Законы и закономерности развития систем. Книга 4

Владимир Петров

Это четвертая книга из монографии «Законы и закономерности развития систем». Практически – это вторая часть книги 3. Книга включает закономерность изменения степени управляемости и динамичности, а также прогнозирование развития систем.Монография предназначена для широкого круга читателей, интересующихся инновациями. Она может быть полезна инженерам, руководителям предприятий и бизнесменам.

Глава 23. Закономерность изменения степени вепольности

Веполь — минимальная техническая система.

Г. С. Альтшуллер⁷

«Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности.

Г. С. Альтшуллер⁸

23.1. Понятия вепольного анализа

Закономерность изменения степени вепольности является следствием закономерности изменения степени управляемости и динамичности, относящийся к группе закономерностей эволюции систем (рис. 23.1).

Рис. 23.1.Структура законов эволюции систем

Структурный вещественно-полевой (вепольный) анализ — раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру технических систем. Вепольный анализ разработан Г. Альтшуллером⁹.

Представим определения Г. Альтшуллера.

Веполь — минимальная техническая система¹⁰.

«Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности.

Смысл этой закономерности заключается в том, что невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах развитие идет в направлении перехода от механических полей к электромагнитным; увеличения степени дисперсности веществ, числа связей между элементами и отзывчивости системы»¹¹.

Далее будут представлены определения автора¹².

Вепольный анализ — это специальный язык схем, позволяющий представить исходную систему в виде определенной (структурной) модели. С помощью специальных правил выявляются свойства этой системы. Затем по специальным закономерностям преобразовывают исходную модель задачи и получают структуру решения, которое устраняет недостатки исходной системы.

Статистический анализ решений показал, что для повышения эффективности систем их структура должна быть выполнена определенной. Модель такой структуры называется веполем.

Веполь — это модель минимально управляемой системы, состоящей из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия.

Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В₁ и В₂, а само взаимодействие называется полем и обозначается П. Поле может представлять собой энергию, силу или информацию.

Подробнее о вепольном анализе можно прочитать в учебном пособии¹³.

23.2. Закономерность увеличения степени вепольности

Закономерность увеличения степени вепольности заключается в том, что любая система в своем развитии стремится стать более вепольной, т. е. должна повышаться степень вепольности.

Ниже будет представлена закономерность увеличения степени вепольности в усовершенствованном автором виде.

Закономерность включает тенденции, описывающие последовательность изменения структуры и элементов (веществ и полей) веполей с целью получения более управляемых технических систем, т. е. более идеальных систем. При этом в процессе изменения необходимо осуществлять согласование веществ, полей и структуры.

Общая тенденция развития веполей (рис. 23.2) представляет собой переходы: от невепольной системы к простому веполю; на следующем этапе происходит изменение и последующее согласование веществ и полей; затем изменение структуры веполя; и, в конце концов, переход к форсированному веполю.

Форсированный — это максимально управляемый веполь.

Таким образом, в тенденциях развития веполей можно выделить тенденцию построения веполей. Другие тенденции вепольного анализа рассматривают преобразование веполей с целью повышения эффективности технических систем или ликвидации в них вредных связей. Они являются следствием закона увеличения степени вепольности технических систем. При преобразовании в веполях могут изменяться составляющие (вещества и поля) и структура. Эти изменения могут осуществляться частично или полностью, в пространстве и во времени.

Общая тенденция представлена на рис. 23.2—23.6.

Рис. 23.2.Общая тенденция развития веполей

Рис. 23.3.Тенденция изменения структуры веполя

Рис. 23.4.Тенденция изменения комплексного веполя

Рис. 23.5.Тенденция изменения сложного веполя

Рис. 23.6.Тенденция изменения форсированного веполя

Первая тенденция развития веполей — достройка (построение) веполей, т. е. переход от невопольной к вепольной системе. В результате получаем простой веполь (рис. 23.2).

Изменение веществ (В) и полей (П) начинается с подбора или вещества «отзывчивого» на имеющееся поле или поля «отзывчивого» на имеющееся вещество или «отзывчивой» пары (вещество-поле). Подбирая «отзывчивые» вещества и поля мы осуществляем их согласование.

Приведем примеры «отзывчивых» веществ и полей.

1. Ферромагнитное вещество отзывчиво на магнитное поле.

2. Пьезовещество отзывчиво на давление, колебание, вибрацию (механическое поле).

3. Материал с памятью формы отзывчив на тепловое поле.

4. Флуоресцентные и фоточувствительные вещества отзывчивы на оптическое поле.

5. Жидкие кристаллы отзывчивы на электрическое и тепловое поле и т. д.

Практически после построения веполя целесообразно подобрать другие, более подходящие вещества или поля, и после их замены согласовать вновь введенные вещества с имеющимися элементами.

Иногда этого достаточно для повышения эффективности системы.

