1. Системный анализ. Выявление задачи из сложившейся ситуации и ее поэтапное уточнение путем проведения причинно-следственного анализа до обнаружения места первопричины - так называемой оперативной зоны.
2. Формулирование идеального конечного результата для элементов, находящихся в оперативной зоне.
3. Выявление противоречий, мешающих достижению найденного идеального решения. Уточнение противоречий анализ их структуры.
4. Разрешение противоречий путем задействования законов развития технических систем и решательных инструментов ТРИЗ.
ОСНОВНЫЕ РЕШАТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫТРИЗ
1. Информационный фонд — набор эвристических приемов устранения технических противоречий, основные принципы разрешения физических противоречий, задачи-аналоги, постоянно пополняемые банки физических, химических, геометрических и др. эффектов
2. Вепольный анализ, рассматривающий взаимодействие веществ и энергий (полей) в системе и их изменения.
3. Стандарты на основе вепольного анализа, указывающие конкретные пути восстановления работоспособности технической системы в соответствии с законами развития технических систем.
4. Психологические операторы, предназначенные для ослабления инерции мышления и развития творческого воображения.
ПОНЯТИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Система — это комплекс организованных в пространстве и времени взаимосвязанных между собой элементов, необходимых и достаточных для выполнения требуемой функции, которую определяет человек.
Ни в природе, ни в технике не существует каких-либо обособленных систем. Любая из них является частью другой системы, которую называют уже надсистемой, а та, в свою очередь, и сама является частью другой, более крупной надсистемы. Этот ряд идет бесконечно вверх и вширь, охватывая необозримые пространства космоса. В то же время любая самая малая система состоит из ряда других, более мелких систем, называемых подсистемами. И этот путь вглубь, хотя и сужаясь, также является бесконечным, теряясь в микрокосмосе вещества.
Все системы связаны между собой, причем эта связь становится все более жесткой при углублении в подсистему и все более свободной при уходе в надсистему.
Взаимосвязь систем никогда не исчезает полностью.
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫТРИЗ
· Закон повышения степени идеальности
Техническая система, развиваясь, стремится стать надежней, проще, эффективней, т. е. становится более идеальной.
Достигнув идеала, техническая система исчезает: системы нет, а работа выполняется.
В этом случае функцию исчезнувшей технической системы начинает выполнять надсистема, в которую она входит, или окружающая среда, что иногда одно и то же.
В технике просматриваются три основных пути повышения степени идеальности:
- повышение многофункциональности технической системы. Идеальная техническая система при увеличении количества функций сохраняет свои габаритные размеры, массу и потребляемую энергию;
- сворачивание частей системы в рабочий орган. В автомобиле рабочий орган, который выполняет основную функцию,— колесо. Именно в него сворачиваются элементы автомобиля, работающие на главную функцию,— трансмиссия, двигатель, управление. Это видно на современных большегрузных автомобилях, которые имеют мотор-колеса;
- переход в надсистему. Техническая система, развившись, исчезает путем передачи своей функции какому-либо элементу из ближайшей надсистемы, повышая тем самым его многофункциональность. На новом уровне снова идет процесс увеличения количества выполняемых функций, «сворачивания» в рабочий орган и, наконец, передачи функций следующей вышестоящей системе. При этом каждый раз все больше вовлекаются в работу подсистемные элементы надсистемы.
Как показали исследования, процесс идеализации идет своеобразными волнами. Вначале техническая система, расширяя свои функции, усложняется, обрастает вспомогательными устройствами. Затем она вновь упрощается, хотя количество функций не уменьшается. Следует новый цикл — новое «разбухание» и последующее «сворачивание». Наконец происходит полное сворачивание ранее разветвленной технической системы в одно «идеальное» вещество, которое, являясь основным рабочим органом, с успехом выполняет все многочисленные функции. Цикл передачи функций будет повторяться, пока не достигнет самой высокой надсистемы — природной среды. Именно элементы природы в будущем должны выполнять все многочисленные функции техники.
Следует отметить еще одну особенность в поведении технической системы по мере возрастания степени ее идеальности. Вначале техника борется с силами природы, затем приспосабливается к ним и, наконец, использует их для своей работы и развития.
До сих пор, рассматривая развитие технической системы, мы предполагали, что ее изменяет сам человек. Самоорганизующиеся и саморазвивающиеся технические системы — это пока дело будущего. Тогда человек действительно будет занят лишь созданием новых классов самоорганизующихся машин и внесением корректив в программу их работы, а увеличивать степень своей идеальности машины будут сами.
· Закон перехода в надсистему
Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; при этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы.
· Закон динамизации
Надежность, стабильность и постоянство системы зависят от ее способности
изменяться. Развитие, а значит и жизнеспособность, определяется главным показателем: степенью динамизации, т. е. способностью быть подвижной, гибкой, приспосабливаемой к внешней среде, меняющей не только свою геометрическую форму, но и форму движения своих частей, в первую очередь рабочего органа.
