Читать книгу Законы и закономерности развития систем. ТРИЗ. Изд. 2-е, испр. и дополненное - Владимир Петров - Страница 31

5.2.1. Общие представления

Закономерность изменения степени идеальности является основной из закономерностей эволюции систем (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Структура закономерностей эволюции систем

Закономерность изменения степени идеальности включает две закономерности:

1)    закономерность увеличения степени идеальности;

2) закономерность уменьшения степени идеальности (анти-идеальность – тенденция уменьшения идеальности).

5.2.2. Общие понятия закономерности увеличения степени идеальности

Общее направление развития систем определяется закономерностью увеличения степени идеальности. Это самая главная закономерность эволюции систем.

Закономерность увеличения степени идеальности заключается в том, что любая система в своем развитии стремится стать идеальнее.

Одно из направлений увеличения степени идеальности – это максимальное уменьшение избыточности. Под уменьшением избыточности понимается уменьшение функциональной и структурной избыточности.

Уменьшение функциональной избыточности означает максимально возможное уменьшение дополнительных функций, такое, чтобы оно не отразилось на выполнении главной функции системы, т. е. функциональность системы выполнялось бы на том же или лучшем уровне.

Уменьшение структурной избыточности предусматривает уменьшение «лишних» частей и связей в системе. При этом система должна не только остаться работоспособной, но и не должна пострадать функциональность – она должна выполняться на том же или лучшем уровне.

Уменьшение избыточности может осуществляться использованием закономерности свертывания.

Направление идеализации определяется закономерностями повышения степени управляемости и динамичности, согласованием-рассогласованием, переходом в над- и подсистему, переходом на микро- и макроуровень, и свертывания-развертывания систем.

5.2.3. Виды степеней идеализации системы

Условно можно выделить четыре степени идеализации системы.

1. Появляться в нужный момент в нужном месте по требуемому условию.

2. Самоиполнение.

3. Идеальная система – это функция.

4. Функция становится не нужной.

Система появления в нужный момент в нужном месте по требуемому условию

Идеальная система должна появляться в нужный момент в необходимом месте или при необходимом условии и нести полную (100%) расчетную нагрузку.

В остальное (не рабочее) время этой системы быть не должно (она должна исчезнуть) или выполнять другую полезную работу (функцию).

Самоисполнение

Идеальная система должна выполнять все процессы (действия) самостоятельно без участия человека.

Идеальная система – функция

Идеальной системы быть не должно, а ее работа должна выполняется как бы сама собой, по мановению волшебной палочки.

Функция должна выполняться без средств.

Идеальная система – это система, которой не существует – ее нет, а ее функции выполняются в нужный момент, в необходимом месте или при необходимом условии (причем в это время система несет 100% расчетную нагрузку), не затрачивая на это вещества, энергии, времени и финансов.

Таким образом, идеальная система должна выполнять полезные функции в нужный момент, в необходимом месте или при необходимом условии, иметь нулевые затраты и не иметь нежелательных эффектов.

Использование информации, если она не требует финансовых затрат, не относится к затратам. Система тем идеальнее, чем больше она использует бесплатной информации.

Тенденция: материальная система заменяется виртуальной или программным обеспечением.

Предельная степень идеализации – отказ от функции

Предельная степень идеализации – функция становится не нужной.

Один из вариантов – это выполнение более общей функции.

5.2.4. Показатель степени идеальности

Степень идеализации системы можно представить в виде формулы (5.1)46:

где

I – степень идеализации (безразмерная величина);

F – полезная функция или полезный эффект;

Q – качество полезной функции (эффекта);

C – затраты времени и средств на осуществление полезной функции;

H – вредное действие (вредные функции);

i – порядковый номер функции;

n – количество функций;

a, β, γ – коэффициенты согласования, для обеспечения безразмерности.

В соответствии с формулой для увеличения степени идеальности число полезных функций следует увеличивать и улучшить их качество, а затраты и вредные функции уменьшать. В пределе, когда числитель стремится к бесконечности, а знаменатель стремится к нулю, идеальность стремится к бесконечности.

Для простоты представим формулу в упрощенном виде (5.2):

где

I – степень идеальности;

F – выполняемая функция или полезный эффект;

P – вредный эффект, затраты (факторы расплаты);

i – номер функции F;

n – количество функций.

