Аксиоматика технического прогресса: 2. Единая классификация технических систем

Аксиоматика технического прогресса:
2. Единая классификация технических систем

А.И.Привень, А.Т.Кынин
 

Не в совокупности ищи единства, а в единообразии разделения.

Козьма Прутков

1 Предмет, объект и метод исследования развития техники

В предыдущей публикации [1] дано определение технической системы (ТС) как модели, описывающей процесс получения нужного человеку (полезного) результата с помощью материальных объектов:

Техническая система (ТС) – это модель, описывающая совокупность объектов, имеющую конечный ненулевой общий размер и конечную ненулевую массу (материальных объектов), состоящую из конечного числа частей, каждая из которых вступает по меньшей мере в одно взаимодействие с другими частями или внешними объектами, таким образом, что в течение конечного ненулевого времени эти взаимодействия, протекающие в соответствии с законами природы, каким-либо образом отраженными в модели, в совокупности приводят путем управляемого преобразования энергии к объективно фиксируемому изменению характеристик хотя бы одного внешнего объекта, представляющему собой полезный результат, прогнозируемый моделью (с ненулевой вероятностью осуществления прогноза), за получение которого хотя бы один человек (покупатель) готов полностью или частично оплатить ненулевые совокупные расходы на создание, хранение, использование и утилизацию материальных представителей этой системы (совокупную стоимость системы). Материальных представителей технической системы мы называем ее экземплярами (иногда их также называют «техническими объектами»).

По сравнению с [1], мы добавили в определение упоминание о ненулевой вероятности осуществления прогноза.

В науке принято, что любая системная модель описывает некоторый процесс, являющийся предметом исследования, протекающий в некотором объекте (материальном или виртуальном – в зависимости от области знания), называемом объектом исследования, с помощью одного из тех методов, которые приняты в данной области науки (метода исследования). В нашем случае:

  • Объектом исследования является вышеупомянутая техническая система;
  • Предметом исследования является процесс, протекающий в технической системе, то есть – изменение технической системы;
  • Методом исследования является анализ истории и современного состояния техники.

2 Принцип системной классификации

В естественных науках принято классифицировать объекты не путем простого перечисления их разновидностей в виде конечного списка, а путем разделения на группы по каким-либо формальным признакам. Например, элементарные частицы делятся на заряженные и незаряженные, бозоны (с целым спином) и фермионы (с полуцелым спином) и т.д., а химические элементы – на металлы и неметаллы, на s-, p-, d- и f- элементы (по признаку порядкового номера заполняемого электронного слоя), на элементы 1, 2, ..., 8 периодов (по признаку числа электронных оболочек в атоме) и т.д. Указанные признаки называются «основаниями классификации». При этом число групп (классов) в классификации не является произвольным, а определяется объективным критерием – числом допустимых комбинаций значений признаков, служащих основаниями классификации.

Примером такой классификации является Периодическая система химических элементов, в которой основаниями классификации являются число электронных оболочек, определяющее номер периода, и число электронов в последней из них, определяющее номер группы. Системные классификации используются не только в естественных науках: например, в психологии широко распространена классификация типов темперамента по Г. Айзенку, в которой основаниями классификации являются направленность (экстраверсия – интроверсия) и эмоциональная стабильность (эмоционально стабильный – лабильный, или «нейротический» темперамент).

Одни и те же объекты можно классифицировать по-разному, выбирая в качестве основания разные признаки или комбинации признаков. При построении системной классификации важно, чтобы каждый из этих формальных признаков был определен для каждого из объектов и имел конечное число значений. Как правило, это число невелико – оно почти никогда не превышает 8; если оно больше, то это с большой вероятностью означает наличие некоторой внутренней структуры, отвечающей за значения этого признака. Так, в Периодической системе элементы делятся на 14 групп – это число обусловлено наличием трех видов электронных орбиталей, на одной из которых (s-орбиталь) может находиться до 2 электронов, на другой (p-орбиталь) – до 6, и на третьей (d-орбиталь) – еще до 6. Тем самым 14 групп Периодической системы естественным образом делятся на 8 «главных» (s- и p-элементы) и 6 «побочных» (d-элементы).

В настоящей статье мы предлагаем общую классификацию для технических систем.

3 Процессы и состояния в технических системах. Развитие технической системы

Как сказано выше, любое системное описание в науке – это описание какого-либо процесса, протекающего в каком-либо объекте.

