Анатолий Гин - Теория решения изобретательских задач
6. Закон перехода в надсистему
Техническая система в процессе развития может передавать часть функций в надсистему либо объединяться с другими ТС в новую надсистему.
Суть: одна или несколько функций однотипных ТС, выполнявшихся ранее каждой системой самостоятельно, начинают выполняться в надсистеме.
Когда-то в каждом доме была отдельная отопительная система — печь. Потом функция нагрева теплоносителя была передана в надсистему. Так возникла система центрального отопления, когда одна котельная отапливает несколько многоквартирных домов и строений, а в домах остались только устройства для теплоотдачи — батареи.
При объединении двух технических систем в одну получается система более высокого порядка, так называемая бисистема. Даже при объединении в бисистему одинаковых ТС возникают новые полезные свойства.
Двуствольное охотничье ружьё: охотник несёт одно ружьё вместо двух. Дополнительный выигрыш в том, что стволы могут нести разные заряды.
Катамаран обладает большей остойчивостью по сравнению с однокорпусной лодкой, кроме того, в нём один парус вместо двух.
Бинокль по сравнению с подзорной трубой обеспечивает бинокулярное зрение, что позволяет различать относительное удаление наблюдаемых объектов.
Часто в бисистему объединяют похожие, но различающиеся по какой-то характеристике ТС. Они называются бисистемами со сдвинутыми характеристиками.
Карандаш, имеющий с одной стороны красный грифель, а с другой — синий.
Биметаллическая пластина — это две жёстко и параллельно соединённые металлические пластины с различными коэффициентами линейного расширения. Она обладает новым свойством: изгибается в ту или иную сторону в зависимости от изменения температуры при нагревании или охлаждении. Это свойство широко используется в технике: терморегуляторы в электроутюгах, электрических отопительных батареях и др.
Объединяют в бисистемы и ТС с дополняющими друг друга характеристиками или функциями.
Железобетон представляет собой объединение бетонной и стальной конструкций. Металлическая арматура хорошо работает на растяжение, а бетон — на сжатие. Их характеристики складываются, в результате железобетон хорошо сопротивляется обоим типам усилий. Кроме того, бетон предохраняет металл от коррозии.
Принтер объединяют со сканером. У такой бисистемы автоматически возникает ещё одна функция — копирование документов.
В одну систему могут объединяться не только две, но и несколько ТС. В таком случае говорят о создании полисистемы.
Шариковая ручка с набором стержней разного цвета — полисистема, объединяющая несколько ТС (стержни) со сдвинутыми характеристиками.
Современный мобильный телефон объединяет кроме собственно телефона ещё и фотоаппарат, часы, калькулятор, мини-компьютер и другие ТС.
7. Закон перехода с макроуровня на микроуровень
Развитие рабочих органов ТС идёт сначала на макро-, а затем на микроуровне.
Макроуровень соответствует большинству предметов и систем, которые нас окружают и которыми мы привычно пользуемся. Образно говоря, это то, что видно невооруженным глазом, что можно потрогать. Станки, корабли и самолёты, автомобили и бытовая техника, карандаши и скрепки — всё это макрообъекты.
Переход на микроуровень — важнейшая тенденция развития техники. Вместо каких-то «железок» и «штучек» главную функцию начинают выполнять молекулы, атомы, фотоны.
Смысл этого перехода в том, что рабочий орган на микроуровне становится более управляемым, регулируемым, появляются новые возможности, например возможность обрабатывать изделие сразу во всём объёме или избавиться от движущихся деталей, которые делают конструкцию ненадёжной.
Грубый механический способ разделения объекта на части с помощью топора (ножа, пилы) заменяется на разделение лучом лазера. Основной выигрыш — возможность выполнить очень тонкий и чистый разрез сложной формы, в том числе в твёрдом материале.
Механический движитель самолёта — пропеллер — заменяется реактивным движителем. Управление рабочим телом осуществляется теперь на микроуровне — нагреванием газа.