Дальнейшее развитие системы идет путем изменения структуры и использования форсированных веполей. После каждого изменения необходимо делать согласование.

Рассмотрим более подробно отдельные тенденции построения и развития веполей.

Тенденция изменения структуры веполя (рис. 23.3) представляет собой переход от простого веполя к комплексному и от комплексного к сложному веполю. Это осуществляется в первую очередь за счет увеличения числа связей между элементами и их количества.

В свою очередь тенденция развития комплексного веполя (рис. 23.4) представляет собой переход от внутреннего комплексного веполя к внешнему комплексному веполю и к комплексному веполю на внешней среде.

Эта тенденция обусловлена, прежде всего, тем, что добавки значительно легче вводить не внутрь системы, а прикреплять ее снаружи или еще легче вводить в окружающую среду. Кроме того, такую добавку легко удалить или заменить при необходимости.

Тенденция развития сложного веполя (рис. 23.5) представляет собой переход от цепного веполяк двойному и смешанному веполям.

Наивысшим этапом повышения управляемости веполей является переход к форсированным веполям (рис. 23.6). Форсировать можно вещество, поле и структуру.

Форсирование вещества подчиняется закономерности изменения управления веществом (рис. 23.6).

Напомним, что закономерность изменения управляемости вещества осуществляется тенденциями (рис. 23.7):

— использование «умных» веществ;

— изменение концентрации вещества;

— изменение степени дробления;

— изменение количества степеней свободы;

— переход к капиллярно пористым материалам (КПМ).

Рис. 23.7.Схема закономерности изменения управляемости вещества

Форсирование поля подчиняется закономерности изменения управляемости энергии и информации (рис. 23.8).

Изменение управляемости энергией и информацией осуществляется за счет тенденций (рис. 23.8):

● изменение концентрации:

— энергии;

— информации;

● переход к более управляемым полям:

— замена вида поля;

— переход к моно-, би-, полиполям;

— динамизация полей.

Рис. 23.8. Закономерность изменения управляемости энергией и информацией

Форсирование структуры веполя подчиняется закономерности изменения структуры веполя (рис. 23.3) с учетом форсированных веществ и форсированных полей.

Рассмотрим общую схему закона увеличения степени вепольности (рис. 23.9).

23.3. ОБЩАЯ СХЕМА ЗАКОНА УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЕПОЛЬНОСТИ

Рис. 23.9. Общая схема закона увеличения степени вепольности

23.4. Уменьшение степени вепольности

Закономерность уменьшения степени вепольности нацелена на использование монолитного вещества и простейших полей, например, гравитационного или механического.

Это могут быть объекты, состоящие или только их одного вещества или только из одного поля.

Прежде всего, это может относиться к простейшим вещам, состоящим из одной детали. Например, предметы, отлитые из пластмассы или металла, сделанные из единого (монолитного) куска материала или использование ресурсов природы, как в виде веществ, так и в виде поля (энергии и информации).

В качестве примеров можно назвать предметы домашнего обихода, например, вешалки для белья, кухонные приборы, некоторые инструменты, одноразовые предметы и т. д.

23.5. Вепольный анализ для информационных систем

В информационных системах и особенно в программировании не существует веществ и полей.

В связи с этим вещество (В) мы переименовали в элемент и обозначили буквой Э, или на английском буквой E (Element), поле — действие и обозначили Д, или на английском буквой A (Action). Тогда веполь мы будем называть ЭлД или на английскомEl-Action.

Закономерность увеличения степени ЭлДа (El-Action) представлен на рис. 23.10 — 23.13.

Рис. 23.10.Общая тенденция развития ЭлД (El-Action)

Рис. 23.11.Тенденция изменения структуры ЭлД (El-Action)

Рис. 23.12. Тенденция изменения комплексного ЭлД (El-Action)

Рис. 23.13.Тенденция изменения форсированного ЭлД (El-Action)

Примечания

7

Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. — М.: Сов. радио, 1979, С. 30.

8

Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. — М.: Сов. радио, 1979, С. 127.

9

Альтшуллер Г., Гаджиев Ч., Фликштейн И. Введение в вепольный анализ. — Баку, ОЛМИ, 1973, 26 с.

Альтшуллер Г. Вепольный анализ. Методические указания. — Баку, ОЛМИ, 1973, 23 с.

10

Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. — М.: Сов. радио, 1979, С. 30.

11

Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. — М.: Сов. радио, 1979, С. 127.

12

Петров В. Закон увеличения степени вепольности. — Л. 1981.

13

Петров В., Злотина Э. Структурный вещественно-полевой анализ. Учебное пособие. Тел-Авив, 1992. http://www.trizland.ru/trizba.php?id=111.

Петров Владимир. Структурный анализ систем: Вепольный анализ. ТРИЗ / Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 212 с. — ISBN 978-5-4493-9970-0.