О некоторых закономерностях перехода в надсистему

1. Закономерности перехода в надсистему, отличающиеся тем, что с целью углубления анализа объединямых систем, вводятся и определяются понятия и параметры, характеризующие системы и ее функции: иерархический и исполнительный уровни функций, "функциональный блок", объединяющий функцию, антифункцию, нуль-функцию и анти-нуль-функцию.
2. Закономерности по п. 1, отличающиеся тем, что с целью повышения идеальности надсистемы предложено согласовывать исполнительские и иерархические уровни функций на одном носителе.
3. Закономерности по п. I и п. 2, отличающиеся тем, что вышеизложенные представления использованы для решения задач прогнозирования, выявления причинно-следственных связей, уточнения формулировок исходных задач и разрешения некоторых физических противоречий

1. ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СИСТЕМА - совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных для выполнения определенной функции, обладающая для этого свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов.

ФУНКЦИЯ - внешнее проявление свойств, выраженное в действии, определеном назначении системы.

АНТИСИСТЕМА - система, выполняющая по отношению к данной противоположную функцию.

АНТИФУНКЦИЯ - функция антисистемы.

НУЛЬ-ФУНКЦИЯ - функциональный нуль или динамическое равновесие, получающееся при объединении функции и антифункции.

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ ФУНКЦИИ - характеристика функции, определяемая полем, использованным для ее вы-полнения.

ИЕРАРХИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ФУНКЦИИ - характеристика функции, определяемая местом носителя функции в системной иерархии и отвечающая на вопрос: где выполняется функция? (в системе, подсистеме, надсистеме).

2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ "БЛОК"

Рассмотрим некоторые из законов развития технических систем.

При переходе в надсистему объединяются системы разных видов, для этого они должны быть согласованы между собой.

С учетом того, что в идеале от ТС остается только функция, согласовывать между собой нужно именно функции объдиняемых систем. Так как при объединении желательно не вводить дополнительных веществ и полей, то исполнительские уровни функций, объединяемых систем должны совпадать. Поскольку эффективность ТС повышается при повышении эффективности и управляемости полей, используемых для реализации ее функций, нам кажется очевидным, что при движении по линии МАТХЭМ вправо - т.е. при переходе от полей механических к электромагнитным с повышением исполнительского уровня повышается и эффективность ТС. Следовательно выравнивание исполнительских функций следует стремиться проводить по высшему исполнительскому уровню. При объединении функций на одном носителе можно говорить об идеальном совпадении исполнительских уровней объединяемых функций.

В случае объединения системы с антисистемой, объединение функции и антифункции позволяет получить "функциональный нуль" - "функциональный" потому, что в отличие от числа "0" это тоже функция, для которой есть своя антифункция. Нуль-функция связана со стабилизацией чего-либо в системе, а ее антифункция с изменением этого параметра. Это "изменение" получается путем динамизации объединяемых функций и антифункций. Эту четверку: функция, антифункция, нуль-функция, анти-нуль-функция - будем называть функциональным блоком.

Учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что:

1. Эффективность объединения технических систем в надсистему повышается привыравнивании исполнительских уровней функций объединямых систем и в дальнейшем при совмещении функций объединяемых систем на одном носителе.

2. Эффективность ТС повышается, если она обладает полным функциональным блоком (ФБ) на одном исполнительском уровне, причем, дальнейшее повышение эффективности происходит путем совмещения ФБ на одном носителе.

3. Введение и выведение функций в ТС следует осуществлять полным ФБ.

4. Эффективность ТС повышается при совпадении исполнительских уровней составляющих ФБ, причем дальнейшее повышение эффективности происходит путем совмещения ФБ на одном носителе.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ.

3.1. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

(на примере миксера).

Шаг 1. Сформулировать функции системы.

Примечание 1. Формулируются внешние функции.

Примечание 2. В некоторых случаях достаточно ограничиться главной функцией;

• смешивать продукты (в соответствии с примечанием 2 ограничимся только главной функцией).

Шаг 2. Сформулировать антифункции;

• разделять продукты.

