Filozofija tehnologije. Obrasci razvoja tehničkih sistema

Otkrio je zakonitosti razvoja tehničkih sistema čije poznavanje pomaže inženjerima da predvide načine mogućih daljih poboljšanja proizvoda:

1. Zakon povećanja stepena idealnosti sistema.
2. Zakon razvoja tehničkih sistema u obliku slova S.
3. Zakon dinamizacije.
4. Zakon potpunosti delova sistema.
5. Zakon prolaska energije.
6. Zakon naprednog razvoja radnog tijela.
7. Zakon tranzicije "mono - bi - poli".
8. Zakon prelaska sa makro na mikro nivo.

Najvažniji zakon smatra idealnost- jedan od osnovnih pojmova u TRIZ-u.

Opis zakona

Zakon povećanja stepena idealnosti sistema

Tehnički sistem u svojim razvojnim pristupima. Postigavši ​​ideal, sistem bi trebao nestati, a njegova funkcija bi trebala nastaviti da se obavlja.

Glavni načini približavanja idealu:

• povećanje broja obavljanih funkcija,
• "kolaps" u radno telo,
• prelazak na supersistem.

Približavajući se idealu, tehnički sistem se prvo bori sa silama prirode, zatim im se prilagođava i konačno ih koristi za svoje potrebe.

Zakon povećanja idealnosti najefikasnije se primjenjuje na element koji se nalazi direktno u zoni sukoba ili sam generiše nepoželjne pojave. U ovom slučaju, povećanje stepena idealnosti se po pravilu vrši korišćenjem ranije neiskorištenih resursa (supstanci, polja) dostupnih u zoni problema. Što su resursi dalje od zone sukoba, to će se manje moći kretati ka idealu.

Zakon razvoja tehničkih sistema u obliku slova S

Evolucija mnogih sistema može biti predstavljena logističkom krivom koja pokazuje kako se tempo njegovog razvoja menja tokom vremena. Postoje tri karakteristične faze:

1. "djetinjstvo". Obično traje dugo. U ovom trenutku se projektuje, finalizuje, izrađuje prototip i priprema se za serijsku proizvodnju.
2. "cvjetati". Brzo se poboljšava, postaje moćniji i produktivniji. Mašina se masovno proizvodi, njen kvalitet se poboljšava i potražnja za njom raste.
3. "starost". U nekom trenutku postaje sve teže poboljšati sistem. Čak i velika povećanja izdvajanja su od male pomoći. Unatoč naporima dizajnera, razvoj sistema ne ide u korak sa sve većim potrebama čovjeka. Klizi, gazi vodu, mijenja svoj vanjski oblik, ali ostaje isti, sa svim svojim nedostacima. Svi resursi su konačno odabrani. Ako u ovom trenutku pokušamo vještački povećati kvantitativne pokazatelje sistema ili razviti njegove dimenzije, napuštajući prethodni princip, onda sam sistem dolazi u sukob sa okolinom i čovjekom. Počinje da donosi više štete nego koristi.

Kao primjer, razmotrite . U početku je postojala prilično duga eksperimentalna faza s pojedinačnim nesavršenim kopijama, čije je uvođenje, osim toga, bilo popraćeno otporom društva. Potom je uslijedio nagli razvoj termodinamike, unapređenje parnih mašina, željeznice, servisa - a parna lokomotiva dobija javno priznanje i ulaganje u dalji razvoj. Tada je, uprkos aktivnom finansiranju, došlo do izlaza na prirodna ograničenja: ograničenje toplote, sukob sa okolinom, nemogućnost povećanja snage bez povećanja mase - i, kao rezultat toga, počela je tehnološka stagnacija u regionu. I, konačno, parne lokomotive zamijenjene su ekonomičnijim i snažnijim, i. dostigao svoj ideal - i nestao. Njegove funkcije su bile preuzete i - također isprva nesavršene, a zatim se ubrzano razvijaju i, konačno, u razvoju počivaju na svojim prirodnim granicama. Tada će se pojaviti još jedan novi sistem - i tako u nedogled.

Zakon dinamizacije

Pouzdanost, stabilnost i postojanost sistema u dinamičkom okruženju zavise od njegove sposobnosti da se menja. Razvoj, a time i održivost sistema, određuje glavni indikator: stepen dinamizacije, odnosno sposobnost da bude mobilan, fleksibilan, prilagodljiv spoljašnjem okruženju, menjajući ne samo svoj geometrijski oblik, već i oblik kretanja njegovih delova, prvenstveno radnog tela. Što je veći stepen dinamizacije, širi je raspon uslova pod kojima sistem uopšteno zadržava svoju funkciju. Na primjer, da bi krilo aviona radilo efikasno u značajno različitim režimima leta (polijetanje, krstarenje, let najvećom brzinom, slijetanje), ono se dinamizira dodavanjem , sistemom promjene i tako dalje.

Međutim, za podsisteme, zakon dinamizacije se može prekršiti - ponekad je isplativije umjetno smanjiti stupanj dinamizacije podsistema, čime se pojednostavljuje, a nadoknaditi manju stabilnost / prilagodljivost stvaranjem stabilnog vještačkog okruženja oko njega, zaštićenog od spoljnih faktora. Ali na kraju, ukupni sistem (nadsistem) i dalje dobija veći stepen dinamizacije. Na primjer, umjesto prilagođavanja mjenjača kontaminaciji dinamiziranjem (samočišćenje, samopodmazivanje, rebalans), moguće ga je postaviti u zatvoreno kućište, unutar kojeg se stvara okruženje koje je najpovoljnije za pokretne dijelove ( precizni ležajevi, uljna magla, grijanje, itd.)

Drugi primjeri:

• Otpor kretanju se smanjuje za 10-20 puta ako njegov raonik vibrira određenom frekvencijom, ovisno o svojstvima tla.
• Korpa bagera, pretvarajući se u rotirajući točak, dala je početak novom visoko efikasnom rudarskom sistemu.
• Automobil od tvrdog drvenog diska sa metalnim obodom postao je pokretljiv, mekan i elastičan.

Zakon potpunosti dijelova sistema

Svaki tehnički sistem koji samostalno obavlja bilo koju funkciju ima četiri glavna dela- motor, prijenos, radno tijelo i upravljačka sredstva. Ako bilo koji od ovih dijelova nema u sistemu, onda njegovu funkciju obavlja osoba ili okolina.

Motor- element tehničkog sistema, koji je pretvarač energije neophodan za obavljanje tražene funkcije. Izvor energije može biti ili u sistemu (npr. benzin u rezervoaru za motor sa unutrašnjim sagorevanjem automobila) ili u supersistemu (struja iz spoljne mreže za elektromotor mašine).

Prijenos- element koji prenosi energiju od motora do radnog tijela uz transformaciju njegovih kvalitativnih karakteristika (parametara).

Radno tijelo- element koji prenosi energiju na obrađeni objekt i ispunjava potrebnu funkciju.

kontrolni alat- element koji reguliše protok energije do delova tehničkog sistema i koordinira njihov rad u vremenu i prostoru.

Kada analiziramo bilo koji autonomni operativni sistem, bilo da je to frižider, sat, TV ili olovka, ova četiri elementa se mogu videti svuda.

• Mašina za glodanje. Radno tijelo: rezač. Motor: motor mašine. Sve što se nalazi između elektromotora i rezača može se smatrati prijenosom. Kontrola znači - ljudski operater, ručke i dugmad, ili programsko upravljanje (mašina sa programskom kontrolom). U potonjem slučaju, softverska kontrola je "istjerala" čovjeka operatera iz sistema.

Zakon prolaska energije

Dakle, svaki radni sistem sastoji se od četiri glavna dijela, a svaki od ovih dijelova je potrošač i pretvarač energije. Ali nije dovoljno transformirati, potrebno je tu energiju bez gubitaka prenijeti sa motora na radno tijelo, a sa njega na predmet koji se obrađuje. Ovo je zakon prolaska energije. Kršenje ovog zakona dovodi do pojave kontradikcija unutar tehničkog sistema, što zauzvrat stvara inventivne probleme.

Glavni uslov efikasnosti tehničkog sistema u pogledu energetske provodljivosti je jednakost sposobnosti delova delova sistema da primaju i prenose energiju.

Prvo pravilo energetske provodljivosti sistema

korisna funkcija, onda da bi se povećale njegove performanse, na tačkama kontakta treba da postoje supstance sa sličnim ili identičnim nivoima razvoja.

Drugo pravilo energetske provodljivosti sistema

Ako elementi sistema, u interakciji, formiraju energetski provodni sistem sa štetna funkcija, onda za njegovo uništenje na mjestima kontakta elemenata moraju postojati tvari s različitim ili suprotnim nivoima razvoja.

• Prilikom stvrdnjavanja beton prijanja uz oplatu, te ga je kasnije teško odvojiti. Dva dijela su se međusobno dobro slagala u pogledu nivoa razvijenosti supstance – oba su bila čvrsta, hrapava, nepomična, itd. Nastao je normalan energetski provodni sistem. Da bi se spriječilo njegovo stvaranje, potrebna je maksimalna neusklađenost tvari, na primjer: čvrsta - tečna, gruba - klizava, nepomična - pokretna. Može postojati nekoliko konstruktivnih rješenja - formiranje sloja vode, nanošenje posebnih skliskih premaza, vibracije oplate itd.

Treće pravilo energetske provodljivosti sistema

Ako elementi, u interakciji jedni s drugima, formiraju energetski provodni sistem sa štetna i korisna funkcija, onda na mjestima dodira elemenata moraju postojati tvari čiji se nivo razvoja i fizičko-hemijska svojstva mijenjaju pod utjecajem bilo koje kontrolirane tvari ili polja.

• Po ovom pravilu se izrađuje većina uređaja u tehnici gdje je potrebno povezati i isključiti tokove energije u sistemu. To su razne sklopne spojke u mehanici, ventili u hidraulici, diode u elektronici i još mnogo toga.

Zakon naprednog razvoja radnog tijela

U tehničkom sistemu glavni element je radno tijelo. A da bi se njegova funkcija normalno obavljala, njegova sposobnost apsorpcije i prijenosa energije ne mora biti manja od motora i prijenosa. U suprotnom će se ili pokvariti ili postati neefikasan, pretvarajući značajan dio energije u beskorisnu toplinu. Zbog toga je poželjno da radno tijelo u svom razvoju prednjači u odnosu na ostatak sistema, odnosno da ima veći stepen dinamizacije u smislu supstancije, energije ili organizacije.

Često pronalazači griješe tvrdoglavo razvijajući prijenos, kontrolu, ali ne i radno tijelo. Takva oprema, po pravilu, ne daje značajno povećanje ekonomskog efekta i značajno povećanje efikasnosti.

• Performanse struga i njegove tehničke karakteristike ostali su gotovo nepromijenjeni tokom godina, iako su se pogon, prijenos i komande intenzivno razvijali, jer je sam rezač kao radno tijelo ostao isti, odnosno fiksni monosistem na makro nivou. S pojavom rotirajućih rezača čaša, produktivnost stroja je naglo porasla. Još više se povećao kada je uključena mikrostruktura tvari rezača: pod utjecajem električne struje, rezna ivica rezača počela je oscilirati i do nekoliko puta u sekundi. Konačno, zahvaljujući plinskim i laserskim rezačima, koji su u potpunosti promijenili izgled stroja, postignute su brzine obrade metala koje dosad nisu viđene.

