Слайд 1 - Саммит Разработчиков ТРИЗ

Этюды о законах развития
техники
ТРИЗ-Саммит - 2006
Рубин М.С., г. Санкт-Петербург,
13-14 октября 2006 г.
Три составных части доклада
 Система ЗРТС
 Принцип захвата и многообразия в
развитии систем. Введение в теорию
захвата
 «О влиянии земных условий на развитие
техники» и «Развитие расходомеров»
Система ЗРТС по Г.С.Альтшуллеру
Определения ТС - 1
 Техническая Система - это все, что
создано человеком.
 Ю.П. Саламатов «Техническая система –
это совокупность упорядочено
взаимодействующих элементов,
обладающая свойствами, не
сводящимися к свойствам отдельных
элементов, и предназначенная для
выполнения определенных полезных
функций».
Определения ТС - 2
 Литвин, Любомирский: «Техническая система это совокупность материальных компонентов,
предназначенная для удовлетворения какойлибо потребности человека (общества) или
технической системы более высокого
иерархического уровня, обладающая хотя бы
одним свойством, выходящим за сумму свойств
составляющих ее элементов (компонентов)»
Предмет и область ТРИЗ
Область ТРИЗ
Материальные
системы в
развитии
Мышление,
интеллект,
психология
творчества
6
Определения ТС - 3
 Техническая система (ТС) – это материальная,
неживая функционально-ориентированная
система, которая входит в качестве элемента в
надсистемную структуру и используется и/или
развивается на основе мыслительных образов
человека или сообщества.
 Под функционально-ориентированными
понимаются системы, предназначенные для
выполнения одной или ограниченного
количества главных функций.
Определения ТС - 4
 Система – это комплекс взаимодействующих
элементов.
 В качестве надсистемы может выступать человек,
сообщество, другая техническая или иная система, в
которую в качестве функционирующего элемента
входит техническая система. Применение, создание и
развитие ТС происходит на основе мысленного образа
человека.
 Биотехническая система – биологическая система с
элементами технической системы или техническая
система с элементами биологической системы.
 Социально-технические системы (СТС) – социальные
системы с элементами технических систем. СТС могут
быть функционально-ориентированными или
саморазвивающиеся.
Онтогенез и филогенез
 Системный онтогенез – это процесс развития
конкретной технической или иной системы. Конкретный
автомобиль, например, вначале должен быть создан,
проверен, и передан первому владельцу. В автомобиле
могут менять детали, двигатель, устанавливать новое
оборудование и т.д. Онтогенез рассматривает
материальную систему.
 Системный филогенез – это процесс исторического
развития систем. Системный филогенез может
рассматриваться на разных уровнях обобщения.
Системный филогенез рассматривает нематериальные
объекты – образы, идеи, модели, технологии и пр.
Отличие законов от приемов…
 Филогенез
 Онтогенез
Типы технических систем
Нет доминирующей главной
Саморазвивающиеся
социально-технические функции, система
самозначима, содержит
системы
внутренний потенциал
саморазвития.
Функциональноориентированные
технические системы
Есть доминирующая
главная функция,
развивается под влиянием
надсистемы.
Техническое вещество –
технические «системыкирпичики».
Нет доминирующей главной
функции, нацелены на
использование в качестве
элементов в надсистемных
структурах.
Структура системы ЗРТС
Синтез Развитие Частные
развития
Саморазвивающиеся
социальнотехнические системы
(ССТС)
Функциональноориентированные
технические системы
Техническое
вещество
Саморазвивающиеся (ССТС)
Целостность
Системной
проводимости
Неаддитивность
Формирование
механизмов
онтогенеза и
филогенеза
«Системный захват»
ресурсов
Снижение системных
затрат
Формирование
структуры функций
Формирование
надсистем (вхождение
в надсистему)
Стремление к
самосохранению
Развитие
одновременно на
разных уровнях
Преодоление
противоречий
Расширение
спектра типов
элементов
Расширение
многообразия
внешней среды
Приспособления
к ресурсной базе
Формирование
внешней среды
Функционально-ориентированные
Полнота частей
системы
Системная
проводимость
Совместимость
элементов
Увеличение
идеальности
Преодоление
противоречий
Переход в
надсистему
Увеличение
управляемости
Согласование
частей системы
Расширение
значений параметров
Уход от
использования
природных биосистем
Моно-би-полисвертывание
(объединение
альтернативных ТС,
индивидуально-
коллективные ТС)
Необходимость уточнений
 двигатель, трансмиссию, рабочий орган и
орган управления - К.Маркс в «Капитале»
писал не о технических системах в
целом, а конкретно о машинах
 Неравномерность развития частей
системы обнаруживается только при
возникновении противоречий
 С макро на микро и не только…
Техническое вещество
Формирование
комплекса
свойств,
востребованных
надсистемой
 Минимизация
или отсутствие
постоянных
затрат
Стремление к
выполнению
требований
надсистемы
(«портрету
идеальных
свойств»)
Решение
противоречий
требований
Согласование
частей системы
Линии развития:
дробления,
пустотности,
динамизации,
моно-би-поли.