5.2.5. Общие способы идеализации

К общим способам идеализации можно отнести:

1) закономерность развертывания – свертывания;

2) использование ресурсов;

3) модульный принцип;

4) использование одноразовых объектов;

5) способы устранения нежелательных эффектов;

6) принципы разрешения противоречий.

Закономерность развертывания-свертывания будет изложена ниже. С помощью закономерности развертывания системы, можно увеличить количество функций системы, а с помощью закономерности свертывания системы или процессов можно уменьшить затраты.

Модульные принципы построения систем

Модульный принцип построения систем заключается в том, что систему разбивают на определенные части (модули, блоки) и каждую часть (модуль) можно создавать отдельно.

Любую систему можно разделить на определенные модули (блоки), что позволяет каждый модуль создавать в наилучшем месте, в наилучшее время, наилучшими специалистами, используя наилучшие технологии и наилучшее оборудование. Что обеспечивает:

– наилучшее качество системы;

– многофункциональность системы;

– наименьшие затраты;

– наименьшие нежелательные эффекты.

Модули могут создаваться, например, по функциональному признаку.

«Сборка» системы из отдельных модулей может осуществляться менее квалифицированными специалистами, за меньший срок и более качественно, чем «сборка» систем из отдельных немодульных частей.

Таким образом, модульный принцип построения систем позволяет следующее.

1. Создавать системы с наивысшим качеством за счет:

а) использования наилучших специалистов:

– по разработке структуры модульной системы;

– разработке структуры каждого отдельного модуля;

– изготовлению каждого отдельного модуля;

– сбору отдельных модулей в систему.

б) создания каждого функционального модуля в специализированном месте, где имеются:

– наилучшие условия;

– наиболее прогрессивные технологии по разработке, изготовлению и контролю качества и т. д.;

– наилучшие специалисты и т. п.

2. Делать систему с большим количеством функций, например, путем соединения модулей с дополняющими друг друга функциями.

3. Уменьшить затраты времени и средств на создание, «сборку» и реорганизацию системы (уменьшение себестоимости), например, за счет:

а) уменьшения затрат времени и средств на создание модулей.

б) уменьшения затрат времени и средств на «сборку», ремонт и реорганизацию системы:

– сокращение времени на сборку, ремонт и реорганизацию системы за счет ее значительного упрощения. Ремонт и реорганизация идут путем полной замены модуля (блока);

– использование менее квалифицированных, а, следовательно, и менее оплачиваемых специалистов.

4. Уменьшить нежелательные эффекты:

а) модульный принцип построения часто предусматривает только одну возможность соединения конкретных модулей, что исключает ошибку в соединении модулей (защита от «дурака»);

б) варианты соединения отдельных модулей, как правило, «просчитываются» заранее, что тоже исключает соединение нежелательных модулей.

Способы устранения нежелательных эффектов

Нежелательный эффект в общем случае – это вредное, избыточное или недостающее действие, которое может возникать в процессе жизнедеятельности системы.

В данном параграфе под нежелательным эффектом будем понимать явление, вызываемое воздействием вредного действия на объект и/или вызываемое воздействием последствий вредного действия.

В простейшем случае схему вредного действия можно представить цепочкой изображенной на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Схема вредного действия

Более детально схема вредного действия представлена на рис. 5.6.

В дополнение к предыдущей схеме объект можно рассматривать как источник вредного действия. В этом случае объект сам генерирует последствия вредного действия (ПВД) – вторичные вредные действия, которые могут воздействовать на него самого или другие объекты (ОВ₂-ОВ_n), вызывая новые нежелательные эффекты (НЭ₂-НЭ_n). На рис. 5.6 петлей обратной связи показано воздействие последствий вредного действия на сам объект (ОВ₁). Подобные воздействия возможны и на ОВ₂-ОВ_n.

Рис. 5.6. Подробная схема вредного действия

Идеально, когда можно использовать вредное действие и/или его источник и/или его последствия в качестве полезных.

Опишем способы устранения нежелательного эффекта.

Нежелательный эффект (НЭ) может быть устранен путем:

– ликвидации;

– изоляции;

– компенсации вредного действия;

– · «оттягиванием» вредного действия и/или его последствий.