Zakon tranzicije "mono - bi - poli"

Prvi korak je otići do bi sistemima. Ovo poboljšava pouzdanost sistema. Osim toga, u bisistemu se pojavljuje novi kvalitet koji nije bio svojstven mono sistem.

Prijelaz na poli sistemi označavaju evolucijsku fazu razvoja, u kojoj se sticanje novih kvaliteta dešava samo na račun kvantitativnih pokazatelja. Proširene organizacione mogućnosti za lociranje sličnih elemenata u prostoru i vremenu omogućavaju im da potpunije iskoriste svoje mogućnosti i resurse sredine.

• dvomotorni avion ( bisistem) je pouzdaniji od svog jednomotornog kolege i ima veću upravljivost (novi kvalitet).
• Kombinirani dizajn ključeva za bicikl ( polisistem) dovela je do primjetnog smanjenja potrošnje metala i smanjenja dimenzija u odnosu na grupu pojedinačnih ključeva.
• Najbolji izumitelj - priroda - duplirao je posebno važne dijelove ljudskog tijela: osoba ima dva pluća, dva bubrega, dva oka itd.
• Višeslojna šperploča je mnogo jača od ploča istih dimenzija.

Ali u nekoj fazi razvoja, kvarovi se počinju pojavljivati ​​u polisistemu. Tim od više od dvanaest konja postaje nekontrolisan, avion sa dvadeset motora zahteva višestruko povećanje posade i teško ga je kontrolisati.

Mogućnosti sistema su iscrpljene. Šta je sledeće? I tada polisistem ponovo postaje monosistem... Ali na kvalitativno novom nivou. Istovremeno, novi nivo nastaje samo pod uslovom povećanja dinamizacije delova sistema, prvenstveno radnog tela.

• Prisjetite se istog ključa za bicikl. Kada je njegovo radno tijelo dinamizirano, odnosno spužve su postale pokretne, pojavio se podesivi ključ. Postao je mono sistem, ali istovremeno sposoban da radi sa vijcima i navrtkama više veličina.
• Brojni točkovi terenskih vozila pretvorili su se u jednu pokretnu gusjenicu.

Zakon tranzicije "mono - bi - poli" usko je povezan sa zakonom prelaska sa makro na mikro nivo.

Zakon prelaska sa makro na mikro nivo

Prelazak sa makro na mikro nivo je glavni trend u razvoju svih savremenih tehničkih sistema.

Za postizanje visokih rezultata koriste se mogućnosti strukture materije. Prvo se koristi kristalna rešetka, zatim asocijacije molekula, pojedinačni molekul, dio molekule, atom i na kraju dijelovi atoma.

• U potrazi za nosivošću na kraju klipne ere, avioni su bili opremljeni sa šest, dvanaest ili više motora. Tada se radno tijelo - vijak - ipak pomaknulo na mikro nivo, postajući plinski mlaz.

• Vladimir Petrov. Serija članaka "Zakoni razvoja sistema"© Vladimir Petrov

Faza implementacije TS-a nastavlja kako slijedi.

Poslije pojavu potrebe u novom TS, traženje početnih podsistema, supstanci i sinteza od kojih TC. Tokom ovog perioda vrši se potraga" klasična„TS šeme u skladu sa zakonima statike, koje osiguravaju traženje kompozicije, provodljivost energije na sve dijelove sistema, koordinaciju ritma dijelova sistema među sobom i poštovanje principa HMF-kompatibilnosti .

Nakon formiranja mono-TS postoji intenzivan razvoj TS-a korišćenjem u različitim TS kao podsistema. Istovremeno, dolazi do procesa povećanja GPF-a TS-a i njegovog "prljanja" brojnim podsistemima koji povećavaju efikasnost ili ga opslužuju. U ovoj fazi već počinju da se primetno pojavljuju tendencije kombinovanja novog mono-TS sa podsistemima supersistema i traženje idealnih podsistema, supstanci koje omogućavaju povećanje GPF sistema (vidi tabelu primene HP-a u ostali TS - sl. 7).

Upotreba TS u supersistemu vodi od prvih koraka razvoja sistema do njegove integracije sa drugim sistemima i diferencijacije njegovih podsistema prema funkcijama koje se obavljaju. Istovremena komplikacija i diferencijacija TS-a i njegovih podsistema dovodi do toga da svaki njegov podsistem na nivou svog ranga postaje teško kontrolisati – dolazi do procesa zasićenja.

Tokom ovog perioda, u utrobi TS podsistema, idealna supstanca, koji nakon zasićenja podsistema odgovarajućeg ranga apsorbuje ovaj podsistem u sebe. Dakle, krećući se od ranga do ranga, idealna supstanca apsorbuje sam TS.

Ovaj proces je prikazan na sl. 62. Isprekidane linije (na slici samo za B i TC) pokazuju apsorpciju (koagulaciju), prečišćavanje B od viška supstanci i svojstava i apsorpciju TC idealnom supstancom.

U ovom trenutku, usložnjavanje TS-a se nastavlja, ali već na višim rangovima ili kada se kombinuje sa svojom vrstom. Kao što su pokazali G.S. Altshuller i I.M. Vertkin, proces komplikacije ES-a nastaje razmještanjem TS-a iz monosistema u bi-, zatim u poli- i na kraju u složene sisteme.

U svakom periodu postavljanja TS u bi- ili poli-sistem, odvija se proces apsorpcije (koagulacije) TS u supstancu.

Komplikacija TS može biti izražena princip negentropije, što osigurava razvoj TS u pravcu idealnosti. Njegova suština je povećanje složenosti TS-a u procesu razvoja (povećanje broja mogućih opcija odgovora), povećanje organizacije (razdvajanje funkcija između specijalizovanih međusobno povezanih otvorenih podsistema i njihovo kombinovanje u univerzalni sistem) i prelazak na samoorganizujućih sistema.

Druga faza idealizacije ES je faza apsorpcije (koagulacije) ES idealnom supstancom, a to je proces idealizacije, koji je općeprihvaćen u TRIZ-u.

Dakle, ideja o složenosti TS-a tokom njegove implementacije, kao sastavnog dijela procesa idealizacije, njegove dijalektike, omogućava vam da dobijete najpotpuniju sliku razvoja TS-a i riješite kontradikcije koje su postojale između teorija i stvarnost.

2.2. MODEL TEHNIČKOG SISTEMA

Analiza životnog puta pravog TS-a pokazala je da se razvoj svakog sistema na kraju završava stvaranjem novog. mono sistemi, čiji se razvoj ponavlja u svim detaljima, ali na novom hijerarhijskom nivou. Ovdje imamo na umu detalje obrazaca razvoja. Ovo omogućava da se tvrdi da postoji generalnu liniju razvoja bilo koji TS. U ovom aspektu, koncept ITS-a je neophodan kako bi se otkrile karakteristike formiranja sistema koji leže na ovoj liniji.

Da bismo identifikovali karakteristike formiranja sistema koji leže na generalnoj liniji razvoja, analiziramo model najjednostavnijeg TS (kao sastavnog dela TS I, II i III ranga u njegovom dinamičkom unutrašnjem funkcionisanju i interakciji sa Eksterno okruženje.Strukturu takvog TS-a je predložio G.S.Altshuller (slika 63) Ona uključuje minimum komponenti i veza između njih: hijerarhiju unutrašnjih podsistema (PS, PPS - podsistem n-tog ranga), veze sa susjednim sistemima (S(C); (S(PS)) i sa supersistemom (S(C), S(C, NS)) i graničnim slojem (BL) između LS i TS.

Kada vozilo stupi u interakciju sa spoljašnjim okruženjem, tj. kada spolja pristižu tokovi energije, supstanci i informacija – korisni (E P; V P; I P) i štetni (E V; V V; I V) – počinje unutrašnje funkcionisanje navedenih veza. Kao rezultat, proizvodi (Pr), otpad materije i energije (E O; V V;) mjerne informacije (I) o stanju sistema se izdaju supersistemu od strane tehničkog sistema.

Uzimajući u obzir sistemsku prirodu tehnologije, višestruko rangiranje TS-a i nemogućnost da se odrazi predložena šema hijerarhijskih nivoa materije i polja, predložili smo šemu prikazanu na Sl. 64, koji je identičan krugu na sl. 63. Omogućava da se odrazi kako hijerarhijska zavisnost različitih rangova CU, tako i neki trendovi u razvoju CU. Svaki od nivoa P, B, PS, TS i NS predstavlja (općenito) područje u kojem je cjelokupna raznolikost TS raspoređena na odgovarajućim podnivoima. Postoje granični slojevi između nivoa. Tokovi energije, materije i informacija koji ulaze u sistem distribuiraju se između njegovih podsistema (nivoa), proizvodeći proizvode na izlazu. Istovremeno, zajedno sa štetnim tokovima (E, V, I), koje često generiše sam sistem, tokovi (E, V, I) iz okoline (ekološke tvrdnje) prodiru u sistem, pogoršavajući i uništavajući TS. Da bi se smanjio njihov uticaj, granični sloj se uvodi u TS. Ali, ako ne "spasi" sistem, sistem se prilagođava zahtevima koji ga pogađaju, pretvarajući štetu u korist. Dakle, u procesu funkcionisanja, TS treba da bude u stanju da dobro obrađuje korisne tokove (E, V, I), poštujući princip kompatibilnosti HMF koliko god je to moguće, i da bude u stanju da se dobro odupre zahtevima okoline, da maksimalno, gdje je potrebno, poštujući ili ne poštujući princip kompatibilnosti HMF-a.

Predložena šema takođe omogućava da se identifikuju neke karakteristike koegzistencije TS i okruženja tokom njihove interakcije. Jedna od ovih karakteristika je manifestacija zakon o usklađenosti organizacija Carinske unije i životne sredine.

Odjeljak 2 - 2

Rice. 64. Šema hijerarhijskih nivoa TS (odjeljak 2-2 - vidi)

2.2.1. Zakon o usklađenosti organizacija CU i životne sredine.

Svaka interakcija, ako su suprotne sile u njoj jednake po veličini i suprotnog smjera, je ravnotežna.

Kada TS stupi u interakciju sa okruženjem (OS), tvrdnje ES-a se često ispostavljaju jačim od mogućnosti TS-a. Ovo nam omogućava da to zaključimo Neophodan uslov za beskonfliktan rad TS u okruženju je usklađenost TS sa okruženjem u smislu složenosti i nivoa organizacije..

Studije razvoja različitih TS potvrđuju ovaj zaključak i pokazuju da sa povećanjem stepena idealnosti TS nivo organizacije TS postaje znatno viši od nivoa organizacije OS. Vozilo postaje upravljivije i manje zavisi od okoline. Osim toga, analizirajući uzroke i mehanizme dinamiziranja ES, pokazalo se da tvrdnje o OS imaju određenu hijerarhiju, a to je sistemska organizacija prirodnih sistema (i prirode uopšte). Sistemska priroda tvrdnji OS, a istovremeno i njihova raznovrsnost, uslovljava i određenu raznolikost TS koji djeluju u okruženju, kao i raznolikost živih organizama.

U najopštijem obliku, hijerarhija zahteva za OS prema TS-u može biti predstavljena sledećom listom.