Согласно  [2], «Процесс (лат. processus — течение, ход, продвижение) — это последовательная смена состояний чего-либо, стадий развития рассматриваемого явления».

Согласно тому же источнику [3], «Состояние — абстрактный термин, обозначающий множество стабильных значений переменных параметров объекта. Состояние характеризуется тем, что описывает переменные свойства объекта. Состояние стабильно до тех пор, пока над объектом не будет произведено действие; если над объектом будет произведено некоторое действие, его состояние может измениться. Последовательная смена состояний объекта называется процессом.»

Таким образом, описывая систему, мы должны определить не только саму эту систему как объект описания, но также указать, что именно мы рассматриваем в качестве процесса, а что – в качестве состояния, описывающего систему между теми моментами, когда над ней будет произведено некоторое действие. Для этого, однако, необходимо прежде определить само это действие.

В качестве действия, изменяющего состояние технической системы, мы рассматриваем техническое решение, то есть – такое изменение вышеуказанной модели, которое позволяет «улучшить» (изменить в желаемом направлении) параметры моделируемого ею объекта, называемого нами экземпляром технической системы. Технические решения описываются в патентах на изобретения, отчетах о конструкторских работах и т.д.

Таким образом, состояние технической системы – это та конкретная модель способа получения полезного результата, которая становится актуальной в результате принятия того или иного технического решения.

Не всякое изменение модели является допустимым, поскольку ТС – это не просто любая модель, а такая, которая прогнозирует получение заданного полезного результата с ненулевой вероятностью. Соответственно, допустимым состоянием ТС (сохраняющим ее как таковую в соответствии с данным выше определением) является только такое состояние, при котором вероятность достижения заранее заданного полезного результата не равна нулю. Модель, прогноз которой никогда не сбывается, не является технической системой. Разумеется, инженеры, разрабатывая новую технику, стремятся по возможности повысить вероятность осуществления прогноза. Достоверно установить эту вероятность можно только на реальных объектах (технических средствах и изделиях), описываемых этой моделью. В ряде случаев оценить эту вероятность можно также путем экспертной оценки, стендовых испытаний и т.д.

Последовательная смена допустимых состояний технической системы представляет собой процесс развития технической системы.

Иногда, в сравнительно редких случаях, изменение состояния технической системы сопровождается физическими изменениями непосредственно в конкретных материальных объектах – экземплярах этой системы. Так поступают, например, автомобильные и авиационные компании, когда они обнаруживают в выпускаемой ими технике серьезный дефект, угрожающий безопасности людей, - они в этом случае не только вносят изменения в модель, но и «отзывают» соответствующую продукцию, то есть привозят ее на завод, устраняют дефект и возвращают «исправленные» изделия потребителям.

Однако в подавляющем большинстве случаев развитие технической системы не сопровождается физическим изменением ранее изготовленных технических средств, а сопровождается прекращением выпуска старых объектов и началом выпуска новых, выпущенных в соответствии с измененной моделью. Таким образом, в процессе развития техники материальные объекты – технические средства не изменяются, а заменяются новыми. В связи с тем, что при этом происходит замена технического средства, мы не можем говорить о «развитии» его как материального объекта. Развивается – то есть, изменяется, сохраняясь сама собой, - только модель.

Другими словами, в процессе развития техники конкретная техническая система (понимаемая в соответствии с нашим определением в качестве модели способа получения полезного результата) выступает в качестве переменной величины – что и делает ее развивающимся объектом.

Поскольку развивающаяся техническая система сама является моделью, она, как и всякая системная модель, описывает (моделирует) некоторый процесс. Этот процесс обычно называется функционированием техники (другая сторона этого процесса – технология – будет рассмотрена ниже). Этот процесс принято описывать, в общем случае, как процесс превращения некоторого «сырья» в «продукт»; находясь в процессе этого превращения, оно именуется «изделием».

Однако процесс функционирования техники не тождественен процессу ее развития. Процесс функционирования протекает в материальных объектах – технических средствах, и только лишь описывается моделью. В отличие от него, процесс развития ТС протекает непосредственно в самой модели, вызывая ее изменения. Внешним результатом этого процесса является прекращение производства технического средства или изделия по старой модели и начало его производства по новой модели и, в конечном счете, замена старых технических объектов новыми, усовершенствованными.

Итак, состояние технической системы – это конкретная модель, описывающая процесс функционирования материального объекта – технического средства или технологию производства материального объекта – изделия, а процесс в технической системе (развитие технической системы) – это процесс изменения этой модели, приводящего, в общем случае, к прекращению выпуска одних технических средств и началу выпуска других, усовершенствованных.

