух
6Носитель ФДМРадиоволны(молния)(молния)

Понимание системы как зоны пересечения двух энергетических каналов опирается на потоковый подход: система понимается «как объект, имеющий границы и способный качественно преобразовывать проникающие через него потоки» /127/. Вместе с тем, оно и конкретизирует его, поскольку определяет, что именно надо принимать во внимание при пересечении потоков. Ибо неважно, что пересекает поток воды из крана - луч света или луч лазера: важно лишь, что все эти потоки имеют ограничивающие их среды оболочки, а также прилегающие к ним ВСО. Ибо лишь таким образом можно сосредоточить внимание решателя на природных взаимодействиях как условий возникновения свойств: первичных природных и вторичных технических, о наличии которых свидетельствуют изменения в зоне пересечения потоков под воздействием носителей ФДМ.

Сравнимы ли между собой представление зоны возникновения (нежелательного) системного свойства как узла перечения двух каналов связи и пятиэлементная структура модели ДП (см. табл. 21, гл. 6 /121/)? Сведем вместе перечни их элементов (таблица 30).

Таблица 30

№ п.п.Элементы структуры ДП
(табл. 21)
Элементы зоны канала связи
(табл. 29)
Внешние (для канала связи) элементы
1-Окружающая среда (ОС)
2-Граница между ОС и ВСО
3-Внешняя среда оболочки (ВСО)
Внутренние элементы канала связи
4Объединяющий элементОболочка канала
5-Среда канала
6-Носитель ФДМ
7Противоположность 1-
8Противоположность 2-
9Разделяющий элемент-
10Источник действия-

Из табл. 30 видно, что по смыслу стыкуются только «оболочка канала» и «объединяющий элемент». В принципе, понятно, почему так: структура зоны канала связи рассмотрена только в одном «поперечном» сечении канала связи. Поэтому, для большей корректности, пятиэлементную структуру модели ДП следует соотнести с отрезком канала между двумя такими сечениями, т.е. с «условно кубической» оболочкой, в «квадратном» сечении которой каждая пара противоположных сторон относится к соответствующей оболочке канала связи. Вполне очевидно, что как эти оболочки, так и среда в месте их пересечения должны иметь двойственное состояние для того, чтобы обеспечивать свободный проход носителей ФДМ через узел пересечения обоих каналов связи. Не менее очевидно, что это возможно лишь в разные моменты времени: среда узла пересечения каналов связей в один момент делается проходимой для носителей ФДМ1 одного канала связи, в другой - для носителей ФДМ2 другого канала связи. Соответственно, одновременно должны меняться и состояния оболочек каналов связей: они должны быть то сплошными, то несплошными. Это обуславливает вывод, что именно узел пересечения каналов связей является местом использования физических эффектов, поэтому его следует признать зоной перехода на уровень сущностей в модели ДП. Уровнем чего является предшествующий уровень?

Представляется, что для ответа на этот вопрос следует сначала уточнить, что есть система (которую выше мы определили как совокупность свойств), т.к. решателю при поиске новых технических решений нужно не абстрактное определение этого понятия, а простое и понятное средство (модель) упорядочения имеющихся исходных сведений для логичного перехода на уровень применения природных эффектов. Таким средством, как указывалось выше, считается структура (/32/, с. 55), в том числе сетевая.

На основе этих соображений введем такие рабочие определения:
1. Система есть сеть связей частей или объектов.
2. Исходная ситуация есть сеть отграниченных зон каналов энергетических связей частей фрагмента действительности.
3. Зона канала энергетической связи - это совокупность внешних и внутренних элементов канала энергетической связи.
4. Канал энергетической связи - это отграниченная сплошной оболочкой среда сквозного прохода носителей форм движения материи.
5. Зона природных эффектов - это узел пересечения каналов энергетических связей между частями исходной ситуации.
С позиции этих определений уровень, предшествующий уровню сущности в модели ДП, не есть уровнем явлений: его, скорее, следует определить как уровень анализа исходной ситуации, на котором проводится разделение ее на части с последующим выделением зон каналов сквозного прохода энергии. Это обуславливает логичный переход на уровень сущностей, для чего в каналах выделяются их внутренние элементы (среды сквозного прохода энергии и оболочки, отграничивающие их друг от друга). А также - на уровень явлений, для чего выделяются внешние элементы каналов энергетических связей (ОС, ВСО и границы, их разделяющие). Между собой уровни стыкуются через «разделяющий» элемент структуры модели ДП (таблица 31).