1. Makro uticaji (zemljotres, vetar, talasi, plima, sunčevo zračenje, itd.).
2. Mezo-uticaji (prosječni makro-uticaji).
3. Mikro-udarci (vibracije, korozija, otapanje tvari, zagrijavanje), kao i tvrdnje koje djeluju na nivou:
   • kristalna rešetka,
   • domene,
   • molekule,
   • atomi itd.
4. Mikroutjecaji na nivou polja (sunčevo zračenje, termalno polje, elektrostatičko, elektromagnetno, magnetsko i gravitacijsko polje, itd.).

Na primjer, na brod u okeanu utječu: makrovalovi - općenito na cijelom njegovom kosturu; mezotalasi - na njenom tijelu; kavitacija, rastvor morske vode itd. - na materijalu karoserije; vjetar - na palubnim nadgradnjama itd. Dakle, složenost organizacije OS-a zahtijeva odgovarajuću složenost organizacije TS-a, tako da svaki zahtjev OS-a ima odgovarajući odgovor od TS-a. To se postiže, na primjer, povećanjem upravljivosti vozila.

Prilikom kreiranja TS-a za rješavanje zahtjeva OS-a, potrebno je poći od nivoa organizacije samog zahtjeva, uključujući TS kao međuelement između zahtjeva OS-a i TS-a koji treba zaštititi ili OS i osoba. Promjene koje nastaju nakon što se postigne usklađenost reakcija TS-a sa zahtjevima OS-a direktno zavise od OS tvrdnji i ljudskih potreba.

Na primjer, podrška za očuvanje permafrosta prema US Pat. br. 3,788,389 napravljen je u obliku CT-a koji je sposoban da reaguje na sve promene temperature okoline, čime se održava ravnoteža između temperature nosača i tla. Ovdje TT radi na nivou na kojem OS tvrdi (toplina), ali u isto vrijeme ima nivo organizacije viši od onog u OS-u, čime se postiže velika brzina odgovora na sve promjene u OS-u.

Drugi primjer je odijelo za spasioce mina po a.s. SSSR 111144 (dobro poznati izum G.S. Altshullera - vidi, na primjer, "Algoritam pronalaska", M.: Moskovsky worker, 1969, str. 88, 1973, str. 111).

Da bi se osigurala održivost TS-a, on mora biti u neravnotežnom stanju sa OS. A to je moguće samo sa višom organizacijom TS-a u poređenju sa organizacijom OS-a. U graničnom sloju se može uočiti ravnoteža.

Isto se može reći i za slučaj kada potraživanja generiše sam TS. Na primjer, u slučaju neupravljanih procesa ili podsistema. Dakle, vrh lemilice prema A.S. SSSR 616073 izrađen je u obliku HP-a, stabilizirajući njegovu temperaturu.

Može se reći da u procesu svog razvoja CU nastoji da pređe na nivo na kojem postoji ili može postojati korespondencija između organizacija CU i OS. Štaviše, ovaj proces je usmjeren, CU stalno nastoji, takoreći, da pobjegne od potraživanja viših nivoa na potraživanja nižeg nivoa.

Ovaj proces se posebno jasno manifestuje u prelasku sa makro na mikro nivo. Na primjer, žice restriktivnog elementa, tokom elektrohemijske obrade stakla, razvučene su pomoću posebnog mehaničkog uređaja. Ipak, tvrdnje OS-a - termičko polje, koje zagrijava i deformira žice (što je izazvalo potrebu za njihovim povlačenjem), djelovalo je direktno na kristalnu rešetku žica. U skladu sa gore navedenim, TC se takođe mora pomeriti na nivo gde su potraživanja direktno primenljiva. Kako je predložio A.S. SSSR 580116: restriktivni element izrađen je u obliku bimetalnog luka. Sada se sam uređaj prilagođava promjenama u termičkom polju.

Prelazak sa zahtjeva višeg nivoa na zahtjeve nižeg nivoa primjetan je u svim oblastima u kojima TC doživljava različite nivoe zahtjeva. Na primjer, u građevinarstvu: ovo je prijelaz sa zgrada zasnovanih na nekoliko tačaka, na zgrade zasnovane na jednoj, na primjer, na temelje s korijenskim sistemom, posebno u područjima s visokom seizmičnošću.

Dakle, očuvanje neravnotežnog stanja interakcije sa vanjskim okruženjem je važan princip koji osigurava održivost ES. Sastoji se u sučeljavanju faktora koji imaju za cilj održavanje neravnoteže sa okruženjem i faktora ravnoteže okruženja, čiji je cilj dovođenje TS u stanje ravnoteže. TS postiže stanje neravnoteže optimalnom preraspodjelom E, V i I između podsistema (ako za to ima dovoljno unutrašnjih resursa - selektivni podsistemi, veze između njih, rezerve "snage") ili promjenama, zamjenjuje se novim TS ( ako nema dovoljno unutrašnjih resursa i nema šta da odgovori na "tvrdnje" eksternog okruženja, tada nastaju kontradikcije i brzo se razvijaju).

Jedan od načina unapređenja (prognostičkog) razvoja CU je vještačko zaoštravanje promjena u vanjskom okruženju kako bi se stvorile jake kontradikcije.

U svim slučajevima, nivo organizacije TS-a treba da bude nešto viši od nivoa organizacije OS-a. Na primjer, potrebno je održavati temperaturnu razliku između vanjskog omotača letjelice i unutrašnjeg. To se postiže stvaranjem granični sloj, čime se osigurava očuvanje razlike između promjena u organizaciji unutrašnjeg okruženja vozila i vanjskog - prostora.

U prvim fazama razvoja CS formira se primarni granični sloj. Zatim dolazi do procesa očvršćavanja i usložnjavanja, dinamiziranja i diferencijacije u podslojeve sa njihovom specijalizacijom prema tokovima E, V, I. I, konačno, apsorpcija svih pufer sistema koji služe graničnom sloju idealnom supstancom ovog sloja.

Usložnjavanje TS-a tokom perioda implementacije odvija se istovremeno sa procesima unifikacije i specijalizacije podsistema, što zahtijeva povećanje upravljivosti složenijeg sistema. Zakasnele kontradikcije između upravljivosti i složenosti sistema rješavaju se na dva načina:

• prijenos upravljačkih funkcija na supersistem kompliciranjem supersistema i pojednostavljivanjem sistema (njegov operativni poziv),
• prenošenjem kontrole na idealnu supstancu sistema pojednostavljivanjem samog sistema, ali povećanjem složenosti supstance.

Primjeri za to su TT-120, TT-121 i TT-92.

Neophodan uslov za razvoj TS u pravcu povećanja stepena idealnosti je princip najmanje akcije. Njegova suština je u tome da se u procesu razvoja TS-a izvrše takve minimalne transformacije u TS-u, nakon čega bi se same u njemu dešavale promjene u cilju povećanja glavne korisne funkcije sistema.

Manifestacija ovog principa postaje opipljiva u onim slučajevima kada je sistem usklađen sa principima HMF-kompatibilnosti, usklađenosti sa organizacijama TS i OS, a sam TS je u fazi apsorpcije u idealnu supstancu. Na primjer, TT-92, TT-108, a.s. SSSR 383973, a.s. SSSR 1070421 i drugi.

Gore navedeni principi su pokušaj da se istraže „fina struktura“ i mehanizmi razvoja i funkcionisanja tehničkih sistema.

2.3. ŠEMA EVOLUCIJE TEHNIČKIH SISTEMA.

Prilikom konstruisanja bilo koje naučne teorije, jedno od važnih pitanja je filozofska pozicija istraživača, njegova metodologija. Ovo je posebno važno sada, kada se postavljaju temelji TRTS-a, čiji korijeni sežu do TRIZ-a.

TRIZ je izgrađen na velikoj količini činjeničnog materijala. Ali taj empirijski pristup, koji se sastoji u podeli, rasparčavanju objekta, fiksiranju u umu stabilnog objekta, sa već uspostavljenom strukturom, postaje neprihvatljiv, posebno kada se proučava pitanje evolucije sistema.

Budući da je takav empirijski pristup apstrahovan od razvoja objekta, njegovog odnosa sa sistemom, interakcije s drugim objektima, ispada da se predmet koji se proučava kao cjelina odražava jednostrano. Stoga smo izabrali put analize ne pojedinačnih TS izolovanih od opšteg razvoja, već put logike razvoja čitavog tipa TS, povezujući sve zakonitosti i pokretačke snage razvoja u jedinstvenu celinu.

Problemu idealizacije TS-a uzeto je nekoliko pristupa:

• istražuje se dinamika vozila,
• proučava se idealizacija supstance TS,
• analiziraju se principi razvoja i model TS, tipovi idealizacije, logika razvoja pojedinih TS.

Nastale sheme, svaka na svoj način, odražavale su proces idealizacije. Međutim, kada su ih pokušali kombinirati, pojavile su se kontradikcije koje objašnjavaju evoluciju TS-a. Pokušaj da se osloni na shemu dijalektike razvoja TS-a, koju su predložili G.S. Altshuller i I.M. Vertkin (vidi), kako bi se otklonila kontradikcija koja je nastala, dodatno je pogoršao kontradikcije između pojedinačnih shema, iako je bilo jasno da svaka od njih odražava neki bočni razvoj. Na primjer, dijagram dijalektike razvoja TS-a odražavao je komplikaciju TS-a u procesu prelaska sa mono na bi-, zatim na poli- i složene sisteme. Istovremeno je uočeno da se razvoj TS odvija na putu rješavanja kontradikcije između komplikacije TS-a i njegove idealizacije – operacije savijanja sistema. Štaviše, potpuno urušeni bi- ili poli-sistem ponovo postaje mono-sistem i može ponovo da napravi zaokret od "A" do "D" ili "E" (tj. na mono-C ili bi-C sledećeg ciklusa ). Ovo je jedan od najvažnijih mehanizama za razvoj svih TS, koji istovremeno odražava zakon tranzicije u supersistem.

Kada je primijenjen sistematski pristup rješavanju nastalih proturječnosti, sve sheme su se mogle unijeti u jednu shemu (model) evolucije TS-a, koja je kasnije nazvana " putujući talas idealizacije".

Uzimajući u obzir početne principe i sheme, shema dijalektike razvoja TS (), dorađena na Novosibirskoj konferenciji, deformirana je (vidi) tako da su svi potpuno srušeni TS ležali na generalnu liniju razvoja(GGL) TS. Dakle, tačke koje su formirale GGL odražavale su ideju idealnosti TS-a, koja je prihvaćena u TRIZ-u (M, G, E->0, n->). Postalo je jasno da bez analize dijela života TS-a koji leži iznad GGL-a, bilo bi nemoguće otkriti ni strukturu zakona, ni njihove mehanizme, niti objasniti cjelokupnu postojeću raznolikost sistema ovog tipa. .

Pravilnosti razvoja tehničkih sistema karakterišu različite aspekte restrukturiranja sistema kako se oni unapređuju i tendencije promene svojstava tehničkih objekata tokom vremena.

Poznavanje ovih zakonitosti daje orijentaciju u rješavanju problema. Mogu se smatrati mogućim strategijama za rješavanje određenog problema, kao metodama pronalaženja rješenja koje vam omogućavaju da napravite sljedeći korak u progresivnom smjeru razvoja tehnologije.

3.4.1 Obrazac razvoja faze.

Ovaj obrazac karakterizira funkcionalni aspekt razvoja svjetske tehnologije općenito i tehničkih objekata određene klase.

