7. При анализе недостатков системы проводят ее анализ в последовательности:
7.1. Компонентный анализ.
7.2. Структурный анализ.
7.3. Функциональный анализ.
7.4. Диагностический анализ.
3.7. Самостоятельная работа
3.7.1. Контрольные вопросы
1. Дайте определение системного мышления и системного подхода.
2. Дайте определение системы.
3. Дайте определение системного свойства?
4. Приведите понятия, сопутствующее понятию система.
5. Дайте определение антропогенной системы.
6. Дайте определение технической системы.
7. Приведите приметы технических систем.
8. Опишите иерархию систем. Назовите иерархические уровни системы.
9. Дайте определение функции. Приведите примеры функций технических систем.
10. Опишите виды функций у технической системы.
11. Опишите иерархию функций.
12. Опишите классификацию оценки функций.
13. Что такое полезная функция?
14. Что такое бесполезная функция?
15. Что такое вредная функция?
16. Что такое достаточная функция?
17. Что такое недостаточная функция?
18. Что такое избыточная функция?
19. Дайте определение процесса.
20. Дайте определение потока.
21. Какие виды потоков могут быть?
22. Опишите классификацию оценки потока.
23. Дайте определение системности.
24. Опишите составляющие системности.
25. Опишите системные требования.
26. Опишите составляющие системного оператора.
27. Опишите виды изменений.
28. Опишите этапы и процесс системного синтеза.
29. Опишите этапы и процесс системного анализа.
30. Опишите этапы и процесс анализа выявления недостатков.
3.7.2. Темы докладов и рефератов
1. История появления термина система. Обзор и анализ имеющихся определений системы.
2. Анализ понятия системное мышление и системный подход у различных авторов.
3. Анализ не системного подхода к природе, антропогенным системам и в частности, к технике в истории развития человечества.
3.7.3. Выполните задания
1. Приведите примеры антропогенных и технических систем.
2. Приведите примеры не системного подхода.
3. Используйте системный оператор для лампы.
4. Используйте системный оператор для компьютера.
5. Выберете любую систему и/или процесс и примените к ней системный оператор.
6. Покажите учет влияний в природе.
7. Покажите учет влияний в технике.
8. Осуществите системный синтез для автомобиля.
9. Выберете систему и проведите для нее системный синтез.
10. Осуществите системный анализ для кофеварки.
11. Проведите анализ выявления недостатков для утюга, выполнив компонентный, структурный, функциональный и диагностический анализы.
12. Выберете систему и проведите для нее анализ недостатков.
Глава 4. ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ
…понятие закона есть одна из ступеней познания человеком единства и связи, взаимозависимости и цельности мирового процесса.
Георг Вильгельм ФридрихГегель
…эффективная технология решения изобретательских задач может основываться только на сознательном использовании законов развития технических систем
Генрих Альтшуллер
Содержание главы 4:
4.1. Общие представления.
4.2. Закон S – образного развития систем.
4.3. Структура законов и закономерностей развития систем.
4.4. Законы построение систем.
4.4.1. Общие соображения.
4.4.2. Закон полноты частей системы.
4.4.3. Закон проводимости потоков.
4.4.4. Закон минимального согласования.
4.4.5. Построение новой системы.
4.5. Закономерности эволюции систем.
4.5.1. Общие сведения.
4.5.2. Закономерности увеличения степени управляемости.
4.5.3. Закономерности увеличения степени динамичности.
4.5.4. Закономерности перехода на микроуровень.
4.5.5. Закономерности перехода системы в надсистему
4.5.6. Закономерности увеличения степени согласованности.
4.5.7. Закономерности свертывания развертывания систем.
4.5.8. Закономерности неравномерности развития частей системы.
4.6. Закономерности развития технических систем Г. С. Альтшуллера.
4.7. Прогнозирование развития технических систем.
4.1. Общие представления
Развитие любых объектов материального мира, природы, различных областей знаний, деятельности и мышления развиваются по своим определенным законам.
Законы носят объективный характер, выражая реальные отношения вещей, а также их отражение в сознании. Законы развития технических систем – это основа ТРИЗ.
Закон – внутренняя существенная и устойчивая связь явлений, обусловливающая их упорядоченное изменение.
Выявлением закономерностей развития техники занимались достаточно давно [48], [64].
Первая система законов развития технических систем была разработана Г. С. Альтшуллером [19, С. 113—127]. Она будет описана в п. 4.6.
Ниже будут представлена система законов и закономерностей развития систем и методика прогнозирования, разработанные автором. Сначала представим общую систему законов и закономерностей.
Система законов и закономерностей разбита на безусловные и небезусловные. Безусловные будем называть законами, а небезусловные – закономерностями. Безусловные – это те, не соблюдение которых приводит к неработоспособности системы. Небезусловные – это закономерности, которые реализуются только в определенных условиях, а при других условиях могут и не реализоваться.
Развитие любых объектов материального мира, природы, различных областей знаний, деятельности и мышления происходит по своим определенным законам.
Законы носят объективный характер, выражая реальные отношения вещей, а также их отражение в сознании. Закономерности могут иметь и противоположные тренды и в зависимости от конкретных условий могут использоваться тренд или его противоположность анти-тренд.
Законы и закономерности развития систем могут быть:
– Всеобщие – это универсальные законы, справедливые для любой системы независимо от ее природы, вследствие единства материального мира. Самые общие из них – законы диалектики и закономерность S-образного развития;
– Законы и закономерности развития систем,присущие для всех антропогенных систем;
Законы и закономерности существуют для построения и эволюции системы.