Таблица 31

№ п.п.Элементы структуры ДП (табл. 21, гл. 6 /121/)Связь 1"звезда - анатенна"Связь 2 "грозовая туча - земля"
Уровень явлений
1Объединяющий элементОкружающая среда (ОС)
2Противоположность 1Внешняя среда оболочки 1 (ВСО1)-
3Противоположность 2-Внешняя среда оболочки 2 (ВСО2)
4Источник действияИсточник носителей ФДМ1Источник носителей ФДМ2
5Разделяющий элементГраница "ОС - ВСО1"Граница "ОС - ВСО2"
Уровень анализа исходной ситуации
6Объединяющий элементГраница "ОС - ВСО1"Граница "ОС - ВСО2"
7Противоположность 1Канал 1 энергетической связи-
8Противоположность 2-Канал 2 энергетической связи
9Источник действияИсточник носителей ФДМ1Источник носителей ФДМ2
10Разделяющий элементУзел пересечения каналов 1 и 2
Уровень сущностей
11Объединяющий элементУзел пересечения каналов 1 и 2
12Противоположность 1Оболочка 1 канала энергетической связиОболочка 2 канала энергетической связи
13Противоположность 2Среда 1 канала энергетической связиСреда 2 канала энергетической связи
14Источник действияФизический эффект зависимого изменения состояний оболочек и сред каналов связей
15Разделяющий элемент?

Из таблицы 31 видно, что представление зоны возникновения (нежелательного) системного свойства в виде узла перечения двух отграниченных каналов энергетической связи и пятиэлементная структура модели ДП вполне стыкуются между собой по смыслу. Более того, именно на такой основе стало ясным, что для разрешения противоречия надо изменять как материал оболочки, так и среду одного из этих каналов. Из какого именно материала должна быть выполнена оболочка, и какая именно среда должна быть внутри этого канала - определяется главенствующей по значимости связью. Для молниеотвода, например, это канал энергетической связи «звезда - антенна», поэтому среда внутри «условно кубической» оболочки должна быть воздухом. И т.д. Вместе с тем, следует понимать, что устранить нежелательный эффект возможно и ликвидацией вредной связи вообще. Для этого, если исходить из связи «как нарушения границ» /128/ между частями, надо не допустить образования зоны взаимодействия сред каналов вредной и полезной энергетических связей, т.е., другими словами, восстановить сплошность оболочки полезного канала. Например, такова суть решения задачи «О корке шлака».

Устранить вредное влияние связи возможно и введением сплошной оболочки там, где ее изначально не было. Например, таков смысл технического решения из а. с. № 162919 «Способ снятия гипсовых повязок с помощью проволочной пилы» (поз. 57 в УК-3).

Представляется, что совокупность рабочих определений новых понятий, введенных в развитие смысла понятия «система», устраняет прерывность мышления решателя при поиске новых технических решений, т.к. представляет собой простой и логичный план его действий для перехода от исходной ситуации через сеть энергетических связей ее частей на уровень взаимодействия вещественных элементов природных эффектов,