Analiza povijesti tehnologije omogućila je izdvajanje 4 faze (faze) u razvoju tehničkih objekata, koje se razlikuju po pojavi novih funkcija koje obavlja TO.

1. Samo u TO implementirano tehnološke funkcija- fizičko-hemijski uticaj na objekat od strane izvršnog organa. TO je alat koji se sastoji od radnog tijela, iako može sadržavati i neke prijenosne elemente - prijenos, na primjer, nož, lopatu, sjekiru.

2. Uz tehnološku funkciju, TO implementira funkcija transformacije energije. Struktura TO postaje složenija, radnom tijelu (RO) se dodaju sljedeće: PE, Tr, OU.

3. TO je implementirana funkcija menadžment. U strukturu TO ugrađen je kontrolni sistem koji mjeri neke parametre i određuje vrijednosti parametara drugih komponenti TO.

4. TO je implementirana funkcija planiranje. Komponente koje formiraju početne podatke za rad sistema upravljanja dodaju se strukturi TO.

U tabeli je prikazan primjer koji ilustruje glavne faze u razvoju tehnologije.

Table. Primjeri postupnog razvoja tehnologije.

Faze razvoja	Sredstva za obradu apstraktnih informacija	Sredstva za obradu fizičkih objekata
1. Era ručnog alata	Štapići za brojanje, abakus, klizač.	Strug (TC) sa ručnim, zatim sa nožnim pogonom.
2. Era mehanizacije - pojava i razvoj mašina. Karakterizira ga prisustvo tri glavne veze: pretvarača energije, prijenosnih uređaja i radnog tijela.	Elektromehanički aritmometar, električni kalkulatori, računari 1. generacije.	Vozilo koje pokreće vodeni točak, parna mašina, elektromotor sa ručnim upravljanjem.
3. Era determinističkih automatizovanih proizvodnih sistema. Implementirana je funkcija praćenja i korekcije redovnog procesa, postoji upravljačka jedinica sistema.	Računari 2. i 3. generacije, PC, baze podataka.	TS sa numeričkom kontrolom sa "tvrdim" snimanjem programa na magnetnu traku, bušena traka.
4. Era nedeterminističkih samoupravnih sistema. Obavlja se funkcija analize situacije i donošenja odluke.	Baze znanja.	Fleksibilni automatizovani proizvodni sistemi.

Iz pravilnosti razvoja etape proizilazi vrlo važna posljedica, da je prelazak u svaku narednu fazu moguć nakon što je prethodna faza dobila dovoljan naučno-tehnički razvoj. Istovremeno, nemoguće je "skočiti" kroz jednu ili više faza razvoja. Na primjer, nema smisla opremiti TO pogonom ako nema RO. Nemoguće je opremiti TO upravljačkim sistemom ako se ne istraže pravilnosti njegovog funkcionisanja i ne kreiraju odgovarajući modeli. Nemoguće je stvoriti ekspertski sistem, bazu znanja, a da se prethodno ne napravi baza podataka koja dobro funkcioniše u predmetnoj oblasti koja se razmatra.

Obrazac razvoja faze je od velikog praktičnog značaja u analizi problema i formulisanju problema sinteze, u unapređenju postojećih tehničkih objekata.

Poznavanje zakonitosti razvoja daje inženjeru orijentaciju u pogledu izgleda za poboljšanje tehničkih uređaja. Utvrdivši u kojoj se fazi razvoja nalazi istraživana TO, u skladu sa obrascem stadijuma razvoja, moguće je zacrtati puteve za njeno dalje unapređenje.

Treba napomenuti da se u svakoj fazi razvoja sljedeća temeljna funkcija provodi, po pravilu, uz pomoć univerzalnih uređaja - dolazi do zaduživanja sredstava iz druge tehničke oblasti. Tada počinje diferencijacija i specijalizacija ovih sredstava. Ovo direktno proizilazi iz zakona povećanja idealnosti RT.

Na primjer, razvoj upravljačkih sistema za tehnološku opremu išao je od upotrebe univerzalnih računara do specijalnih.

Prilikom kreiranja novih TO-a nastoje poboljšati svoje pokazatelje kvaliteta. Svaki novi uzorak je u pravilu dizajniran za obavljanje sve složenijih funkcija. To dovodi do činjenice da je tehnički objekat opremljen mnogim dodatnim sistemima i uređajima. Stoga je posljedica pravilnosti razvoja faza trend sve veće složenosti tehničkih sistema.

Princip rada, implementiran u radnom tijelu, počinje zauzimati nove funkcionalne niše. Funkciju koju je ranije obavljala osoba sada preuzima tehnički objekat. Tehnički sistem se razvija, oduzimajući sve više funkcija osobi.

B. L. Zlotin je ovaj trend nazvao „Zakon izmještanja osobe iz tehničkog sistema“. Metaforički naslov zakona ne treba shvatiti doslovno. Osoba nije komponenta tehničkog sistema po definiciji. Govorimo o tome da se osoba istiskuje kao učesnik u procesu ispunjavanja SPF-a.

Ova linija razvoja je sljedeća.

1. U početnoj fazi, osoba uz pomoć stvorenog alata vrši fizičke i hemijske radnje na određenom objektu.

2. Dodan je pretvarač energije, razvijaju se kontrole, osoba sada kontroliše određeni proces.

3. Razvijaju se automatizovani sistemi upravljanja. Osoba već samo promatra tok procesa pomoću kontrolnih uređaja, povremeno se miješajući u njega, na primjer, prilagođavajući se.

4. Sve radnje procesa su automatizovane na način da osoba kontroliše proces samo posmatranjem.

Treba napomenuti da se vrlo često tehnološka funkcija implementirana u radnom tijelu stvara na temelju postojećeg pretvarača energije, na primjer, elektrolučno zavarivanje, kontaktno električno zavarivanje. Istovremeno, potrebne kontrole su ugrađene u dizajn za obavljanje tehnološke funkcije. Naravno, takvo radno tijelo u principu ne može raditi bez pretvarača energije.

Glavne faze postupnog razvoja tehničkih sistema mogu se ukratko prikazati u obliku tabele.

Table. Karakteristike glavnih faza u razvoju tehnologije

Obrazac postupnog razvoja koristi se za predviđanje potreba i određivanje pravaca razvoja tehnologije.

3.4.2 Obrazac progresivne konstruktivne evolucije.

Termin "progresivna konstruktivna evolucija" koristi AI Polovinkin. U radovima G. S. Altshullera i njegovih učenika, ovaj obrazac se jednostavno naziva fazama razvoja tehničkih sistema, zakonom razvoja tehničkih sistema u obliku slova S.

Istorija razvoja tehnologije pokazuje da svako otkriće u nauci i tehnologiji tek nakon nekog vremena počinje da se koristi za obavljanje neke korisne funkcije. Prvo se otkriva određeni fizički efekat koji se pažljivo proučava i razvija se tehnologija za izradu prototipova. Sprovode se čisto naučna istraživanja čiji je praktičan uticaj još uvek minimalan. Zatim se na osnovu savladanog fizičkog efekta sintetiše FPD uređaja, koji možda već ima primenjenu vrednost. Nakon nekog vremena, na osnovu ovog FPD-a, stvara se tehnički uređaj koji je sposoban kvalitativno obavljati neku korisnu funkciju.

Tehnički objekat se stvara da zadovolji potrebe kada postoje naučne i tehničke mogućnosti da mu se obezbede zadovoljavajuća potrošačka svojstva koja zavise od njegovog nivoa kvaliteta (linija K 11 na sl. 19).

teoretski moguće

Nivo kvaliteta

Troškovi

Vrijeme

Otvaranje

fizički efekat

Minimalni prihvatljivi nivo kvaliteta

Početak istraživanja o novom fizičkom efektu

Početak praktične primjene FPD-a

Rice. 19. Promjena indeksa kvaliteta TO tokom njegove konstruktivne evolucije.

Po pravilu, prvi uzorak fundamentalno novog TO nastaje u uslovima nepotpunog znanja o svojstvima nove, tek otkrivene pojave. Stoga je tehnički teško ostvariti visok kvalitet funkcije koja se obavlja.

Sa početkom upotrebe novog TO, želja za poboljšanjem njegovih funkcionalnih karakteristika dovodi do razmještanja rada na njegovom poboljšanju, poboljšanju pokazatelja kvaliteta, otklanjanju nedostataka i povećanju efikasnosti korištenja. Pojavljuju se različite modifikacije tehničkih objekata, širi se obim primjene tehničkih uređaja stvorenih na bazi fizičkog principa rada koji se zasniva na otvorenom fizičkom efektu.

Odnos između troškova i pokazatelja kvaliteta poboljšanog održavanja karakterizira krivulja u obliku slova S na Sl. 19.

Početni dio krivulje u obliku slova S (presjek I na sl. 19) odgovara fazi teorijskog proučavanja i eksperimentalnog otklanjanja grešaka dobijenog FPD-a, te proučavanja mogućnosti njegove praktične primjene. U ovoj fazi se provodi pilot operacija pojedinačnih laboratorijskih uzoraka novostvorene TO. Ovaj period karakteriše naporan rad i visoki troškovi za povećanje pokazatelja kvaliteta.

Poboljšanje karakteristika TO doprinosi rastu ukupnog naučno-tehničkog potencijala i razvoju tehnologije proizvodnje.

Sa akumulacijom teorijskih znanja i praktičnih rezultata o proizvodnji i radu TO, intenzivniji je rast pokazatelja efikasnosti i kvaliteta tehničkih objekata baziranih na ovom PFA (odjeljak II). Otklanjaju se nedostaci, poboljšavaju funkcionalni pokazatelji, povećavaju pouzdanost, efikasnost i drugi pokazatelji kvaliteta, raste povrat ulaganja u korišćene tehničke uređaje.

U ovom periodu unapređuje se dizajn TO i tehnologija njegove izrade, proizvodnja često postaje masovna, naglo raste broj izuma u oblasti tehnologije kojoj pripada primijenjeni FPD. Ovaj FPD nalazi sve širu primjenu u raznim oblastima. Razvija se niz tehničkih uređaja. Razvoj ide i u pravcu univerzalizacije i specijalizacije.

Međutim, dolazi vrijeme kada TO ulazi u treću fazu svog razvoja.

Treći dio krivulje 1 (slika 19) karakteriše značajno povećanje troškova poboljšanja kvaliteta održavanja. Efikasnost sredstava usmjerenih na poboljšanje kvaliteta održavanja je u opadanju. To je zbog činjenice da postoji iscrpljivanje mogućnosti prihvaćenog fizičkog principa djelovanja. Unapređenje TO se vrši njegovim usložnjavanjem, uvođenjem projektnih promjena, optimizacijom parametara, te promjenom projektantskih i tehnoloških rješenja. Pokazatelji kvaliteta se približavaju određenoj granici koja se može postići korištenjem ovog PRF-a (red K 12).

Unapređenje TO se nastavlja sve dok postoji potreba za izradom tehničkih objekata po ovom fizičkom principu rada.

Ako ne postoje uvjeti za prelazak na novi princip rada, tada se u procesu konstruktivne evolucije usporava rast efikasnosti i dugo se reproduciraju TO sa sličnim pokazateljima kvalitete.

Međutim, po pravilu, mnogo prije ovog perioda, otkriva se novi princip djelovanja, čija upotreba može u budućnosti dati bolje pokazatelje kvalitete. Ali njegova praktična primena će početi kada se akumuliraju neophodni naučni i tehnički potencijali i sazreju društveno-ekonomski uslovi (linija K 21, kriva 2 na slici 19).