Шаг 3. Сформулировать нуль-функции;

• стабилизировать состав продуктов.

Шаг 4. Сформулировать антифункции для нуль-функций;

• изменить состав продуктов.

Шаг 5. Выявить ТС, выполняющие функции, сформулированные на шагах 2-4;

• центрифуги, сепараторы, соковыжималки и т.д.

Классы устройств реализующих нуль-функцию и анти-нуль-функцию нам не известны. Поэтому остановимся на этом подробнее.

Для чего нам может понадобиться данный класс устройств? Явно не для того, чтобы сохранить неизменными исходные продукты. Необходимо, чтобы при перемешивании получилась необходимая концентрация и при этом она была стабильной. Очевидно, что нам также необходимо и изменение концентрации по нашему усмотрению. Возможные отрасли для применения: химическая и пищевая промышленность, фармакология, строительство и т.д. Сразу оговоримся, что это всего лишь постановка проблемы, но и увидеть ее довольно важно.

Шаг 6. Определить исполнительские уровни функций выявленных систем;

• уровень исполнения функции - М мех;

• уровень исполнения антифункции - М мех;

• уровень исполнения нуль-функции - и антифункции -?

Шаг 7. Разбить функции по функциональным блокам;

• опускаем.

Шаг 8. Сформулировать задачи по выравниванию исполнительских уровней функции в функциональных блоках вплоть до совмещения на одном носителе и решить их с помощью механизмов ТРИЗ.

Примечание 3. Выравнивание осуществляют по функции, имеющей наивысший исполнительный уровень. Если это не дает результата - перейти к шагу 9;

• объединить функцию и антифункцию на одном исполнительском уровне можно на уровне М мех. Для этого необходимо снабдить миксер дополнительной насадкой, в виде сетки, но совмещение всего ФБ на одном носителе на уровне "железок" осуществить сложно, поэтому, в соответствии с примечанием 3, переходим к следующему шагу.

Шаг 9. Рассмотреть возможное развитие (смену) носителей функций по линии МАТХЭМ;

• уровень А (акустика) позволяет совместить весь ФБ на одном носителе. Изменяя частоту колебаний можно смешивать, разделять, стабилизировать и изменять состав продуктов. Возможно не исчерпаны резервы и других уровней.

Шаг 10. Сформулировать задачи по выравниванию исполнительских уровней функциональных блоков вплоть до совмещения на одном носителе и решить их с помощью механизмов ТРИЗ.

Примечание 4. В случае появления дополнительных функций повторить анализ с шага 2.

• опускаем.

3.2. ПРИЧИННОСЛЕДСТВЕННЫЙ ОПЕРАТОР

Одним из механизмов, помогающих поставить задачу по выравниванию исполнительских уровней функции, объединяемых в надсистему систем, является причинно-слсдственный оператор постановки задачи.

Существует несколько способов разрушения горных пород. Один связан с использованием специальных бурильных агрегатов, другой - жидкостью под большим давлением. Необходимо объединить системы, реализующие данные способы в надсистему.

Шаг. 1. Каждая из объединяемых в надсистему систем разворачивается в причинно-следственную цепь преобразований;

а) электрический ток - магнитное поле - вращение ротора - вращение долота - разрушение породы;

б) электрический ток - магнитное поле - вращение ротора - вращение вала насоса - нагнетание жидкости - разрушение породы.

Шаг 2. Определяются поля, задействованные в преобразованиях;

Шаг 3. Отмечаются общие поля, задействованные как в одной цепи так и в других;

• Э, Ммаг., Ммех. вр.

Шаг 4. Из нескольких общих полей выбирается самое эффективное и управляемое;

• М маг.

Шаг 5. Для каждой цепи преобразований записываются условия задачи по формуле: Поле /указать поле, выбранное на шаге 4/обес-печивает выполнение /указать функцию на выходе цепи преобразований/;

а) магнитное поле обеспечивает разрушение породы,

б) магнитное поле обеспечивает нагнетание жидкости.

Эти задачи еще предстоит решить, но увидеть их и правильно поставить важно.