4 Классификация технических систем

Исходя из нашего определения ТС, мы можем предложить следующее основание для базовой классификации технических систем как моделей способов получения полезного результата.

Полезный результат действия системы, в самой общей формулировке, представляет собой результат изменений, произведенных в какой-то одной части материального мира с помощью какой-то другой его части. Та часть материального мира, в которой локализован полезный результат действия системы, предполагается, как правило, пассивной и называется изделием, а та часть, с помощью которой этот результат получен, рассматривается как «активная» и называется техническим средством (ТСр). Как изделие, так и техническое средство в ходе вышеуказанных взаимодействий тем или иным образом изменяются. Конечным (необратимым) результатом этих взаимодействий является, со стороны изделия, превращение «сырья» в «продукт» (именно в продукте локализован полезный результат действия системы), а со стороны технического средства – те или иные (главным образом, нежелательные, вредные) необратимые изменения, такие, как износ или коррозия. Таким образом, можно сказать, что в процессе функционирования техники «польза» сосредотачивается в изделии, а «вред» - в техническом средстве и, конечно, в окружающей среде.

Соответственно, процесс получения полезного результата можно рассматривать с двух сторон: со стороны технического средства (ТСр) и со стороны изделия.

Процесс в ТСр, то есть – процесс взаимодействия частей ТСр друг с другом и с внешними объектами (изделием, человеком-пользователем и окружающими предметами), приводит в качестве внешнего результата к превращению «сырья» в «продукт». Внутрисистемным результатом такого процесса является изменение самого ТСр – например, износ оборудования.

Хотя процесс, протекающий в техническом средстве, приводит к изменению изделия, при моделировании процесса в ТСр мы абстрагируемся от процесса изменения изделия, а основное внимание уделяем именно ТСр и его частям.

Процесс в изделии, то есть – процесс взаимодействия частей самого изделия друг с другом и с внешними объектами – устройствами, а также прочими объектами и веществами из окружающей среды, дает те же конечные результаты, что и в предыдущем случае, с той разницей, что превращение «сырья» в «продукт» является внутрисистемным: оно достигается в той самой системе, которую мы рассматриваем, а изменение ТСр (например, износ оборудования) выступает в качестве внешнего результата и, как правило, в этой ситуации не рассматривается.

Модель процесса, протекающего в изделии и превращающего «сырье» в «продукт», обычно называется технологией (например, технология стиральных машин, технология полимеров, технология стекла – то есть, модели процессов превращения того или иного «сырья» в стиральные машины, полимеры, стекло). Как правило (хотя и не всегда) технологические процессы осуществляются с помощью технических устройств. Однако, рассматривая технологию «саму по себе», мы абстрагируемся от этих устройств и рассматриваем только то, что происходит с самим обрабатываемым изделием.

И техническое средство, и изделие можно рассматривать как на макроуровне, так и на микроуровне. Соответственно, в сочетании с классификацией по статусу объекта (ТСр и изделие) получаем четыре базовых класса процессов, происходящих в ТС.

На макроуровне процесс в ТСр представляется как функционирование устройства (то есть, процесс взаимодействия его частей, например, деталей, друг с другом и с внешними объектами), а процесс в изделии – как «макротехнология», или обычная технология. На микроуровне процесс в ТСр представляется как «функционирование» материала (то есть – взаимодействие материала ТСр с внешними объектами), а процесс в изделии – как «микротехнология», или химическая технология. Одна из разновидностей последней – «нанотехнология», рассматривающая в качестве объекта атомные группировки, имеющие в одном или более направлениях размеры порядка нанометров или десятков нанометров (1 нанометр – это одна миллиардная часть метра, что примерно на порядок превышает размер среднего атома).

Соответственно:

  • В модели устройства основное внимание уделяется описанию самих деталей, их взаимодействия друг с другом и с внешними объектами.
  • В модели материала (вещества) основное внимание уделяется описанию того, как образующие его частицы взаимодействуют друг с другом (фазовые переходы, химические реакции) и с внешними объектами – частями устройства (трение, сцепление, трещинообразование и т.д.), окружающей средой (коррозия, диффузия, деградация и др.), искусственно созданными объектами – веществами и полями (потоками частиц, излучениями и т.д.) и прочими природными и искусственными объектами, включая человеческих организм. Объективно фиксируемые результаты этих взаимодействий, измеряемые в специальных условиях, называют свойствами вещества или материала.
  • В модели макротехнологии (обычной технологии) основное внимание уделяется взаимодействию макроскопических частей изделия друг с другом и с внешними объектами.
  • В модели микротехнологии (химической технологии) основное внимание уделяется взаимодействию между атомами, молекулами и более крупными частицами, образующими химическую и физико-химическую (например, кристаллическую, фазовую, «наноразмерную») структуру вещества.