Isprva zaostaje za svojim prethodnikom po kvalitetu, ali je u početnoj fazi razvoja i, u skladu sa obrascem opisanim S-krivuljom, ovaj TO, zasnovan na novom FOP-u, na kraju brzo prestiže i istiskuje svog konkurenta.

Istorija razvoja tehnologije pokazuje da tehnički objekat zasnovan na određenom fizičkom principu rada odumire tokom svog najvećeg razvoja, odnosno kada se njegovi pokazatelji kvaliteta maksimalno ostvare. Na primjer, do sredine 20. stoljeća parne lokomotive su dostigle svoje vrhunsko savršenstvo, odnosno svoju krajnju efikasnost, i odmah su počele da ih zamjenjuju dizel lokomotive (novi princip rada) sa većom efikasnošću.

Prilikom kreiranja novih tehničkih objekata potrebno je procijeniti u kojoj je fazi konstruktivne evolucije prototip, kakve su perspektive za njegov razvoj, kakve su promjene u nauci i tehnologiji nastale od početka njegovog nastanka, ne samo u razmatranoj oblasti. tehnologije, ali iu srodnim oblastima. Proučavaju se različiti aspekti problema: koja dostignuća naučnog i tehnološkog napretka nisu se odrazila u stvaranju postojećih TO dizajniranih da zadovolje potrebe koje se razmatraju i šta se od najnovijih dostignuća nauke i tehnologije može iskoristiti za razvoj novog principom rada, konstruktivnim i dizajnerskim i tehnološkim rješenjima za kreiranje novog THAT.

Prilikom rješavanja problema poboljšanja TO potrebno je procijeniti konkurentnost drugih FOP-ova, utvrditi u kojoj se fazi njihovog razvoja nalaze, pronaći područje za efikasnu primjenu razmatranog principa rada, procijeniti izglede i svrsishodnost. konstruktivnog poboljšanja prototipa, ili da se dođe do zaključka da je potrebno preći na drugi FOP i odrediti na kojem. U rješavanju potonjeg problema značajnu pomoć pružaju i druge zakonitosti u razvoju tehnologije, o kojima će biti riječi u nastavku.

3.4.3 Dinamizacija tehničkih sistema.

U ruskom jeziku reč dinamika ima tri značenja: „1. Grana mehanike koja proučava zakone kretanja tijela u zavisnosti od sila koje na njih djeluju. 2. Tok razvoja, promjene neke pojave... 3. Kretanje, djelovanje, razvoj...“. Pridjevi: "dinamičan, dinamičan - bogat pokretom, akcijom."

Termin dinamiziranje, koji se koristi u nazivu ovog principa razvoja tehničkih sistema, odražava upravo bogatstvo pokreta svojstveno tehničkom objektu.

Yu. P. Salamatov daje suštinu dinamiziranja tehničkih sistema u sljedećoj formulaciji: „Da bi povećali svoju efikasnost, kruti sistemi moraju postati dinamični, odnosno prijeći na fleksibilniju strukturu koja se brzo mijenja i na način rada koji se prilagođava promjene u vanjskom okruženju” .

Povijest tehnologije pokazuje da je davanje svojstava dinamičkog dizajna često omogućavalo rješavanje mnogih problema koji nastaju prilikom kreiranja TO, značajno poboljšanih pokazatelja kvalitete.

Na primjer, da bi se poboljšala sposobnost manevriranja nadzvučnih mlaznih aviona, prvo su razvijeni motori s rotirajućim mlaznicama i mlaznim sistemom upravljanja za promjenu vektora potiska, a zatim rotacijski motori. To je omogućilo stvaranje aviona sa vertikalnim poletanjem i slijetanjem.

Uvlačeći stajni trap za smanjenje otpora, propeler promjenjivog koraka, padajući solarni paneli na svemirskim letjelicama, sklopivi kišobran, pokretni most, itd. su primjeri dinamičnog dizajna.

Table. Prelazak na multifunkcionalnost

Faze dinamiziranja	Primjer
1. Ograničeni dinamički sistem	Vertikalna glodalica
2. Sistem sa zamjenjivim radnim tijelima	Glodalica sa kompletom alata
3. sistem sa softverskim principom upravljanja	CNC glodalica Povećanje broja istovremeno kontrolisanih koordinata
4. Sistem sa varijabilnim radnim tijelima	Glodalica sa magacinom alata Rezač sa varijabilnom geometrijom rezne ivice

U razvoju mehaničkih sistema mogu se razlikovati dva pravca dinamiziranja: dinamiziranje supstanci i polja.

Dinamizacija supstanci počinje podjelom materije na dijelove i uvođenjem veze između njih. Evo mogućeg slijeda prijelaza:

jedna šarka → mnogo šarki → fleksibilna supstanca → tečnost → gas → polje.

Dinamizam je svojstvo koje karakterizira strukturu objekta. Stoga se može manifestirati i u komponentama i u odnosima između njih.

Davanje svojstva dinamike tehničkom objektu posljedica je dvije okolnosti: s jedne strane, to je potreba da se obezbijedi prilagodljivost (prilagođenost) objekta promjenjivim vanjskim uvjetima i, s druge strane, da se postigne bolja upravljivost objekta. objekat.

Dinamizacija je veoma efikasna kao tehnika za rešavanje tehničkih problema. Na primjer, za povezivanje dimenzija i osiguravanje zamjenjivosti u strukturama, podesiva karika ili elastični element se koriste kao kompenzatori za greške u povezanim dimenzijama.

S jedne strane, dinamiziranje je jedan od pravaca konstruktivne evolucije tehničkih sistema. Ovdje razvoj proizvodnih tehnologija igra važnu ulogu.

Na primjer, za stvaranje vodene brave u odvodnim dijelovima cjevovodnih sistema, dugo se koriste krute konstrukcije u obliku sifona. Korištenje valovite cijevi - mijeha učinilo je ovaj dizajn ne samo jeftinijim (manje dijelova), već je i pojednostavilo proces spajanja odvodnog dijela sudopera s dovodnom cijevi kanalizacije.

S druge strane, prelazak na novi princip rada, u pravilu, prati povećanje dinamike TO, povećanje njegove funkcionalnosti.

Na primjer, korištenje metalnog ključa za otvaranje vrata automobila zamjenjuje se slanjem kodiranog radio signala. U tom slučaju može se otvoriti nekoliko vrata odjednom. Isti "radio ključ" se takođe koristi za blokiranje sistema paljenja.

Osim toga, kao što će biti pokazano u sljedećem poglavlju, dinamiziranje je jedna od tehnika za rješavanje kontradikcija u tehničkim problemima.

Dakle, dinamiziranje je jedan od uočenih obrazaca razvoja, čija upotreba omogućava određivanje pravca za poboljšanje TO. Shvatajući da svako vozilo prolazi kroz određene faze dinamiziranja, moguće je odrediti u kojoj se fazi trenutno nalazi i napraviti korak u obećavajućem pravcu.

Jedan od pravaca poboljšanja konstrukcija je dinamiziranje veza (slika 21). Odnosi se mogu podijeliti na realne i terenske. U stvarnim komunikacijama koristi se neka vrsta medija za prenos - supstanca. U terenskim komunikacijama ne postoji medij za prijenos.

U materijalnim vezama interakcija komponenti se odvija direktno uz pomoć tvari, tako da se veze mogu razlikovati ovisno o tome koja svojstva tvari se za to koriste. Kruta veza može se izvesti pomoću čvrste monolitne tvari, na primjer, šipke, grede, rešetke. Fleksibilne veze mogu se organizirati korištenjem elastičnih i elastičnih materijala, kao što su kabel, remen, lanac, mijeh, opruga ili materijali koji su u viskoznom stanju, koji su između čvrstih tvari i tekućina, kao što je termoplast. Plin se također može koristiti, na primjer, pneumatski aktuator, gas-statički i plinodinamički ležajevi.

Kinematic

hidraulični

Pneumatski

Priroda pokreta

1. Oko ose

2. Duž linije

3. U avionu 

4. U svemiru

Konopac, pojas, lanac

Greda, štap

Real

polje

Solid

Elastična tvar

Čvrsto

KONTAKTI

Gravitacijski

Električni

Magnetic

elektromagnetna

Rice. 21. Šema dinamiziranja veze

Ako se tvari razdvoje i daju pokretnu vezu, tada se formiraju kinematičke veze. Njihov razvoj vrlo često ide u smjeru korištenja složenijih pokreta.

Komunikacija na terenu općenito pruža bolju kontrolu nad komponentama tehničkog objekta i često pruža dodatnu pogodnost.

Zaista, može se vidjeti da su mnogi mehanizmi u svom razvoju prošli kroz faze prikazane na Sl. 21, ili barem dio ovih koraka.

Međutim, ovdje treba napomenuti jednu posebnost. S jedne strane, u pravilu se za hidrauličko povezivanje koriste posebne tekućine (prirodna tvar - voda često ne zadovoljava željena svojstva), a u pneumatskom spoju se može koristiti zrak (posebni plinovi se obično ne koriste). Stoga je pneumatski priključak bliži idealnom tehničkom rješenju.

S druge strane, hidraulični priključak prenosi pritisak gotovo trenutno, fluid je nestišljiv, tako da nema gubitka prijenosa energije. U pneumatskim priključcima dio energije se troši na kompresiju plina. Zbog toga je po principu provođenja energije hidraulični spoj bolji. Osim toga, ima i kraće prijelazno vrijeme, što znači da je i bolji u pogledu kontrole procesa.

Prikazano na sl. 21Sl. Šema za razvoj TO veza pruža još jedan način traženja tehničkih rješenja. Konkretno, ako jednostavna kinematička veza, na primjer, u obliku šarke s jednim stupnjem slobode, ne riješi problem, tada možete pokušati povećati broj stupnjeva slobode, promijeniti prirodu kretanja, naime: preći na složenije kretanje komponenti u interakciji. Ovako rade manipulatori modernih robota.

Princip dinamizacije se koristi za unapređenje TO u okviru određenog FOP-a, pa se može reći da je ovo jedan od metoda za rešavanje problema u procesu konstruktivne evolucije TO.

Na primjer, univerzalni zglob u setu nasadnih ključeva uvelike pojednostavljuje rad na teško dostupnim mjestima.

Tramvaji sa dva automobila, autobusi sa dva dela i trolejbusi mogu značajno povećati kapacitet vozila. U ovom slučaju, radijus okretanja se neznatno povećava. Stvaranje autobusa na sprat, povećanje dužine automobila, daje efekat čistog razmjera. Treba napomenuti da oba smjera odgovaraju konstruktivnom pristupu poboljšanju TO.

Također treba napomenuti da prelazak na drugi FPD, po pravilu, prati povećanje stepena dinamike tehničkog sistema.

Dinamizacija tehničkog objekta često dovodi do povećanja broja funkcija koje se obavljaju, na primjer, sklopivi nož, podesivi ključ,

Dinamična polja vrši se prelaskom sa polja sa vremenski konstantnim (nepromenljivim) karakteristikama na polja sa vremenski promenljivim vrednostima karakteristike polja.

Polje se može mijenjati u vremenu i prostoru. Dinamizacija u vremenu može se predstaviti nizom:

konstanta → rastuće (opadajuće) → ciklično promjenjivo polje.