Если проследить историю развития любой технической системы, везде можно увидеть, как неподвижные и малоподвижные ее части становятся все более гибкими, подвижными, эластичными. Динамизация — общий закон развития технических систем.
· Закон полноты частей системы
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы. Любая техническая система, самостоятельно выполняющая какую-либо функцию, имеет четыре основные части — двигатель, трансмиссию, рабочий орган и средство управления. Если в системе отсутствует какая-либо из этих частей, то ее функцию выполняет человек или окружающая среда.
Двигатель — элемент технической системы, являющейся источником или накопителем энергии для выполнения требуемой функции.
Трансмиссия — элемент технической системы, транспортирующей энергию от двигателя к рабочему органу с преобразованием ее качественных характеристик (параметров).
Рабочий орган — элемент технической системы, передающий энергию
элементам окружающей среды и завершающий выполнение требуемой функции.
Средство управления — элемент технической системы, регулирующий поток энергии по ее частям и согласующий их работу во времени и пространстве.
Для того чтобы правильно выявить части системы, необходимо вначале определить ее функцию и применительно к ней вначале определить рабочий орган, а затем остальные части.
В автомобиле: главная функция — переместить груз,
двигатель — ДВС;
трансмиссия — карданная передача, коробка перемены передач, рама;
рабочий орган - колесо;
средство управления — рулевое колесо, тормоза, сцепление и различные приборы.
· Закон сквозного прохода энергии
Любая работающая система состоит из четырех основных частей и любая из них является потребителем и преобразователем энергии. Но мало преобразовать, надо без потерь передать эту энергию от двигателя к рабочему органу, а от него на обрабатываемый объект или в окружающую среду.
Главным условием «равнопрочности» частей технической системы с позиции
энергопроводимости является равенство их способностей по принятию и передаче
энергии. А эти способности зависят от уровня развития каждой части системы, определяемой по трем параметрам — вещество, энергия, организация. Каждый параметр имеет свои показатели.
- Вещество: агрегатное состояние, физико-химические свойства, уровень задействования (макро-, микро-).
- Энергия: вид (механическая, тепловая, химическая и т. д.), уровень,
источник (система, подсистема, надсистема).
- Организация по веществу и энергии: расположение в пространстве (линейное, плоскостное, объемное, точечное), проявление во времени
(постоянное, временное, импульсивное, ударное и т. д.), степень динамизации (неподвижные, подвижные, гибкие, пластичные и т. д.), уровень (моно-, би-, полисистема).
В общем плане о развитии вещества, энергии и организации можно судить по степени их динамизации; чем более подвижны эти элементы, тем более высок
уровень их развития. Если по своему развитию части технической системы близки
или совпадают между собой, то возникают предпосылки к сворачиванию их в
один рабочий орган, т. е. к повышению степени идеальности. Но чаще приходится встречаться с расхождениями в развитии частей системы. Эти расхождения обнаруживаются на стыках частей системы и порождают противоречия, требующие разрешений.
Восстановление энергопроводимости системы производится путем выравнивания уровней развития частей системы. Часто бывает достаточно согласовать уровни развития частей только в месте их стыковки.
· Закон согласования ритмики частей системы
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.
· Закон неравномерности развития частей системы
Развитие частей системы идет неравномерно; чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.
Неравномерность развития частей системы является причиной возникновения технических и физических противоречий и, следовательно, изобретательских задач. Например, когда начался быстрый рост тоннажа грузовых судов, мощность двигателей быстро увеличилась, а средства торможения остались без изменения. В результате возникла задача: как тормозить, скажем, танкер водоизмещением 200 тыс. тонн. Задача эта до сих пор не имеет эффективного решения: от начала торможения до полной остановки крупные корабли успевают пройти несколько миль.
· Закон опережающего развития рабочего органа
В технической системе впереди идет рабочий орган. И чтобы его функция была выполнена нормально, он должен иметь не меньше, чем двигатель и трансмиссия, способности по усвоению и пропусканию энергии. Иначе он или разрушится, или переведет значительную часть энергии в тепло. По этой причине желательно, чтобы рабочий орган опережал в своем развитии остальные части системы, т. е. обладал большей степенью динамизации по веществу, энергии или организации.
· Закон перехода моно-би-поли
Исчерпав свои возможности, полисистема повышает степень динамизации своих частей, в первую очередь рабочего органа, и возвращается к моносистеме, приобретая более высокие качества.
· Закон перехода с макро- на микроуровень
Переход с макро- на микроуровень — главная тенденция развития всех современных технических систем. Если обратиться к многим существующим решениям различных технических задач, то можно увидеть, что, как правило, для достижения высокого результата были задействованы возможности структуры вещества. Вначале используется кристаллическая решетка, затем ассоциации молекул, единичная молекула, часть молекулы, атом и, наконец, части атома.