Таким образом, мы получаем возможность единой классификации этих моделей, описывающих устройства, материалы, обычные и химические технологии как разновидности однотипных объектов – моделей способа получения полезного результата. Различие между ними – это различие точек зрения, с которых рассматривается моделируемый процесс (процесс получения полезного результата): со стороны технического средства или со стороны изделия, а также «снаружи» (на макроуровне) или «изнутри» (на микроуровне).

Тем самым, по нашему мнению, снимается вопрос о том, является ли так называемая «система-процесс» (или «система-технология») разновидностью технической системы: безусловно, она в качестве модели преобразований в изделии является таковой. Заодно мы получаем реальный и совершенно конкретный объект, в котором процесс упомянутого преобразования протекает, - это самое изделие, а сам технологический процесс становится не абстрактной «последовательностью операций, организованной во времени», а самым обычным (для естественных наук) процессом, изменяющим состояние реального объекта, с тем лишь отличием от «системы-устройства», что этим объектом является не техническое средство, а изделие.

«Технологии», «устройства» и «материалы», рассматриваемые в качестве технических систем, – это просто разные модели одного и того же физического процесса, в которых мы фокусируем внимание на одних видах изменений в тех или иных материальных (физических) объектах и абстрагируемся от других изменений, происходящих в тех же самых или иных материальных объектах.

Будучи представителями одного и того же класса моделей (рис. 1, 2), вышеописанные технические системы позволяют осуществлять над собой однотипные преобразования, что вполне соответствует опыту практического применения инструментов ТРИЗ. При этом в пределах каждой разновидности ТС (устройства, материалы, обычные и химические технологии) существуют, конечно, и свои, специфические возможности преобразований, применимых только к этим системам.

 

Рис. 1. Классы технических систем как отражение разных точек зрения при построении модели

 

 

 Рис. 2. Схема предлагаемой классификации технических систем

 

Конечно же, материал не является «самым малым» или «самым глубоким» уровнем организации материи. Аналогично тому, как в состав материальных объектов входят материалы, сам материал тоже можно рассматривать в качестве сложносоставного объекта. Составные части материала – это химические вещества, которые, на соответствующем уровне организации материи, также можно рассматривать в качестве как технических средств, так и изделий. Идентификатором (уникальным знаком) вещества является химическая формула молекулы или более сложной группы атомов (например, «четвертичная» структура белка). Соответственно, можно продолжить вглубь и классификацию технологий: следующим по глубине уровнем технологий будут химические реакции как модели превращений химических веществ друг в друга. Эту классификацию «вглубь материи» можно продолжать и дальше, вплоть до самых мелких известных науке частиц. Однако на настоящий момент такое дробление мало актуально для большинства изобретателей техники (кроме химиков и «ядерщиков»), в связи с чем мы этот вопрос подробно рассматривать здесь не будем.

5 Виды взаимодействий, учитываемых в разных классах технических систем

По определению ТС [1], способ получения полезного результата представляет собой совокупность взаимодействий частей системы друг с другом и с элементами надсистемы. Обычно взаимодействие в ТРИЗ представляется посредством функций, каждая из которых представляет собой «действие одного материального объекта по изменению параметров другого материального объекта» [8]. Согласно тому же источнику, «конкретный физический способ изменения или преобразования функционального параметра, реализующий функцию», представляет собой принцип действия. (В ТРИЗ известны и другие определения функции и принципа действия; мы выбрали те, которые были сформулированы на последнем Саммите разработчиков ТРИЗ одним из наиболее известных специалистов.) Таким образом, взаимодействие (дословно – «взаимное действие») может быть описано в виде пары взаимосвязанных функций материальных объектов друг на друга, каждое из которых реализуется некоторым принципом действия.