Ciklični procesi mogu biti pulsni i sinusoidni, a mogu se kontrolisati amplitudom, frekvencijom i faznim pomakom signala.

Dinamizacija u prostoru se izražava u tome da polje iz konstante postaje gradijent. Gradijent je mjera povećanja ili smanjenja prostora bilo kojeg parametra polja prilikom kretanja po jedinici dužine.

Varijabilno polje, u pravilu, lakše je transformirati, na primjer, transformator. Ima više parametara koji se mogu koristiti za generiranje kontrolnog signala. Impulsna kontrola je generalno energetski efikasnija od kontrole konstantnog signala.

Gradijentno polje vam omogućava da riješite probleme koncentriranjem jačine polja u radnom području. Na primjer, veliki pritisak koji razvija igla na maloj površini vrha; magnetna optika se koristi za daljinsko upravljanje tokovima nabijenih čestica.

Dinamizaciju ne treba posmatrati samo kao bogatstvo mehaničkog pokreta. To su šire mogućnosti za operativni uticaj na parametre koji karakterišu komponente tehničkog sistema. To je sposobnost komponenti da se prilagode promjenjivim radnim uvjetima, kao što je automatsko podešavanje radio prijemnika na frekvenciju primljenog signala.

3.4.4 Prelazak sa makro nivoa na mikro nivo

Čovjekova spoznaja prirode započela je najjednostavnijim oblicima kretanja materije – mehaničkim.

Mehaničke metode interakcije makrosupstanci uz uključivanje svojstava različitih geometrijskih oblika tvari bile su osnova za rad prvih tehničkih uređaja. To nije slučajno, jer se makrosupstancija sa svojim vanjskim oblicima i geometrijskim parametrima direktno daje osobi u senzacijama.

Razvojem nauke i tehnologije dolazi do dubljeg prodora u strukturu supstanci, saznanja o njihovim dubinskim svojstvima i njihovim suptilnijim interakcijama na molekularnom i atomskom nivou.

Osoba savladava tehnologiju zasnovanu na upotrebi fizičke hemije, nuklearne fizike, kvantne mehanike. Mehaničke metode interakcije tvari, koje čine osnovu fizičkog principa rada uređaja, zamjenjuju se interakcijom čestica materije, molekula, atoma.

U procesu konstruktivne evolucije, poboljšanje kvaliteta izvršene funkcije često dovodi do komplikacija TS. Prijelaz na drugi fizički princip djelovanja je da se fizički rad temelji na korištenju svojstava tvari povezanih s njihovom unutrašnjom strukturom uz aktivno sudjelovanje fizičkih polja. Ove interakcije formiraju svojstva koja se koriste za izvođenje potrebne fizičke operacije.

Ako je u početnoj fazi razvoja fizička operacija izvedena na makro nivou, - interakcijom različitih supstanci zasnovanih na upotrebi zakona mehanike, onda je, kao rezultat razvoja nauke i tehnologije, implementira se na mikro nivou, odnosno na korišćenju svojstava malih čestica supstanci određenih zakonima strukture materije.

Kao rezultat ove tranzicije, funkciju tehničkog sistema koji se sastoji od nekoliko komponenti obavlja jedna supstanca sa posebnim svojstvima.

Prelazak sa makro nivoa na mikro nivo je obrazac koji opisuje proces prelaska na drugi FOP u pravcu unapređenja sistema.

Iz navedenih primjera jasno je da se sljedeći korak u razvoju tehnologije može izvesti u različitim smjerovima u skladu s opisanim obrascima: putem konstruktivne evolucije; u skladu sa regularnošću postupnog razvoja tehnologije; na putu dinamiziranja; prelazak na mikro nivo.

lansirati motor V bestežinsko stanje

Dodatni potisnici za stvaranje

blago ubrzanje

Dijafragma pomaka

Uređaj za kapilarni usis

FPD2
Izvori

struja

Elektrostatički

generator

Voltaic pillar

Solarni paneli

Piezoelektrični

konverter

gorivne ćelije

Hemijska baterija

Elektrodinamički

generator

Rice. 22. Primjeri razvoja TO kroz prelazak na mikro nivo

Oprema za štampanje i kopiranje

Krute štamparske ploče

Matrični štampači

mehanička pisaća mašina

Električna pisaća mašina

Inkjet štampači

Laserski štampači

Fotokopir aparati

Upotreba elektrostatičkih polja ("Era", "Vega", "Xerox")

Dinamizacija

Dodatak PE

Prelazak na drugi FPD

Rice. 23 Promjena fizičkog principa rada tehnike množenja

Ilustrativan primjer je razvoj parova trenja.

1. Klizni ležaj.

2. Kotrljajni ležaj (kuglica, valjak).

3. Hidrostatički ležajevi - osovina ne dolazi u kontakt sa kavezom, već pluta u ulju, koje pod pritiskom ispunjava prazninu. Ispada beskontaktni hidrostatski nosač.

5. Gasostatski nosači. Gas se ubrizgava pod pritiskom kroz porozne čahure koje su njegov nosač.

6. Gasnodinamička podrška. Za osovine velike brzine stvara se tlak plina pod djelovanjem centrifugalnih sila.

7. Magnetni nosači - interakcija polja.

Edisonov fonograf

Magnetna traka - magnetna traka

Gramofon - gramofonske ploče

Električni gramofon - ploče

Snimanje zvuka na film

snimanje zvuka

Lasersko snimanje zvuka

konstruktivna evolucija

Novi FPD

Strukturna evolucija, faza razvoja - dodavanje PE

Promjena FPD-a

Rice. 24. Promjena fizičkog principa snimanja zvuka

Prelazak na drugi FPD dovodi do nagle kvalitativne promjene u tehnologiji. Na primjer, za identifikaciju proizvoda prvo su korištene štampane etikete, zatim bar kodovi, magnetne oznake, radio oznake. U budućnosti će sve informacije o proizvodu biti ugrađene u mikročip. Shodno tome, mijenja se i oprema za očitavanje informacija (fotoćelije, magnetni skeneri, primopredajnici).

Sukcesivne promene u originalnom tehničkom sistemu mogu početi odvajanjem supstance, njenom kombinacijom sa drugom supstancom, promenom oblika, zatim dobijanjem supstanci date strukture i drugim transformacijama (Sl. 25).

Prelazak na drugi fizički princip djelovanja - korištenje intermolekularnih, interatomskih interakcija, kvantnih efekata, nanosmjernih struktura, dovodi do upotrebe skrivenih, dubokih svojstava supstanci za provedbu fizičke operacije.

Na primjer, LED diode zamjenjuju žarulje sa žarnom niti koje se koriste kao indikatori i za osvjetljenje instrumenata; Katodnu cijev, u kojoj snop elektrona izaziva sjaj ekrana, zamjenjuje se ekranima s tekućim kristalima, u kojima tekući kristal rotira ugao polarizacije svjetlosti u zavisnosti od napona koji se na njega primjenjuje.

U tehničkim sistemima se sve više koriste materijali sa posebnim svojstvima, na primjer, sa efektom memorije oblika koji mijenja boju ovisno o temperaturi, fotohromnim materijalima, kameleonskim naočalama itd.

Agregati molekula

raspršen

Slojevito, vlaknasto, matrično

kontinuirano

(homogeno)

Molekuli, atomi, joni

Elementarne čestice

Perforirana

Kapilarni porozni materijal (CPM)

KPM jonski aktivan

CPM sa datom strukturom

Rice. 25. Šema prijelaza materije na mikronivo

Dakle, novi FPD nastaje ne zbog povećanja broja komponenti tehničkog sistema u cjelini, već zbog promjene komponenti i strukture same supstance, kao i organizacije njihovog materijalnog polja. interakcija.

Ova pozicija je dobro ilustrirana dostignućima nanotehnologija, koje se zasnivaju na implementaciji lokalnih atomsko-molekularnih interakcija. Objekti takvih interakcija imaju veličine od 1 do 100 nm. Mnoge funkcije poluvodičkih uređaja sada se mogu obavljati korištenjem ugljičnih nanocijevi.

Nanocijevi su treći alotropni oblik ugljika (poslije grafita i dijamanta). To su cilindri namotani iz jedne ili više grafitnih ravnina, debljine nekoliko atoma. Ovisno o njihovoj veličini i obliku, mogu imati provodljiva ili poluvodička svojstva. Nanodiode i nanotranzistori napravljeni pomoću njih su stotine puta manji od postojećih tranzistora i dioda. Na bazi nanocevi se predlaže proizvodnja memorijskih uređaja (nanomemorija), nanoinvertera, nanomotora. Razvijaju se novi materijali s nanostrukturom ili s nanoreljefom koji imaju jedinstvena svojstva: samočišćenje, otpornost na habanje, postojanost boje itd.

3.4.5 Obrazac kontrakcije-razmještanja tehničkog sistema

Ovaj obrazac odražava trendove u razvoju tehničkih sistema u smislu njihovog restrukturiranja.

Jedan od načina da se poveća stepen idealnosti tehničkih sistema je poboljšanje performansi SPF-a, povećanje broja funkcija koje se obavljaju sa istim ili manjim faktorima povrata. To se postiže stvaranjem univerzalnog TO, što u procesu konstruktivne evolucije dovodi do komplikacije tehničkog sistema.

Rice. 26. Univerzalni ključ

U tehničkom objektu, glavna korisna funkcija (GPF) vrši direktno radno tijelo. Stoga proces implementacija tehničkog sistema počinje od trenutka rođenja TS-a, odnosno stvaranja funkcionalni centar - radno tijelo, kojima su dodane komponente koje poboljšavaju performanse GPF-a. Istovremeno, struktura TS postaje komplikovanija (slika 27).

((RO  Tr)   PE)   OS

Deployment

Zgrušavanje

Rice. 27. Model kolapsa-razvođenja tehničkog sistema

Implementacija vozila se nastavlja prvo u okviru postojećeg koncepta dizajna, a onda kada se on menja.

To dovodi do povećanja broja komponenti i, posljedično, do složenosti održavanja. Tada nova dostignuća u nauci i tehnologiji omogućavaju napuštanje određenog broja čvorova u korist onog koji obavlja nekoliko funkcija. Počinje proces smanjenja TS, koji je praćen poboljšanjem performansi GPF-a.

dakle, raspoređivanje TO je proces dodavanja novih funkcionalnih komponenti. GPF ostaje, ali radi bolje. Glavni zahtjev je da u procesu implementacije treba doći do povećanja potrošačkih svojstava tehničkog objekta. U ovom slučaju, komplikacija TO nastaje zbog povećanja broja komponenti i veza između njih.

Treba napomenuti da se u razvoju stvarnih tehničkih sistema pojavljuje nekoliko pravilnosti odjednom, na primjer, sl. 28.

olovka za pisanje

Gusko pero

čelična olovka

Hemijska olovka

flomaster

Modifikovani prirodni materijal

Strukturna evolucija -

materijalna promena

Formiranje bisistema

RO + spremnik za mastilo

Hemijska olovka sa poklopcem

Hemijska olovka na uvlačenje

Dinamizacija

Bisystem

Rice. 28. Razvoj olovke za pisanje

Proces koagulacija karakteriše činjenica da se smanjuje broj komponenti u tehničkom sistemu. Funkcije ukinutih komponenti se prenose na druge komponente ili na supersistem.