При эволюции систем часто используются не только тренды, но и анти-тренды. Именно поэтому мы из называем закономерностями эволюции систем.
Структура законов и закономерностей развития систем представлена на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Структура законов и закономерностей развития
Наиболее общие из законов диалектики [48], [64] следующие:
– закон перехода количественных изменений в качественные;
– закон единства и борьбы противоречий;
– закон отрицания отрицания.
Законы и закономерности развития систем можно разделить на две группы (рис. 4.2):
– законы построениясистем (определяющие работоспособность системы);
– закономерности эволюциисистем (определяющие развитие систем).
Рис. 4.2. Схема закономерностей развития систем
Законыпостроения систем должны обеспечивать требования системности:
– предназначение;
– работоспособность.
Закономерности эволюции систем должны обеспечивать другие требования системности:
– конкурентоспособность;
– не влиять отрицательно на окружение;
– учитывать закономерности эволюции систем.
Почему для построения систем мы используем именно законы? Так как не выполнение этих требований (законов) приводит к неработоспособности системы. Т.е. не соблюдение законов построения систем приводит или к полной или частичной неработоспособности системы. Система может не работать с самого начала или перестанет функционировать через некоторое время, т.е. будет не надежной.
Структура законов построения систем будут изложены в п..4.4, а структура закономерностей эволюции в п..4.5.
В данной книге не будут рассматриваться законы диалектики. Полное описание системы законов и закономерностей можно посмотреть в [81].
4.2. Закон S—образного развития систем
4.2.1. Общие представления
Любая система (в том числе и техническая) проходит несколько этапов своего развития. Эти этапы графически можно представить в виде кривой (рис. 4.3).
Рис. 4.3. S -образная кривая ростаГде: P – параметр системы, t – время.
В качестве параметра «P» могут быть, прежде всего, главные характеристики системы, например, размеры, скорость, мощность, производительность, количество проданных товаров, продолжительность жизни, количество популяций и т. д.
Вначале система развивается медленно (этап I), при достижении некоторого уровня развитие ускоряется (этап II) и после достижения некоторого более высокого уровня скорость роста уменьшается и в конечном итоге рост параметра системы прекращается (этап III).
Это этап сатурации, который может продолжиться очень долго. Иногда параметры начинают уменьшаться (этап IV) – система «умирает» (на графике это изображено пунктирной линией).
Подобные кривые часто называют S – образными или логистическими (логиста).
Развитие по S-образной кривой первоначально было открыто для биологических систем.
Для технических систем:
– Этап I – «зарождение» системы (появление идеи вплоть до изготовления и испытания опытного образца).
– Этап II – промышленное изготовление системы и доработка системы в соответствии с требованиями рынка.
– Этап III – незначительное «дожимание» системы, как правило, основные параметры системы уже не изменяются, происходят «косметические» изменения, оптимизация параметров и доработка технологии изготовления, не существенные изменения внешнего вида или упаковки. На этом этапе происходит значительное расширение рынка сбыта и переход к массовому изготовлению.
– Этап IV – параметры системы могут не изменяться или ухудшаться. Ухудшения могут вызываться несколькими фактами:
– следование моде, влияние экономической, социальной или политической ситуации, религиозные ограничения и т. п.;
– физическое и/или моральное старение системы.
Часто, на участке IV система прекращает свое существование или утилизируется.
Иногда этапы жизненного цикла представляю в виде шляпо-образной кривой (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Шляпо-образная кривая развития
Где P – параметр, t – время
В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) развитие систем по S – образной кривой называют «Закон S – образного развития систем».
Для полноты картины рекомендуем самостоятельно рассмотреть и другие линии развития, связанные с S-образной кривой, которые были разработаны Г. С. Альтшуллером и рассмотрены в его работе: «Линии жизни» технических систем [19, С. 113—119].
4.2.2. Огибающие кривые
Прекращение роста данной системы не означает прекращение прогресса в этой области. Появляются новые более совершенные системы – происходит скачок в развитии. Это типичный пример проявления закона перехода количественных изменений в качественные. Такой процесс изображен на рис. 4.5.
Рис. 4.5. Скачкообразное развитие систем
На смену системе 1 приходит 2. Скачкообразное развитие продолжается – появляются системы 3, 4 и т. д. (рис. 4.6).
Рис. 4.6. Огибающая кривая
Общий прогресс в отрасли можно показать при помощи касательной к данным кривым (пунктирная линия) – так называемой огибающей кривой.
Развитие любого вида техники может быть примером, подтверждающим этот закон.
Пример 4.1. Развитие радиоэлектроники
Опишем качественные скачки в развитии радиоэлектроники:
1. радио (детекторный приемник).
2. лампа:
– диод;
– триод;
– тетрод;
– пентод и т. д.;
3. транзистор;
4. микросхема;
5. вакуумная наноэлектроника.
График развития радиоэлектроники показан на рис. 4.7.
Рис. 4.7. Развитие электроники
4.3. Структура законов и закономерностей развития систем
Напомним, что законы и закономерностей развития систем можно разделить на две группы (рис. 4.8):
1. Законы построениясистем (определяют работоспособность системы);
2. Закономерности эволюциисистем (определяют развитие систем).
Рис. 4.8. Схема законов и закономерностей развития систем
Подобная схема характерна и другим законам.
1. Законы построения предназначены для построения новой работоспособной системы. Группа законов организации технических систем включает (рис. 4.9):
– закон полноты и избыточностичастей системы;
– закон проводимости потоков;
– закон минимального согласования.
Рис. 4.9. Структура законов построения систем