Уход от
природного
вещества к
искусственному
Переход на
микроуровень
Структуризация системы законов
 Обратное использование – не развитие,
регресс, не работа, а бездействие.
 Двойственность в объекте закона (и
инструмент, и изделие, и надсистема, и
альтернативная система…).
 Иерархичность системы законов.
 Разделение по типам и классам.
Введение в теорию захвата
Принцип захвата и многообразия в развитии
систем
 Под системным захватом мы будем понимать
любые процессы, при которых элементы одной
системы (объект захвата) превращаются или
становятся элементами другой системы
(субъект захвата).
 При этом объект захвата может полностью или
частично потерять признаки прежней системы
или наоборот их сохранить.
От частиц до галактик
 В некоторых случаях захват бывает
взаимовыгодный (например, симбиоз
животных и растений), то есть
помогающий в существовании и развитии
взаимозахватываемых систем.
 Процессы системного захвата
наблюдаются во всех системах от
элементарных частиц и галактик до
летоисчисления и цивилизаций
19
Млечный Путь "съедает"
Стрельца.
20
Гравитационный захват планет.
 Нептун захватил Тритон
21
Захват на уровне простейших
животных
 Амеба - простейшее одноклеточное,
относящаяся к типу Protozoa
22
Растения и животные
захватывают сушь
23
Доступ к новым ресурсам
 Сейчас биомасса океанов, озер и рек в
совокупности составляет менее 0,2% от всей
биомассы Земли.
 На Земле вся "Масса живого вещества
составляет около 0,01 – 0,02% от костного
вещества биосферы".
 Если живые организмы сильно ограничены в
возможностях захвата имеющихся на Земле
ресурсов, то с помощью техники человек
практически неограниченно может захватывать
не только ресурсы Земли, но и Луны и других
планет
24
Развитие теорий как захват
 Работы Птолемея служили фундаментом
астрономии почти полторы тысячи лет!
 Уже после создания Николаем
Коперником его гелиоцентрической
системы прошло еще более ста лет,
прежде чем теория Птолемея начала
сдавать свои позиции
Захват летоисчесления
 Ученого монаха Дионисия Малого
осенила мысль: христиане должны вести
счет годам в годах от рождения Христа
 Христиане заимствовали
день рождения своего бога
из персидской религии.
Древние персы верили, что
их бог Солнца — Митра
родился 25 декабря
26
Захват на уровне филогенеза и
онтогенеза.
 Захват растениями и животными земной
суши – это пример захвата на уровне
филогенеза.
 Захват на уровне онтогенеза – это захват
для поддержания системы в целостном
состоянии.
27
Захват и затраты
 Процесс захвата может
характеризоваться захватом ресурсов:
материя (вещества и поля), энергия,
пространство, информация и время
 Затраты на захват также можно
охарактеризовать теми же параметрами
ресурсов
28
Эффективность захвата
 Соотношение между затраченными
ресурсами и захваченными ресурсами
показывает эффективность того или
иного захвата
 захват системы Птолемея (пример 8) по
времени можно оценить дробью
(1500 лет применения) / (30 лет
исследований Птолемея) = 50.
29
Реакция захвата с
поглощением объекта захвата
 Одна система (субъект) поглощает (присоединяет) к
себе другую систему с выделением или поглощением
внешних ресурсов (материи, энергии, информации,
вещества и времени)
 Ss + So = S's (r↓↑), где
Ss – субъект захвата
So – объект захвата
S's - субъект захвата в новом качестве после захвата
(r↓↑) – баланс ресурса (resource) при реакции захвата (с
поглощением или выделением ресурса).