В случае, если рассматривается одна система (одна цепь преобразований) механизм позволяет поставить задачу по повышению эффективности этой системы.

Принцип свертывания требует выбросить из цепи преобразований как можно больше промежуточных звеньев. Приведенный механизм позволяет конкретизировать, какие звенья следует выбрасывать.

Поскольку выровнять исполнительские уровни функций объединяемых систем удается далеко не всегда, то, ограничившись выравниванием иерархического уровня, мы максимально сближаем исполнительские уровни функций систем, объединяемых в надсистему, используя "буфферные поля": электрохи-мические, термохимические, электромагнитное и т.д.

3.3. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ФОРМУЛИРОВОК ЗАДАЧ

Большинство исходных формулировок практических задач толкают изобретателя в тупик. Важно понять, какую задачу стоит решать в том виде, в каком она поставлена, а какую нужно переформулировать. На основании выявленных закономерностей можно сделать вывод, что нуждаются в переформулировании такие задачи, которые призывают разрешить конфликт (осуществить какое-либо действие) на другом иерархическом уровне, нежели действие, вызвавшее конфликт.

При опускании раскаленной болванки в ванну с маслом для'закалки, масло, вспыхивает. Предлагается разработать конструкцию более мощного крана, чтобы быстрее опускать болванку в ванну с маслом.

Шаг 1. Определить исполнительские уровни:

а) действия вызывающего конфликт,

б) действия, диктуемого формулировкой задачи в темнике и направленного на разрешение конфликта;

• Т - X,

• М мех.

Шаг 2. Определить иерархические уровни:

а) действия, вызывающего конфликт.

б) действия, диктуемого формулировкой задачи в темнике и направленного на разрешение конфликта;

• система,

• надсистема.

Шаг 3. Сравнить уровни на шагах 1 и 2.

• несоответствие как иерархического, так и исполнительского уровней действий.

Шаг 4. В случае несоответствия желательно переформулировать задачу;

• задачу необходимо переформулирован. Конфликт желательно разрешить на уровне Т - X и в системе.

3.4. РАЗРЕШЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ

В некоторых случаях возникают трудности при разрешении противоречия, вызванного конфликтующими действиями, одно из которых связано со стабилизацией. Так как стабилизация чего-либо - это нуль-функция, а нуль-функция - это сумма функции и антифункции, то можно сначала условно, а позже и реально разделить это действие на два противоположных, которые затем разделить во времени, пространстве или отношениях. При электро-химическом золочении корпусов микросхем происходит высаживание золота также и на нерабочие поверхности корпусов, что приводит к перерасходу драгоценного металла. Различного рода крышечки снижают производительность и повышают трудоемкость процесса.

Шаг 1. Определить, не является ли требуемое действие нуль-функцией;

• требование не допустить высаживание золота на нерабочие поверхности - нуль-функция.

Шаг 2. Если да, то разделить его на две противоположные функции;

• удалить слой материала (золота),

• высадить слой материала.

Шаг 3. Разделить эти противоположные функции в пространстве, во времени или отношениях.

• возможно разделение во времени, и в отношениях - экранированием нерабочих поверхностей высаживают на них более тонкий слой золота, чем на рабочие, а затем равномерно растворяют золото на всех поверхностях.

4. ДАЛЬНЕЙШИЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ

1. Приведенные выше закономерности перехода в надсистему получены не индуктивно, т.е. путем анализа больших массивов патентной информации, а выведены логически из существующих положений ЗРТС. Следовательно, на их базе можно попытаться вы вести и другие закономерности и создать новые механизмы прогнозирования.

2. Так как приведенные выше закономерности сформулированы на функциональном уровне, то можно пытаться распространить эти закономерности за рамки техники, в том числе и на саму ТРИЗ.

ВЫВОДЫ

1. Сформулировано понятие о функциональном блоке, включающем функцию, антифункцию, нуль-функцию, антифункцию для нуль-функции.

2. Предложены конкретные механизмы анализа решения задач и прогнозирования.

3. Определены направления дальнейшей работы.