Мы сейчас не обсуждаем вопрос о том, является ли такое описание взаимодействия (через пару взаимосвязанных функций) всегда достаточным и исчерпывающим, а утверждаем лишь, что его можно использовать, по крайней мере, в тех случаях, когда такое действие не уничтожает участвующие в нем материальные объекты, а только лишь изменяет их параметры. В терминах системного подхода это означает, что каждое из таких действий приводит к изменению состояния той или иной части системы и, следовательно, состояния системы в целом. Термином «состояние» мы обозначаем то, что «стабильно до тех пор, пока над объектом не будет произведено действие» [3]. Другими словами, все действия, которые мы рассматриваем в рамках нашей модели, тем или иным способом изменяют состояние системы в целом и хотя бы одной из ее частей.

Общая схема возможных взаимодействий в технической системе представлена на рис. 3.

Рис. 3. Общая схема взаимодействий в технических системах

 

Отдельно оговоримся: термины «техническое средство» и «изделие» мы не «привязываем намертво» к каким-то конкретным объектам, аналогично тому, как в АРИЗе [9] выделяют «инструмент» и «изделие» в зависимости от решаемой задачи, спускаясь или поднимаясь на нужный нам уровень системной иерархии. В этом случае в качестве ТСр и изделия мы рассматриваем соответственно часть прежнего ТСр и часть прежнего изделия (рис. 4).

 

Рис. 4. Общая схема взаимодействий на уровне части исходной системы

 

В каждом из классов технических систем (см. рис. 2) рассматриваются не все эти взаимодействия, а только их часть, а оставшаяся часть остается как бы «за бортом» рассмотрения – мы от этих взаимодействий абстрагируемся. Виды взаимодействий, рассматриваемых в моделях разных классов, показаны на рис. 5.

 

Рис. 5. Виды взаимодействий, рассматриваемых в устройствах, материалах и технологиях

 

Во всех рассмотренных выше случаях под «элементами надсистемы» понимается все то, что не вошло в число объектов, включенных в систему, но взаимодействует с этими объектами, включая людей, природные и искусственные (созданные людьми) объекты.

6 Целое и части в технической системе: об объективном и субъективном в инноватике

На рис. 3-5 у каждого объекта, разделенного на части, изображены только две части. Это – схематическое изображение. В действительности взаимодействующих частей, конечно, можно выделить и намного больше. Сколько именно – зависит от того, получение какого именно результата действия системы мы хотим смоделировать. Например, можно считать частями компьютера системный блок, монитор, клавиатуру и мышь, а можно разделить на части цельную гайку, выделив в ней внутреннюю поверхность, которая содержит резьбу и соприкасается с болтом, наружную поверхность, которая соприкасается с гаечным ключом, и соединяющий их слой материала. Деление на части мы в данном случае производим по функциональному признаку, а не по структурному.

А почему бы нам не рассмотреть одновременно и части технического средства, и части изделия во всей их совокупности, как это изображено на рис. 3 и 4? В принципе, конечно, можно сделать и так – построить такую «многоблочную» модель нам никто не запрещает, и такие модели действительно строят, например, конструкторы, когда моделируют процессы сборки или ремонта технических устройств. Однако мы рассматриваем не эти процессы, а процесс развития технической системы, которое требует решения конкретных проблем, препятствующих улучшению характеристик технических средств и производимых изделий. А в этом случае, как показывает изобретательская практика (учитываемая, в частности, в АРИЗе [9], теории ограничений Голдратта [10] и других инструментах и методах систематических инноваций), необходимо локализовать проблему, то есть выбрать для рассмотрения именно тот фрагмент материального мира, который «ответственен» за возникновение этой проблемы, и именно его делить тем или иным образом на части. Соответственно, все остальное, что не препятствует развитию в данной конкретной ситуации (хотя и может физически взаимодействовать с этими же самыми материальными объектами), выносится за рамки системы.

Система – это наша модель реального процесса или явления, и мы, исходя из нашей конкретной задачи, решаем, что включать в систему (то есть, согласно определению, рассматривать как «множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство» [12]), а что лучше оставить за ее пределами и не рассматривать там никакие взаимосвязи и взаимодействия, не касающиеся именно этой системы. Мы делим на части именно то, что наиболее важно для нас в данной конкретной ситуации, и именно его модель рассматриваем в качестве «системы», будь то цельнолитая гайка или сложное техническое устройство. При этом никто нам не мешает в одном «простом» физическом объекте (например, в той же гайке) выделить несколько взаимодействующих друг с другом частей, и одновременно с этим другой «сложный» объект (допустим, интегральную схему с миллионами электронных элементов) рассматривать как «монолит». Делим мы объект на части или нет – зависит не от природы или физической структуры самого объекта (физически на части можно в принципе разделить и электрон), а от решаемой нами задачи.