Ссылки

7. Паренчик Г.И. К вопросу о практике использования изобретений в качестве подтверждающих римеров. - Гл. 7. Способ или устройство? - http://www.metodolog.ru/00239/00239.html.
9. Петров Ю.А. Азбука логичного мышления. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1991. - 104 с.
15. Электронная книга «Введение в ТРИЗ. Основные понятия и подходы» /версия 1.02. http://www.altshuller.ru/e-books/.
23. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. - М: Советское радио, 1979. - 175 с.
28. Хубка В. Теория технических систем: Пер. с нем. - М.: Мир, 1987. - 208 с.
31. Поиск новых идей: от озарения до технологии (теория и практика решения изобретательских задач). - Кишинев, Картя Молдовеняска, 1989. - 381 с.
32. Черняк Ю.И. Простота сложного. - М.: Знание, 1975. - 208 с.
36. Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи. - Петрозаводск: Карелия. - 1980. - 224 с.
40. Ожегов С.И. Словарь русского языка: Ок. 57 000 слов / Под ред. докт. Филол. наук, проф. Н.Ю. Шведовой. - 15-е изд., стереотип. - М.: Рус. яз., 1984. - 816 с.
41. Кондаков Н.И. Логический словарь-справочник. - 2-ое изд.. - М.: Наука, 1975. - 720.
64. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1989. - 367 с.
78. Теория и практика решения изобретательских задач / Г. Альтшуллер, Е. Шахматов, И. Фликштейн, Ю. Горин; Под ред. Г. Альтшуллера. - Горький, 1976. - С. 107 - 139.
92. Руководство по методике предварительной и государственной научно-технической экспертизы изобретений. - М.: ВНИИПИ, 1985. - 190 с.
105. Философия. Основные идеи и принципы: Попул. очерк / Под общ. ред. А. И. Ракитова. - М.: Политиздат, 1990. - 368 с.
106. Блауберг И.В., Садовский В.П., Юдин Э.Г. Системный подход: предпосылки, проблемы, трудности. - М.: Знание, 1969.
107. Энгельгарт В.А. Познание явлений жизни. - М.: Наука, 1985. - 304 с.
108. Аверьянов А.Н. Системное познание мира: методологические проблемы. - М.: Политиздат, 1985. - 263 с.
109. Тамберг Ю.Г. Развитие мышления ребенка с использованием методик ТРИЗ / Основные положения системного подхода. - http://www.natm.ru/triz/sistem/sis_03.htm
110. Саламатов Ю.П. Как стать изобретателем: 50 часов творчества: Кн для учителя. - М.: Просвещение, 19990. - 240 с.
111. Иванов Г. И. Формулы творчества, или Как научиться изобретать: Кн. Для учащихся ст. классов. - М.: Просвещение, 1994. - 208 с.
112. Рождение изобретения (стратегия и тактика решения изобретательских задач) / А.И. Гасанов, Б.М. Гохман, А.П. Ефимочкин и др. - М.: Интерпракс, 1995. - 432 с.
113. Меерович М.И, Шрагина Л.И. Основы культуры мышления / Школьные технологии, 1997. - № 5. - 200 с.
114. Тамберг Ю.Г. Развитие мышления ребенка с использованием методик ТРИЗ / Что такое системное мышление. - Новгород. - http://www.natm.ru/triz/sistem/sis_02.htm
115. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Системный анализ и управление». 2-ое изд. - СПб.: Издательство СпбГУ, 1999. - 512 с.
116. Агошкова Е.Б., Ахлибининский Б.В. Эволюция понятия системы // Вопросы философии. - 1998. - №7. - http://www.metodolog.ru/00306/00306.html.
117. Полищук Е.П. Критерий «существенные отличия» и его использование при экспертизе изобретений / Вопросы изобретательства, 1986. - № 11. - с.с. 29-33.
118. Потоцкий В.В. Оценка результатов научных исследований по критериям открытий: методические рекомендации. - М.: ВНИИПИ, 1990.
119. Трифонов Е.В. Психофизиология человека. Толковый русско-английский словарь// Наука. Общие термины/ Целое и части. - http://tryphonov.narod.ru/tryphonov6/terms6/whole.htm.
120. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход. Пер. с польск. - М.: Мир, 1981. - 456 с.
121. Паренчик Г.И. Терминологический аспект ТРИЗ. - Гл. 6. Смысл понятия «действие». - http://www.metodolog.ru/00301/00301.html.
122. Марков Ю.Г. Функциональный подход в современном научном познании / 1.3. Единство функции и структуры в исследовании систем. - Новосибирск: Наука, 1982. - http://psylib.org.ua/books/marko01/index.htm.
123. Джонс Дж. К. Методы проектирования: Пер. с англ. - 2-е изд., доп. - М.: Мир, 1986. - 326 с.
124. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Сов энциклопедия, 1983. - 928 с.
125. Ершов А. А. «Молниеотвод как зеркало …» / О молниях. 15.01.04 г. - http://www.metodolog.ru/00126/00126.html.
126. Титов В.В. Вокруг «Гвоздей». - http://www.metodolog.ru/00138/00138.html.
127. Гринь А.В. Системные принципы организации объективной реальности // Глава 2. Сущность и признаки системы / 2.2.5. Система - это потоковый преобразователь . - http://www.metodolog.ru/00300/00300.html.
128. Мельников Г.П. Системология и языковыe аспекты кибернетики // 1. 1. Исходные понятия системологии. - М.: Сов. радио, 1978. - http://www.philol.msu.ru/~lex/melnikov/meln_r/ogl.htm.