Ликвидация может применяться:

– к источнику вредного действия и/или причине его возникновения;

– вредному действию;

– последствиям вредного действия.

Изоляция может применяться:

– к источнику вредного действия;

– объекту (-ам) воздействия.

Компенсация и «оттягивание» могут применяться:

– вредному действию;

– последствиям вредного действия.

Компенсация – это противоположное воздействие. Идеально, когда оно точно такое же по величине и принципу действия и направлено точно противоположно вредному действию.

«Оттягивание» – это направление вредного действия в безопасное место. Желательно, чтобы система была готова к этому заранее.

Возможны различные комбинации указанных способов устранения нежелательных эффектов.

Некоторые варианты способов устранения нежелательных эффектов показаны ниже на рис. 5.7—5.17.

На рис. 5.7—5.9 представлены схемы ликвидации. На схемах ликвидация условно обозначена в виде перечеркнутых линий (́). Серым цветом показаны отсутствующие действия.

На рис. 5.7 показана ликвидация источника вредного действия.

Рис. 5.7. Ликвидация источника вредного действия

Ликвидация вредного действия (рис. 5.8) тесно связана с ликвидацией источника вредного действия и часто неотделима от этого процесса.

Рис. 5.8. Ликвидация вредного действия

Ликвидация последствий вредного действия изображена на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Ликвидация последствий вредного действия

Способы изоляции показаны на рис. 5.10—5.12. На схемах изоляция условно обозначена в виде серого овала.

Можно изолировать источник вредного действия (рис. 5.10) или объекты воздействия (рис. 5.11, 5.12).

На рис. 5.10 показана изоляция источника вредного действия.

Рис. 5.10. Изоляция источника вредного действия

Объекты могут изолироваться каждый по отдельности, все вместе или в любой комбинации.

Изоляция объектов в отдельности условно изображена на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Изоляция каждого объекта в отдельности

На рис. 5.12 условно изображена изоляция объектов вместе.

Рис. 5.12. Изоляция нескольких объектов воздействия

Рассмотрим способы компенсации. На схемах компенсация условно обозначена в виде компенсатора и стрелки.

Компенсация вредного действия воздействием на объект показана на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Компенсация вредного действия воздействием на объект

Компенсация вредного действия воздействием на вредное действие показана на рис. 5.14.

Рис. 5.14. Компенсация вредного действия воздействием на вредное действие

Компенсация последствий вредного действия воздействием на последствия вредного действия показана на рис. 5.15.

Рис. 5.15. Компенсация последствий вредного действия воздействием на последствия вредного действия

Рассмотрим способы «оттягивания» вредного действия.

«Оттягивание» вредного действия изображено на рис. 5.16.

Рис. 5.16. «Оттягивание» вредного действия

«Оттягивание» последствий вредного действия показано на рис. 5.17.

Рис. 5.17. «Оттягивание» последствий вредного действия

При устранении нежелательного эффекта желательно начинать с использования источника вредного действия, а затем его ликвидации. Общее направление действий по устранению нежелательного эффекта – это движение слева направо (рис. 5.18). Это означает, что, прежде всего, следует обратить внимание на источник вредного действия (ИВД), затем на вредное действие (ВД), потом на объект (ОВ₁), далее на последствия вредного действия (ПВД), в последнюю очередь на объекты (ОВ₂-ОВ_n) и нежелательные эффекты (НЭ₂-НЭ_n), создаваемые ими.

Рис. 5.18. Общее направление действий по устранению нежелательного эффекта

Ликвидация источника вредного действия предпочтительнее его изоляции.

Опишем одну из возможных последовательностей устранения нежелательного эффекта.

Алгоритм устранения нежелательного эффекта (НЭ) показан на

рис. 5.19.

1. Лучше всего сначала попробовать использовать вредное действие, его источник и/или последствия вредного действия для получения полезного действия, желательного эффекта.

2. Ликвидировать источник вредного действия, вредное действие, причину возникновения вредного действия и/или последствия вредного действия.

3. Изолировать источник вредного действия и/или объект (-ы).

4. Компенсировать вредное действие путем воздействия на объект (-ы) и/или на вредное действие, и/или на последствия вредного действия.

5. «Оттянуть» вредное действе и/или последствия вредного действия.