Конечно, мы можем разделить на части и тот фрагмент материального мира, который не влияет на получение интересующего нас результата, - например, указать на схеме крепления кулера к процессору на материнской плате все электрические и электронные элементы того, другого и третьего. Тем самым мы получим более детальное описание реальности и, возможно, даже кое-что новое поймем для себя. Однако на практике этого все же не делают, поскольку это слишком сильно усложняет описание, не давая или почти не давая реально полезной информации. Реально при этом ограничиваются только минимально необходимым числом частей, взаимодействие которых, будучи описанным той или иной моделью, позволяет прогнозировать получаемый результат (см. пример на рис. 6). Именно эти части при решении данной конкретной задачи (например, задачи установки кулера на рис. 6) и рассматриваются как «части системы».

 

Рис. 6. Схема процесса установки кулера компьютерного процессора [11]

 

По этой же самой причине мы при решении задач усовершенствования техники рассматриваем устройства, материалы и технологии как отдельные системы, которые моделируют разные процессы, – не потому, что эти процессы описывают разную физическую реальность (устройство всегда состоит из каких-то материалов, любое устройство реализует какой-либо технологический процесс или его часть, а почти любая «обычная» технология так или иначе затрагивает преобразование химических связей, например, их разрыв при резании или образование при склеивании), а потому, что так нам удобнее решать конкретные проблемы.

Конечно же, реально любой конструктор, разрабатывающий новое устройство, должен представлять себе и технологию работы с ним, а любой технолог – представлять себе то устройство, в котором реализуется его технология. Почти всегда новое устройство как-то меняет технологию, а новая технология требует каких-то изменений в устройствах. Аналогично, почти всегда новый материал требует новой химической технологии его получения, а новая химическая технология позволяет получать новые материалы с улучшенными свойствами. Поэтому на практике они часто разрабатываются (и патентуются) в паре: «устройство плюс технология», «материал плюс химическая технология». Точнее говоря, искусственно созданное устройство или искусственный материал требует, в общем случае, сразу двух технологий: технологии получения (сборки, синтеза) и технологии потребления (использования). Однако обычно, говоря о новом устройстве, рассматривают прежде всего технологию его использования, а говоря о новом материале – технологию его получения. Технологии сборки устройств и технологии применения материалов реже создают проблемы и поэтому реже рассматриваются в инноватике.

Процессы получения и использования технического средства обычно рассматривают по отдельности, из тех же соображений локализации проблемной ситуации. Соответственно, делают это в рамках разных технических систем, выделяя в них разные технические средства и разные изделия таким образом, что «изделие» одной системы становится «техническим средством» в другой.

Рассматривая пару «техническое средство плюс технология его использования» (неважно, является ли ТСр устройством или материалом), мы можем увидеть, что физические проявления процессов, протекающих в этих системах, одинаковы: это какое-то изменение в изделии (дробление, соединение частей, деформирование, переструктурирование) и какие-то изменения в самом ТСр (например, вращение деталей или поглощение вредных газов). Одинаковы и конечные (необратимые) результаты этих процессов: превращение «сырья» в «продукт» и какие-то необратимые изменения в ТСр (например, износ деталей или загрязнение катализатора продуктами реакции). Различие заключается лишь в нашей точке зрения, выраженной при выделении именно данной конкретной системы, и определяющее, что именно является для нас в данном случае более существенным. При рассмотрении технологии (то есть процесса, изменяющего состояние изделия) изменения в изделии являются внутрисистемным результатом, который мы рассматриваем как существенный, а изменения в техническом средстве (устройстве или материале) – как внешний, менее существенный или несущественный для нас результат. Соответственно, мы рассматриваем взаимодействия, происходящие внутри изделия, и не рассматриваем взаимодействия внутри устройства. Напротив, при рассмотрении устройства происходящие в нем изменения являются внутрисистемными (и более существенными), а изменения в изделии – внешними (и менее существенными). Соответственно, мы рассматриваем взаимодействия внутри устройства и не рассматриваем взаимодействия внутри изделия. Это отражено, в частности, в требовании АРИЗа [9]: «изделие - неизменяемый элемент». Уточним: «неизменяемый» именно в рамках модели технического средства (конструкции), а не технологии.