г. Коломыя, 03.08.2004 г.

(Продолжение следует)


Приложение 5


Описание изобретения к авторскому свидетельству № 177497
Кл. 21с, 1103 , МПК H 02g


Заявлено 21.02.1964 г. (№ 882694/24-7)

Опубликовано 18.12.1965 г. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 8.02.1966


Автор изобретения
И.С. Стекольников
Заявитель
--


МОЛНИЕОТВОД

Для осуществления молниезащиты в настояшее время применяются молниеотводы, в которых защитными элементами являются металлические молниеприемники, токоотводы, антенны и другие элменты, при этом молниеприемник должен возвышаться над сооружением, образуя определенную защитную зону. Предлагаемый молниеотвод, с целью придания ему свойств радиопрозрачности, выполнен в виде изготовленной из диэлектрического материала герметически закрытой трубы, давление воздуха в которой выбрано из условия наименьших газоразрядных градиентов, вызываемых электрическим полем развивающейся молнии.
На чертеже показан предлагаемый молниеотвод.
Он выполнен из трубы 1, изготовленной из диэлектрического материала (стекло, плексиглас, стекловолокно) и снабженной металлическими фланцами 2 и 3 с вакуумным уплотнением. Через фланец 3 вакуумным насосом 4 откачивается воздух из трубы 1. Кран 5 предупреждает вытекание воздуха в трубу 1 при неработающем насосе. При надежной герметизации трубы кран и насос не нужны. Токи молнии отводятся в землю через заземлитель 6 фланца 3.
При данной длине (L) трубы разрежение в ней создается из условий наименьших газоразрядных градиентов, вызываемых электрическим полем развивающейся молнии. Благодаря соответственному понижению давления в трубе, электрическая прочность воздуха в ней резко снижена по сравнению с атмосферным воздухом. При таких условиях вакуумный молниеотвод может защищать сооружения от поражения их молнией с такими же зонами защиты, как равновысокий металлический молниеотвод. Физическое объяснение действия молниеотвода заключается в том, что, попадая в электрическое поле развивающейся молнии, столб разреженного воздуха в трубе ионизируется, в результате чего проводимость быстро возникаемой плазмы создает как бы металлический молниеотвод.
Особенности диэлектрического молниеотвода позволяют сделать его прозрачным для радиволн.

Предмет изобретения

Молниеотвод, отличающийся тем, что с целью придания ему свойств радипрозрачности, он выполнен в виде изготовленной из диэлектрического материала герметически закрытой трубы, давление воздуха в которой выбрано из условия наименьших газоразрядных градиентов, вызываемых электрическим полем развивающейся молнии.



Главная    ТРИЗАЛ    7.О системности в ТРИЗ