В современной ТРИЗ законы развития ТС претерпели существенные изменения и дополнения. Это неудивительно — ведь классическая ТРИЗ сформировалась в основном 30–20 лет назад. Сегодня на базе ЗРТС построены инструментальные методы, позволяющие вести практическую работу.
Могут ли нарушаться законы развития ТС?
— Существуют общие законы природы, например закон сохранения энергии. Такие законы невозможно нарушить. Но есть и другой класс законов — законы, установленные обществом: государственные законы, уголовный кодекс, правила дорожного движения и многие другие. В отличие от законов природы эти законы могут нарушаться, но за нарушением следует наказание.
Законы развития ТС тоже могут нарушаться. Никто не обязывает фирму, выпускающую некую продукцию, следовать этим законам. Однако нарушение законов приведёт к тому, что характеристики выпускаемой продукции будут хуже, чем в случае их соблюдения. Легко представить себе, например, нарушение закона энергетической проводимости. В этом случае часть энергии будет теряться, в результате понизится производительность, повысится себестоимость и т. д.
Упражнение 11
1. К закону увеличения идеальности.
Первые океанские нефтеналивные суда (танкеры), построенные ещё в конце XIX века, имели водоизмещение от 3 тыс. тонн. С тех пор водоизмещение танкеров неуклонно растёт: 1939 г. — «Эмиль Минье» — 30 тыс. т; 1956 г. — «Юнигерс Аполло» — 109 тыс. т; 1973 г. — «Глобтик Токио» — 550 тыс. т; 1980 г. — «Сиуайз Джаэнт» — 640 тыс. т.
Докажите, что эти данные не противоречат закону возрастания идеальности[17].
2. К закону полноты частей системы.
• Определите полноту частей кондиционера. Какие элементы выполняют функцию трансмиссии?
• Рассмотрите телевизор как систему, состоящую из двигателя, трансмиссии, рабочего органа и системы управления. Определите, какие подсистемы выполняют функцию каждого из функциональных блоков.
3. К закону энергетической проводимости.
• Рассмотрите систему «продовольственный магазин» и проследите в ней потоки следующих объектов: а) деньги, б) покупатели, в) молоко, г) живая рыба, д) вода, е) электричество.
• Определите основные потоки в системе «пассажирский вагон».
• Определите в системе «электродрель ручная» все энергетические и информационные потоки.
4. К закону согласования ритмики.
Как проявляется закон согласования ритмики в таких системах, как бритва, железнодорожное полотно, кинотеатр, велосипед, контрольная работа по математике?
Приложения
Приложение 1
Ответы к упражнениям
Упражнение 1
• Оставляет след на поверхности бумаги путём доставки к ней красящего вещества с помощью пишущего узла — вращающегося в трубке шарика.
• Уменьшает затраты энергии на перемещение путём вращения колеса на оси с малым трением.
• Защищает внутренние устройства и экипаж от попадания пуль/снарядов путём изменения их траектории и скорости движения.
• Размягчает мясо путём нанесения ударов по его поверхности.
Упражнение 11
1. Закон возрастания идеальности выполняется:
• снижается отношение массы корпуса к тонне перевозимого груза;
• увеличение размеров современного танкера на 25 % обеспечивает прирост грузоподъёмности почти на 95 %;
• грузоподъёмность растёт быстрее, чем стоимость постройки;
• не нужно увеличивать мощность силовой установки пропорционально полной массе судна для достижения той же скорости;
• оборудование почти одинаково как для большого, так и для малого судна;
• размер команды практически такой же.
Приложение 2
Сборник изобретательских ситуаций для самостоятельной работы
№ 1. Городские сады
Современные города — это бетон и асфальт. Земля (площадь) в городах очень дорога, поэтому места для необходимых человеку зелёных насаждений всегда меньше, чем хотелось бы.
Сделайте предложения для архитекторов, как решить эту проблему.
№ 2. Антиантирадар
Любители превышать скорость избегают столкновения с законом с помощью антирадаров. Если машина попадает в «поле зрения» полицейского радара, антирадар подаёт сигнал и нарушитель резко притормаживает.