Таким образом, деление технической системы на части, равно как и выделение самой этой системы, определяется не только и не столько физической структурой материальных объектов, сколько нашей конкретной задачей по улучшению конкретного полезного результата или совокупности полезных результатов (или, что фактически почти то же самое, по устранению конкретных нежелательных эффектов). При этом мы выделяем «взаимодействующие части» (и, соответственно, рассматриваем образуемую ими систему) именно в той части реального физического мира, которая представляет для нас наибольший интерес с точки зрения этого улучшения. При этом мы абстрагируемся от других процессов взаимодействия материальных объектов, которые физически столь же реальны и столь же объективны, но не влияют или не столь сильно влияют на получение именно этого нужного нам результата. Этот результат определяем мы – и только после этого решаем, что именно мы должны включить в систему, чтобы добиться именно этого, нужного нам результата. Вне рассмотрения конкретной задачи и конкретного полезного (желаемого) результата говорить о том, что «входит» в ТС, а что «не входит», - малоосмысленное занятие.

7 Технические системы как объекты патентования

В международном патентном праве все объекты патентования принято делить на три базовых вида: устройства, способы (технологии) и вещества. В ряде стран (включая Россию и бывший СССР) различают также еще один объект патентования – применение известного устройства, способа или вещества по новому назначению.

Первые три вида объектов патентования соответствуют вышеописанным классам технических систем, с тем лишь уточнением, что технологии делятся нами на «обычные» и химические. В международной патентной классификации [4] химические технологии помещены в секцию «С», а прочие технологии – главным образом, в секцию «В». Таким образом, это деление тоже отражено в патентном праве, только не в статусе «разных объектов изобретения», а в статусе «разных классов изобретений».

Четвертый вид объектов патентования – применение известного устройства, способа или вещества по новому назначению – описывает ту специфическую ситуацию, когда в самих материальных объектах ничего не изменяется, но изменяется модель их использования – то есть, появляется новый способ получения уже известного полезного результата (иначе патентуют не «новое применение», а сам этот новый результат) с помощью уже известных материальных объектов. Согласно [5], сущность такого изобретения «заключается не в создании нового продукта, а состоит именно в установлении возможности его применения по неочевидному для известного продукта назначению». Например [6], «Применение 0,3 - 0,5%-ного водного раствора А в качестве антибактериального средства для лечения заболеваний верхних дыхательных путей».

Заметим, что среди патентоведов ведутся дискуссии (см., например, [7]) по поводу того, является ли «применение» самостоятельным видом объектов патентования. Мы не можем, разумеется, судить о ситуации в качестве юристов (каковыми мы не являемся). Тем не менее, наш подход вполне согласуется с выделением этого вида объектов патентования в качестве самостоятельного: его специфика определяется как раз тем, что появление новой разновидности технической системы (то есть – новой модели способа получения полезного результата) в данном случае не требует ни создания новых материальных объектов, ни получения нового полезного результата. Отметим, что другие известные нам определения технической системы (некоторые из них приведены в [1]) не позволяют как-либо выделить этот вид патентоспособных технических решений.

Помимо указанных четырех основных видов объектов патентования, в патентном праве известен еще один дополнительный вид таких объектов: это штамм микроорганизмов, обладающих полезными свойствами. В принципе это точно такое же техническое средство, как и материал, с той лишь разницей, что вместо химических процессов к получению полезного результата ведут процессы биологические (биохимические). Принципиальной разницы между теми и другими, которая была бы существенной с точки зрения моделирования способа получения полезного для человека результата (а не, скажем, с точки зрения биологии, философии или религии),  мы не видим. Соответственно, имеем полное право рассматривать и этот объект патентования в качестве технической системы – «биологического материала».

Наконец, в последние десятилетия в качестве самостоятельных объектов изобретений стали активно патентоваться химические формулы новых искусственно полученных веществ и химические реакции их синтеза. В рамках нашего подхода, в этом нет ничего необычного или неожиданного: как указано выше, химические формулы – это следующий после материалов «микроуровень» моделей технических средств, а химические реакции – следующий после химических технологий «микроуровень» технологий. В качестве моделей способов получения полезного результата, и те и другие принципиально ничем не отличаются от традиционных объектов патентования – устройств, материалов и технологий. Поскольку человек в своей модели получения полезного результата может оперировать объектами на этом уровне организации материи (атомы и молекулы), постольку такие модели становятся техническими системами и, соответственно, объектами изобретений.