30
Реакция захвата с обменом
(симбиоз)
 Ss + So = (S's + S'o) (r↓↑), где
 S'o - объект захвата в новом качестве после
захвата
 - бесполезное для Ss является полезным для
So , а бесполезное для So является полезным
для Ss;
 - бесполезное для Ss является полезным для
So , а полезное от So частично переходит к Ss;
 - полезное для Ss частично переходит к So , а
полезное для So частично переходит к Ss;
31
Реакция захвата вытеснением.
Борьба за лимитирующий
фактор.
 Ss + (Lf−So) = (Lf'−S's)+(Lf''−S'o), (r↓↑),
где Lf (limiting factor) – лимитирующий
фактор для Ss или So
 ограничениями надсистемы, которая
использует рассматриваемую систему
 ограничения подсистемы - ограниченные
ресурсы
32
Плодотворный захват, синтез
новой системы из элементов
 So1+ So2+So3+…+ Son =
(S'o1+ S'o2+S'o3+…+ S'on) + Ss (r↓↑)
 На уровне молекул
 На уровне творчества личности
 На уровне формирования государства
33
Реакция разложения
(внутренний захват)
 So → S's + S''s (r↓↑),
 повзрослевший молодняк уводит под
свое руководство часть или даже всю
стаю, оставляя бывшего вожака в
одиночестве
34
Принцип роста многообразия
 В момент Большого Взрыва
формируются первые "неоднородности" частицы, которые сразу же начинают
взаимодействовать друг с другом,
захватываться друг другом
 В процессе захвата многообразие
увеличивается
35
Увеличение многообразия
 «Естественный отбор… ведет к дивергенции
признаков; чем больше живых существ
населяет одну и ту же область, тем больше они
различаются по строению и образу жизни»
(Чарльз Дарвин).
 «Вся область жизни на Земле может
рассматриваться в ее целом как одна система
расхождений. Возрастание различий ведет ко
все более устойчивым структурным
соотношениям» (А.А.Богданов).
36
Двойственность захвата
 объект захвата может эффективно
использовать своего захватчика для
развития и сохранения
37
Захват как источник
противоречий
 источником противоречий является
столкновение различных процессов
захвата между собой;
 разные требования к одному элементу от
процессов захвата различного уровня
 противоречия в ходе построения
функционально-технологических цепочек
процессов захвата.
38
Три типа процессов и три
источника противоречий захвата
 1. Саморазвивающиеся процессы и
системы.
 2. Функционально-ориентированные
процессы и системы.
 3. «Процессы-кирпичики» и «системыкирпичики» (вещество).
39
Принцип захвата в теориях
личности
 Фромм (неплодотворная ориентация берущая; овладевающая; сберегающая;
обменивающая - и плодотворная
ориентация)
 Фрейд
 Маслоу
40
Принцип захвата и
пассионарность
 пассионарность - это проявление
свойства любой системы, любой материи
– стремления к захвату
 Сила пассионарных толчков захвата в
соотношении между новым способом
захвата и наличием подходящих
ресурсов
41
Цивилизация как процесс
преобразования среды
Естественная среда
ОБЩЕСТВО
БТМ
Искусственная
среда
ЛЮДИ
КУЛЬТУРА
 язык
 письменность
 искусство
 этика
 религия
 наука
 технологии
 государственность
 гражданские
….институты
 законодательство
 экономика
 бизнес
 политика
…
42
Модели развития общества
Три основных подхода к формированию
модели развития общества:
 формационный (на основе смены
общественно-экономических формаций),
 цивилизационный (на основе развития
отдельных цивилизаций),
 культурологический (на основе развития
культур).
43
Итоги захвата
 Для развивающих систем характерно
свойство "системного захвата«
 Захват и многообразие взаимно
дополняют друг друга
 Можно выделить модели захвата и типы
эволюционирующих систем
 С единых позиций могут быть
рассмотрены различные
эволюционирующие системы и теории
44
Влияние земных условий на
развитие техники
1980 год, г. Баку
От чайных клиперов к пароходам
46
От ветряных мельниц к
промышленным
47
От ледника к холодильнику
48
От котлов к скороваркам
Задача о натрии
Натрий очень быстро окисляется на
воздухе и поэтому его обычно хранят в
банке с керосином. Для обработки натрия
на производственном конвейере этот
способ не подходит: банки будут мешать
обработке натрия, а керосин загрязнит
всю автоматическую линию.