6. Если все указанные действия не привели к устранению нежелательного эффекта (НЭ), то необходимо проделать все указанные выше операции еще раз другим способом.

Рис. 5.19. Общий алгоритм устранения нежелательного эффекта (НЭ)

Рассмотрим один из возможных частных алгоритмов устранения нежелательного эффекта (НЭ). Он показан на схеме рис. 5.20.

Опишем последовательность устранения нежелательного эффекта по частному алгоритму.

1. Использовать источник вредного действия (ИВД) для получения полезного действия – желательного эффекта (ЖЭ).

2. Если возможно использовать ИВД, то необходимо проверить, устраняется ли нежелательный эффект (НЭ).

3. Если НЭ не устранен и не удается использовать ИВД для получения ЖЭ, то необходимо попробовать использовать вредное действие (ВД) для получения ЖЭ.

4. Если возможно использовать ВД для получения ЖЭ, то необходимо проверить, устраняется ли НЭ.

5. Если НЭ не устранен и не удается использовать ВД для получения ЖЭ, то необходимо попробовать ликвидировать ИВД.

6. Если возможно ликвидировать ИВД, то необходимо проверить, устраняется ли НЭ.

7. Если НЭ не устранен и не удается ликвидировать ИВД, то необходимо попытаться изолировать ИВД.

8. Если возможно изолировать ИВД, то необходимо проверить устраняется ли НЭ.

9. Если НЭ не устранен и не удается изолировать ИВД, то необходимо попытаться ликвидировать ВД.

10. Если возможно ликвидировать ВД, то необходимо проверить, устраняется ли НЭ.

11. Если НЭ не устранен и не удается ликвидировать ВД, то необходимо попытаться «оттянуть» ВД и/или компенсировать ВД воздействием на ВД.

12. Если возможно «оттянуть» ВД и/или компенсировать ВД воздействием на ВД, то необходимо проверить устраняется ли НЭ.

13. Если НЭ не устранен и не удается «оттянуть» ВД и/или компенсировать ВД воздействием на ВД, то необходимо попытаться изолировать объект вредного действия (ОВД) и/или компенсировать ВД воздействием на ОВД.

14. Если возможно изолировать ОВД и/или компенсировать ВД воздействием на ОВД, то необходимо проверить, устраняется ли НЭ.

15. Если НЭ не устранен и не удается изолировать ОВД и/или компенсировать ВД воздействием на ОВД, то необходимо попытаться изолировать объекты ОВ₂-ОВ_n.

16. Если возможно изолировать ОВ₂-ОВ_n, то необходимо проверить, устраняется ли НЭ.

17. Если НЭ не устранен и не удается изолировать ОВД и/или компенсировать ВД воздействием на ОВД, то необходимо попытаться изолировать объекты ОВ₂-ОВ_n.

18. Если все указанные действия не привели к устранению НЭ, то необходимо проделать все операции еще раз другим способом.

Рис. 5.20. Частный алгоритм устранения нежелательного эффекта

Принципы разрешения противоречий

Опишем некоторые принципы, наиболее подходящие для устранения нежелательных эффектов.

1. Вынесение. Отделить от системы «мешающую» часть («мешающее» свойство).

1.1. Ликвидировать источник вредного действия.

1.2. Перенести вредное действие на другой объект, для которого это действие будет невредным или полезным.

1.3. «Оттягивание» вредных связей. Перенос вредного действия на заранее подготовленный участок.

1.3.1. Создание легкоповреждаемых участков.

1.3.2. Использование аварийных средств.

2. Местное качество.

2.1. Перейти от однородной структуры системы (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.

2.2. Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции.

2.3. Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.

3. Предварительное действие. Предотвращение или устранение вредных действий (связей) использованием заранее подготовленных действий, средств или структуры (формы).

3.1. Создание предварительных анти-действий.

3.2. Создание необходимой структуры или формы.

3.2.1. Получение обтекаемой формы.

3.2.2. Получение заданной (необходимой) формы.

3.2.3. Придание оптимальных форм.

3.3. Защитить объект от вредного действия или компенсировать вредное действие.

4. Использование моделей (копий).

5. Использование ресурсов.

Рис. 5.21. Схема способов и видов идеализации