Таким образом, рассмотрение ТС как модели способа получения полезного результата позволяет охватить все виды объектов патентования, известных в международном патентном праве, и установить четкое соответствие между одними и другими: то, что по формальным признакам не может рассматриваться как потенциальный объект патентования в качестве изобретения (вне зависимости от наличия новизны), не является и технической системой. Другими словами, техническая система – это то, что при наличии новизны можно (было бы) запатентовать в качестве изобретения.

8 Выводы

Рассмотрение технической системы как модели способа получения полезного для человека результата позволило выстроить единую классификацию технических систем, состоящую из четырех основных классов: устройства, материалы, «обычные» технологии (макротехнологии) и химические технологии (микротехнологии). Устройства и материалы представляют собой модели, рассматривающие процесс функционирования техники со стороны технического средства (активной части системы), а технологии рассматривают тот же самый процесс со стороны изделия (пассивной части системы, в которой локализован полезный результат ее действия). При этом устройства и обычные технологии описывают этот процесс на макроуровне, а материалы и химические технологии – на микроуровне.

Такой подход позволяет полностью совместить нашу классификацию технических систем с общепринятой классификацией объектов патентования, включая и такие специфические виды последних, как штамм микроорганизмов и применение известного устройства, способа или вещества по новому назначению. Последнее представляет собой такую разновидность процесса развития техники, при которой новые материальные объекты не создаются, а изменяется лишь модель их использования, то есть – с помощью тех же самых материальных объектов получается иной полезный результат.

Рассмотрение устройств (материалов) и технологий (химических технологий) в качестве «зеркальных» по отношению друг к другу моделей, описывающих процессы в техническом средстве и изделии, позволяет, на наш взгляд, закрыть дискуссию о том, можно ли рассматривать устройства и технологии в рамках одного и того же понятия «техническая система»: в качестве моделей способов получения полезного результата они безусловно могут быть описаны единым понятием. Соответственно, становится естественной и понятной практика применения одних и тех же инструментов систематических инноваций (в частности, инструментов ТРИЗ) для совершенствования тех и других, равно как и практика построения и изменения самой такой модели в рамках практического применения любого из этих инструментов при решении любой конкретной задачи.

Список использованных источников

1. Привень А.И. Аксиоматика технического прогресса: Часть 1. Определение технической системы, http://www.metodolog.ru/node/1223

2. Процесс. Википедия, http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81

3. Состояние. Википедия, http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5

4. Международная патентная классификация, http://ipo.omgtu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=89&Itemid=82

5. Продление срока действия патента с формулой на применение, или Европа нам поможет. ООО «Юридическая фирма Городисский и партнеры», http://www.gorodissky.ru/publications/articles/?newsid=297

6. Что охраняет формула на применение продукта? ООО «Юридическая фирма Городисский и партнеры», http://www.gorodissky.ru/publications/articles/?newsid=94

7. Серова М.А. Применение: быть или не быть? Российская библиотека интеллектуальной собственности, http://rbis.su/article.php?article=329

8. Литвин С. Принцип действия как реализация функции технической системы, Саммит разработчиков ТРИЗ, TDS 2011, 20 июля 2011, http://www.triz-summit.ru/ru/section.php?docId=4926

9. Альтшуллер Г. С. Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85В, 1985. Цитируется по официальному сайту Г. С. Альтшуллера, http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v.asp

10. Детмер У. Теория ограничений Голдратта. Системный подход к непрерывному совершенствованию. Москва, Анд Проджект, 2007. 443 с.

11. Thermalright SI-128 SE: проверка качества. КОМПЬЮТЕРРАLAB, http://www.computerra.ru/terralab/platform/373171/

12. Система. Википедия, http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Комментарии

Re: Аксиоматика технического прогресса: 2. Единая ...

blandux wrote:
Видимо мой переключатель с помощью мысли будет работать и распростроняться нелегально, как китайские новинки :(

А Вы все-таки попробуйте! Если Вам удастся сделать работающий экземпляр, то почему бы Вам не попытаться объяснить его работу без нарушения известных законов природы? Я вовсе не утверждаю, что это невозможно. Мысль, в конце концов, имеет материальное выражение в виде электромагнитных сигналов в том числе. Вот на это и "давите". Только вначале все-таки попробуйте сделать это "в реале". А то деньги на патент потратите, а пользы не получите :(

Успехов!

Subscribe to Comments for "Аксиоматика технического прогресса:  2. Единая классификация технических систем"