Как быть?
50
Задача о шелкопряде
Заводская лаборатория исследовала
шелконостность шелкопряда различного
вида. Для этого отобранные из партии
коконы разрезали, вытряхивали свободно
расположенные внутри них куколки и
определяли чистый вес кокона. После
этого кокон приходилось выкидывать, т.к.
все его нити были перерезаны.
Как определить чистый вес кокона, не
разрезая его?
51
Параметры земных условий
 Температура
(от – 88 С в Антарктике до + 90 С в тропиках.
 Давление – до 800 атм. на дне океана
 Состав атмосферы - азот (78%) и кислород
(20,94%). С высоты 140 км гелий и водород.
 Используемые вещества (свыше 80% коры
составляют кислород, кремний и алюминий)
 Гравитация
 Сутки, периодические изменения
 Солнце, видимая часть спектра
52
Температура
Использование Способы ухода Другой
параметр
Перепады
температур во
времени и
пространстве,
геотермальные
воды, магмовые
озера.
Стабилизация
температуры –
нагрев –
охлаждение
(твердая
углекислота,
жидкий азот) –
перепады
температур.
Состав
атмосферы
(хранение
продуктов),
звук (для
сушки).
Вместо
нагрева –
охлаждение.
53
Давление
Использовани Способы ухода
е
Другой
параметр
Присоски,
сообщающиеся
сосуды,
альтиметр.
Давление на
дне океана.
Температура,
электростати
ка, состав
атмосферы.
Уменьшение
давления, вакуум
– увеличение
(автоклавы,
надувные
изделия) –
перепады
давления.
54
Состав атмосферы
Использование Способы ухода Другой
параметр
Горение, теплои звукоизоляция,
извлечение
воды, сырье для
получения О2,
СО2, азота.
Сильные
окислители –
инертная среда.
Тонкие пленки.
Управление
атмосферой.
Запах.
Температу
ра. Вместо
инертной
среды –
озон (для
хранения
продуктов).
.
55
Гравитация
Использова
ние
Способы ухода Другой
параметр
Измерение
времени и
высоты.
Силовое
поле.
Эквипотенциаль
ность, свободное
падение, космос.
Молекулярные и
центробежные
силы, вибрация.
Сила
Архимеда,
аэродинамиче
ские силы,
присоски,
электростатич
еское и
магнитное
поля.
56
Используемые вещества
Использование Способы ухода
Вода, снег, лед,
почва, камни,
полезные
ископаемые.
Редкие вещества
(вольфрам).
Природное вещество с
добавками, вещества
искусственного
происхождения.
57
Электростатическое и
геомагнитное поля
Использование
Способы ухода
Компас, поиск руд,
ионосфера для
связи, линии
постоянного
потенциала,
силовое поле
(проект).
Гироскоп.
Электростатические и
магнитные поля
искусственного
происхождения.
58
Сутки, периодические
изменения
Использование Способы ухода
Сдвиг часов в
ритме светового
времени,
приливы.
Искусственные сутки
и время года для
животных в неволе;
для космонавтов.
59
Солнце, видимая часть спектра
Использование Способы ухода
Выращивание
растений,
освещение,
солнечные часы,
сушка,
электроэнергия.
Применение
невидимой части
спектра,
механические часы...
60
Оператор НезУ
 Задача о натрии.
 Задача о шелкопрядах
61
Закономерности и законы
Линия окисления (озона)
Линия повышения инертности
Линия применения воды
Линии развития технических веществ
Закон ухода от привычных условий
(размеров, веществ, полей, времени) закон расширения значений параметров
 Закон ухода от использования природных
биосистем





62
Би-система «человек-техника»
 Индивидуального пользования
 Коллективного пользования
 Индивидуально-коллектиного
пользования
63
Развитие системы ЗРТС должно
быть продолжено
 Актуальность развития системы ЗРТС
возрастает с накоплением опыта
применения ТРИЗ в практической
деятельности и расширением сферы
применения инструментов ТРИЗ.
 Развитие системы ЗРТС может быть
эффективнее при рассмотрении их как
части законов развития Материи в целом
Спасибо!
 Рубин М.С.
 E-mail: mik-rubin@yandex.ru
 http://temm.ru