Budući da GPF obavlja RO, mogu se ukinuti samo komponente koje obavljaju osnovne ili pomoćne funkcije. Stoga se savijanje TO-a događa obrnutim redoslijedom od raspoređivanja. U krajnjoj liniji, tehnički sistem se može svesti na radno tijelo.

Ovaj proces je u potpunosti u skladu sa zakonom povećanja stepena idealnosti: tehnički sistem smanjuje svoj BEM (masa-dimenzije-energija) dok poboljšava performanse GPF-a.

Proces smanjenja se može provesti kako tokom konstruktivne evolucije TO-a, tako i u procesu "prelaska na mikronivo", odnosno pri promjeni principa rada nekih komponenti TO-a, što se uočava mnogo češće.

S jedne strane, u skladu sa šablonom razvoja faze, komponente se dodaju u RO, tehnički objekat postaje složeniji, raspoređeno do kompletnog tehničkog sistema. Ovo je karakteristično za fazu konstruktivne evolucije.

S druge strane, u skladu sa zakonom rastuće idealnosti, tehnički sistemi teže smanjenju broja komponenti – sužavanju TS-a.

Prijelaz s makro nivoa na mikro nivo često je praćen kombinacijom funkcija u jednoj komponenti (na primjer, poluvodički senzori i premosni krug za obradu signala napravljeni su u mikrokrugu). Broj TS komponenti postaje manji, ali svaka od njih postaje multifunkcionalna, tj. dolazi do pojednostavljenja strukture tehničkog sistema, njegovog zgrušavanje.

Procesi savijanja i širenja uvijek su praćeni pojavom tačaka bifurkacije(od lat. bifurcus bifurcated), tj. podjela, grananje. Jedan dio tehničkih objekata razvija se na putu konstruktivne evolucije, drugi se razvija na liniji dinamiziranja, a treći je posljedica prelaska na mikro nivo. Ovi procesi su praćeni naglom promjenom svojstava tehničkog objekta.

G. S. Alshuller je napomenuo da je jedan od pravaca za implementaciju TS-a njegovo kombinovanje sa drugim tehničkim sistemom - formiranjem bisistema, čija je efikasnost veća od one kod dva slabo povezana sistema. On je ovaj proces nazvao "tranzicijom u supersistem". Tada je moguće formiranje polisistema.

Takođe je primetio da se efikasnost TS može povećati razvojem međuelementnih veza, kao i „povećanjem razlike između elemenata“, odnosno kombinovanjem sistema sa suprotnim svojstvima (Sl. 29 Sl.). Zaista, linija razvoja: "mono - bi - poli - novi smotani sistem" može se pratiti u mnogim TO.

Na primjer, povećanje stope paljbe oružja išlo je duž linije: jednocijevnog pištolja (pištolja), - dvocijevke, - višestruko punjene puške (revolvera), - karabina, - stroja pištolj, automatska mašina.

Sinteza bi- i polisistema može se dobiti kombinovanjem: homogenog TS; sistemi sa pomaknutim karakteristikama; sistema sa suprotnim svojstvima.

Djelomično urušen bisistem

2A 1

Novi bisistem

Djelomično urušen bisistem

2B 1
Monotheme

Potpuno sklopivi bisistem (novi monosistem)

Bisystem

Rice. 29 Šema razvoja tehničkog sistema

3.4.6 Obrazac međusobnog i neravnomjernog razvoja

Suština ovog obrasca je da napredak jedne grane tehnologije (ili određene klase TO) doprinosi razvoju drugih industrija (ili klasa TO), to je podsticaj za uvođenje naučnih i tehničkih dostignuća u druge industrije.

Više puta smo se obraćali zakonima razvoja pojedinih sistema. Tehnički sistemi nisu izuzetak, au njihovom razvoju mogu se uočiti i određeni stabilni, ponavljajući odnosi koji se mogu smatrati prirodnim. Razvoj tehničkih sistema se obično razmatra sa različitih gledišta. Biramo pristup zasnovan na uzimanju u obzir zakona dijalektike i generalizacije empirijskih podataka o razvoju tehnologije.

Formuliramo niz zahtjeva za zakonitosti razvoja tehničkih sistema, koji nam omogućavaju da identifikujemo među bezbroj raznovrsnosti različitih odnosa – zaista značajnih, stabilnih, ponavljajućih.

1. Zakoni razvoja tehničkih sistema moraju izražavati stvarni razvoj tehnologije i stoga moraju biti identifikovani i potvrđeni na osnovu prilično reprezentativne količine patentnih i tehničkih informacija, duboke studije istorije razvoja različitih tehnički sistemi.

2. Zakon razvoja je relacija koja je bitna za razvoj, te se stoga mora identifikovati i potvrditi na osnovu pronalazaka dovoljno visokog nivoa (ne nižeg od trećeg), budući da je izum nižih nivoa praktično ne mijenja (ili malo mijenja) originalni sistem i ne može poslužiti kao razvojni alat.

3. Zakon razvoja tehničkih sistema čine sistem za koji su supersistem zakoni dijalektike, pa ne bi trebalo da budu u suprotnosti sa ovim poslednjim. „Unutrašnje“ kontradikcije između zakona (regularnosti) utvrđenih u skladu sa prethodnim zahtjevima trebale bi ukazivati ​​na prisustvo nekih drugih, još nejasnih obrazaca koji „regulišu“ odnos utvrđenih zakona.

4. Zakoni razvoja tehničkih sistema treba da budu instrumentalni, odnosno da pomognu u pronalaženju novih specifičnih alata za rešavanje problema, predviđanje razvoja itd. i osigurati da se iz njih izvuku konkretni zaključci i preporuke.

5. Svaki identifikovani zakon treba da omogući mogućnost njegove provere u praksi na osnovu materijala patentnog fonda iu rešavanju praktičnih problema i problema.

6. Otkriveni zakoni i obrasci treba da imaju "otvorenu" formu, odnosno da omogućavaju dalje unapređenje kako se tehnologija razvija i gomilaju novi patentni materijali.

Prvi sistem zakona za razvoj tehničkih sistema koji zadovoljava navedene uslove razvio je G.S. Altshuller početkom sedamdesetih. Trenutno se nastavlja rad na identifikaciji, proučavanju i usavršavanju zakonitosti razvoja tehničkih sistema, te razvoju njihove primjene. Danas je jasno da poznavanje zakonitosti razvoja tehničkih sistema omogućava ne samo rješavanje postojećih problema, već i predviđanje pojave novih problema, predviđanje razvoja tehnologije mnogo tačnije od tradicionalnih metoda predviđanja.

Faze razvoja tehničkih sistema.

U 19. stoljeću ustanovljeni su neki opći obrasci razvoja različitih bioloških sistema: rast kolonija bakterija, populacija insekata, težina fetusa u razvoju itd. zavisno od vremena. Dvadesetih godina 20. veka pokazalo se da različiti tehnički sistemi prolaze kroz slične faze u svom razvoju. Krivulje su ucrtane u koordinatne ose, gde su vertikalno ucrtane numeričke vrednosti jedne od glavnih operativnih karakteristika sistema (na primer, brzina za avion, snaga za električni generator, itd.), a horizontalno - " starosti" tehničkog sistema ili troškova njegovog razvoja, dobio je naziv S-oblika (prema izgledu krive)

Međutim, treba uzeti u obzir da je takva kriva određena idealizacija.

S-oblike krive su prije ilustracija kvalitativnog razvoja tehničkih sistema.

Faza 1- "rođenje" i "djetinjstvo" tehničkog sistema.

Novi tehnički sistem nastaje na određenom nivou razvoja nauke i tehnologije, kada su ispunjena dva osnovna uslova: postoji potreba za sistemom i postoje mogućnosti za njegovu implementaciju. Ovi uslovi se, po pravilu, ne ispunjavaju istovremeno, a obično jedan podstiče nastanak drugog: potreba koju prepozna društvo usmerava napore naučnika i inženjera da je sprovedu, ili već stvoren sistem otvara nove mogućnosti za ispunjenje.

Okolnosti rađanja novog tehničkog sistema određene su njegovim nivoom novost.

Pionirski sistem, koji nema analoga, ima najveću novinu, dostigao je nivo potreban za njegovo stvaranje.

Faza 2- period intenzivnog razvoja tehničkog sistema. Glavni sadržaj ove faze je brz, lavinski, lančano reakcijski razvoj sistema.

Karakteristična karakteristika ove faze razvoja je aktivna ekspanzija novog sistema - ono "izbacuje" druge, zastarjele sisteme iz ekoloških niša, dovodi do mnogih modifikacija i varijeteta prilagođenih različitim uvjetima.

Glavna pokretačka snaga razvoja u drugoj fazi je društvena potreba koja se manifestuje u vidu određene vrste potraživanja prema sistemu.

3 - 4 faze- "starost" i "smrt" tehničkog sistema.

Glavni sadržaj faze je stabilizacija parametara sistema. Na početku faze još uvijek se primjećuje njihov mali porast, ali kasnije nestaje uprkos činjenici da rastu ulaganja snaga i sredstava. Složenost i naučni intenzitet sistema naglo raste, čak i mala povećanja parametara zahtevaju, po pravilu, veoma ozbiljna istraživanja. Istovremeno, efikasnost sistema ostaje visoka, jer se čak i malo poboljšanje, pomnoženo masovnom proizvodnjom, pokazuje efikasnim.

Pokušaji poboljšanja sistema, bez obzira na troškove, dovode do pada njegove efikasnosti zbog nesrazmjernog povećanja troškova i postignute složenosti. Na kraju, stari, zastarjeli sistem "umire", zamjenjuje se suštinski novim, progresivnijim, koji ima nove mogućnosti za dalji razvoj.

Generalno, za tehničke sisteme identifikovano je 7 pravilnosti njihovog razvoja.

Osobine razvoja složenih sistema.

Svaki od podsistema uključenih u sistem, posmatran zasebno, u svom razvoju prolazi kroz sve tri faze, ilustrovane krivuljom u obliku slova S.

Općenito, za složeni sistem, kriva u obliku slova S je integralna, koja se sastoji od skupa pojedinačnih krivih za svaki od podsistema. Razvoj sistema obično je ograničen njegovim „najslabijim“ podsistemom, čiji se resursi prvi iscrpljuju (na primjer, brzina eskadrile jednaka je brzini njenog najsporijeg broda). Podsistem koji je iscrpio svoje resurse postaje kočnica čitavog sistema, a dalji razvoj moguć je tek nakon zamjene "propadalog" podsistema.

primjer:

U razvoju aviona bilo je nekoliko ovakvih "zavoja". Prvi - dvadesetih godina, kada je aerodinamička koncepcija aviona - dvokrilni dvokrilac sa stajnim trapom, otvorenim kokpitom, iscrpio svoje razvojne mogućnosti. Novi koncept (monoplan sa stajnim trapom koji se može uvlačiti, sa zatvorenim kokpitom i propelerom s kontroliranim nagibom) omogućio je naglo povećanje brzine leta, ali je četrdesetih dosegao novu granicu - neefikasnost propelera pri brzini od 700 kilometara. na sat. Ova granica je bila povezana sa nesavršenošću dizajna krila i prevaziđena je krajem četrdesetih godina prelaskom na zamašeno krilo.

2. Izmještanje osobe iz tehničkog okruženja.

U procesu razvoja tehničkog sistema, osoba se postupno izbacuje iz njega, odnosno tehnologija postepeno preuzima funkcije koje je osoba ranije obavljala, približavajući se tako cjelovitom (bez ljudskog učešća) sistemu.

Funkcija orijentacije dijelova u štancanju, koju lako izvodi neobučeni radnik, je teška za robota. S druge strane, mašina može da koristi „mašinske“ prednosti – veliku brzinu i tačnost kretanja, razvija velike napore, radi u okruženju nepristupačnim ljudima. Stoga se izmještanje osobe iz tehničkog sistema vrlo često povezuje s prelaskom na nove principe djelovanja, nove tehnologije.

Pojam tehničkih sistema, zakonitosti građenja i razvoja tehničkih sistema

Kao što je navedeno u paragrafu 1.2, koncepti "tehnologije" i "tehnologije" nisu identični: tehnologija je samo jedno od sredstava implementacije tehnologije. Po istoj logici, potrebno je razlikovati tehnološke i tehničke sisteme, a samim tim i poznavati razlike u obrascima njihovog formiranja i razvoja.

Tehnički sistem uključuje prostornu kolekciju međusobno povezanih elemenata koji čine nešto u cjelini, dizajnirano za izvođenje jednog ili više

funkcije, a neophodne ili direktno osobi ili drugim tehničkim uređajima.

Očigledno, tehnički sistem je materijalni sistem. Može se proučavati, poboljšavati, namjerno modificirajući njegove sastavne elemente. Najvažnije komponente svakog tehničkog sistema su: radno tijelo (pogon), izvor energije (pogon), prijenos (mehanizam prijenosa) i upravljačko tijelo.

Očigledno je i da se tehnički sistemi koji obavljaju istu funkciju mogu, ipak, međusobno razlikovati po principu rada, a samim tim i po sastavnim elementima.

Ideja potrebe za tehničkim sistemom ostvaruje se kroz princip rada, koji osigurava mogućnost njegovog funkcionisanja uz pomoć odgovarajućeg radnog tijela – primarnog elementa svakog sistema, pod kojim se biraju svi ostali elementi. Zauzvrat, odgovarajući princip rada se bira iz poznatih zakona prirode.

Dakle, svrsishodno stvaranje novog tehničkog sistema prolazi kroz sledeće faze: potreba čoveka (društva) - pojava ideje - potraga za relevantnim znanjem - određivanje principa delovanja sistema - izbor radno tijelo - izbor ostalih elemenata sistema.

Sistem će biti operativan ako su sva četiri organa minimalno efikasna. Do poboljšanja efikasnosti (funkcionalnosti) sistema dolazi zbog poboljšanja rada svih njegovih organa. Ovo poboljšanje se odvija neravnomjerno - sad jedan, pa drugi element u njegovom razvoju izbija naprijed i tjera i druge da se poboljšaju. Ali dolazi period kada je sve moguće istisnuto iz rezervi svih elemenata i nema se šta i nigdje dalje poboljšati - sistem je iscrpio svoje mogućnosti. Ona ili umire (na primjer, pero kao medij za pisanje, baklja), ili se zaustavlja u svom razvoju (olovka, lampa sa žarnom niti), ili njeno radno tijelo ulazi u novi sistem (olovo obične olovke - u stezna olovka).

Tako se istorija razvoja tehničkog sistema može predstaviti kao dijagram koji se sastoji od dugog lanca uzastopnih sistema sa različitim principima rada, podsistemima, supersistemima, vezama između njih. Takva šema se naziva „sistemski operater“, jer vam omogućava da se krećete kroz čitavu genetiku sistema, ili „šema razmišljanja na više ekrana“.

Što više "ekrana" ljudski um može vidjeti, što više veza treba uspostaviti i uzeti u obzir, lakše je prihvatiti objektivnost zakona razvoja tehničkih sistema.

Trenutno su formulirani sljedeći zakoni strukture i razvoja tehnologije:

Građevinski zakoni:

1. Zakon korespondencije između funkcije i strukture.

Suština ovog zakona je da u pravilno projektovanom tehničkom sistemu svaki element – ​​od složenih sklopova do jednostavnih delova, ima dobro definisanu funkciju (namenu) da obezbedi rad ovog sistema. Dakle, pravilno dizajnirani tehnički sistemi nemaju nepotrebne detalje.

Upotreba zakona je najefikasnija kada se traga za racionalnijim i efikasnijim dizajnerskim i tehnološkim rješenjima za nove tehničke sisteme.

2. Zakon korelacije parametara homogene serije tehnologije
ical system.

Homogeni niz uključuje takve tehničke sisteme koji imaju istu funkciju, strukturu, uslove rada (u smislu interakcije sa predmetima rada i okoline) i razlikuju se samo u vrijednostima glavnog parametra (na primjer, veličina).

3. Zakon simetrije tehničkih sistema.
Tehnički sistem koji je izložen uticaju okoline u

u obliku tokova materije, energije ili informacije, mora imati određenu vrstu simetrije.

4. Zakon homolognih nizova.

Zakon homolognih nizova (od gr. homologos- odgovarajući, sličan) u nasljednoj varijabilnosti formulirao je N.I. Vavilov, koji je uspostavio paralelizam u varijabilnosti srodnih grupa biljaka. Kasnije je otkriveno da je osnova ovog fenomena homologija gena (njihova identična molekularna struktura i sličnost u redoslijedu rasporeda u hromozomima) kod srodnih vrsta.

U genetskoj analizi vještačkih objekata mogu se porediti sa objektima divljih životinja, od kojih je svaki takođe dostigao veoma visok nivo razvoja i savršen je na svoj način. Osnovna razlika između njih je u tome što se evolucija živih bića - od najjednostavnijih ameba do najsloženijih proteinskih organizama - odvijala u prirodnim uslovima njihove interakcije sa okolinom u borbi za opstanak. I svaka faza ovog poboljšanja je također rješavanje kontradikcije, ali one koja je nastala, na primjer, u vezi sa

Zee s oštrom promjenom temperature ili nestankom vrste koja je služila kao tradicionalna hrana druge, itd.

Dakle, zakon homolognih nizova omogućava prilično precizno predviđanje pojave novih tehničkih rješenja.

Zakoni o razvoju:

1. Zakon progresivne evolucije tehnologije.

Djelovanje zakona progresivne evolucije u svijetu tehnologije slično je djelovanju Darwinovog zakona prirodne selekcije u divljim životinjama. Njegova suština leži u činjenici da je u tehničkom objektu s istom funkcijom svaki prijelaz iz generacije u generaciju uzrokovan otklanjanjem glavnog nedostatka (defekta) koji je nastao, povezan s poboljšanjem bilo kojeg kriterija (indikatora) razvoja. u prisustvu određenih tehničkih i ekonomskih uslova. Ako uzmemo u obzir sve prelaze s generacije na generaciju, tj. celokupnu istoriju konstruktivne evolucije određene klase tehnologije, onda se mogu posmatrati obrasci iscrpljivanja mogućnosti dizajna i tehnoloških rešenja na tri nivoa.

Na prvom nivou unapređuju se pojedinačni parametri korišćenog tehničkog rešenja. Kada promena parametara više nema značajnijeg efekta, promene se vrše na drugom nivou – prelaskom na efikasnije tehničko rešenje, ali bez promene fizičkog principa rada. Ciklusi na prvom i drugom nivou se izvode sve dok se, u okviru primijenjenog principa djelovanja, ne iscrpe moguća nova tehnička rješenja koja obezbjeđuju poboljšanje indikatora od interesa. Nakon toga dolazi do revolucionarne promjene na trećem nivou - prelazak na novi, progresivniji princip rada itd.

U zakonu progresivne evolucije, iscrpljivanje funkcionalnosti i efikasnosti dizajna nije samo formalnost: dok se ne postignu optimalni parametri, ne može biti prelaska na novo tehničko rješenje ili na novi princip rada.

Obrazac iscrpljivanja funkcioniše samo pod određenim uslovima: ako, u prisustvu potrebnog naučnog i tehničkog potencijala, prelazak na novo tehničko rešenje ili fizički princip rada obezbeđuje dodatnu efikasnost koja prevazilazi troškove, onda se preskače na novo tehničko rešenje ili fizički princip rada može nastupiti a da se ne iscrpe mogućnosti prethodnih.

2. Zakon stepenastog razvoja tehničkih sistema. Svaki tehnički sistem u svom razvoju prolazi kroz četiri glavne faze:

1) tehnički sistem ostvaruje samo funkciju obrade predmeta rada (tehnološka funkcija);

2) uz tehnološki sistem, tehnički sistem ostvaruje funkciju obezbeđivanja procesa energijom (energetska funkcija);

3) tehnički sistem, pored tehnološkog i energetskog sistema, ostvaruje funkciju upravljanja procesom;

4) tehnički sistem, pored svih prethodnih funkcija, ostvaruje i funkciju planiranja, isključujući osobu iz tehnološkog procesa.

Prelazak u sljedeću fazu nastaje kada se iscrpe prirodne mogućnosti osobe u poboljšanju obavljanja osnovne funkcije – zadovoljavanja potreba društva. Primjer postupnog razvoja tehničkih sistema dat je u tabeli. 5.1.

Tabela 5.1

Faza razvoja tehničkih sistema

Glavna funkcija tehničkog sistema	tehnološka funkcija (TF)	TF + energetska funkcija (EF)	TF + EF + + kontrolna funkcija (FU)	TF + EF + + FU + funkcija planiranja
Mljevenje zrna	Ručni kameni mlinski kamen	Kameni mlinski kamen pokretan vodenim točkom ili parnom mašinom	Mlin sa automatskim sistemom upravljanja (ACS)	Mlin sa ACS-om, primajući zadatak od automatizovanog sistema za planiranje rada
Kretanje po površini vode	Brod s veslima (mišićni pogon)	Brod s jedrom (kreće se energijom vjetra)	Parobrod (kreće se parnom snagom sa mogućnošću kontrole)	Moderan brod sa kompjuterizovanim navigacionim sistemom

3. Zakon proširenja skupa potreba-funkcija. U prisustvu potrebnog potencijala i socio-ekonomske izvodljivosti, nova potreba koja se pojavila se zadovoljava uz pomoć novostvorenih tehničkih sistema; u ovom slučaju nastaje nova funkcija, koja postoji sve dok njena implementacija poboljšava život bilo koga.

4. Zakon povećanja raznolikosti tehničkih sistema.

Raznovrsnost tehničkih sistema u svetu, zemlji ili industriji, kao i posebna klasa tehničkih sistema koji imaju istu funkciju, zbog potrebe da što potpunije zadovolje ljudske potrebe, obezbede visoke stope produktivnosti rada i unaprede druge kriterijume za progresivni razvoj tehnologije, monotono i brzo raste tokom vremena. Broj novih tehničkih sistema u određenom vremenskom periodu t(N(t)) raste eksponencijalno

5. Zakon povećanja složenosti tehničkih objekata.

Složenost tehničkih objekata iste funkcije, zbog faktora postupnog razvoja tehnologije i progresivne konstruktivne evolucije tehničkih sistema, raste monotono i brzo iz generacije u generaciju.

Sumirajući gore navedeno, formulišemo postulat teorija inventivnog rješavanja problema: tehnički sistemi se razvijaju prema objektivno postojećim zakonima: ti zakoni su spoznatljivi, mogu se identifikovati i koristiti za svesni razvoj tehničkih sistema, koji se odvija u pravcu koji je zajednički za sve sisteme: povećanje nivoa njihove idealnosti.