Законы и закономерности развития систем. ТРИЗ. Изд. 2-е, испр. и дополненное

Владимир Петров

Книга «Законы и закономерности развития систем» уникальна, так как является самым полным описанием законов закономерностей развития систем. Она состоит из четырех томов и представляет собой усовершенствование книг «Законы развития систем» и «Законы и закономерности развития систем. Кроме того, автор сделал книгу более удобной для чтения, разделив ее на 4 отдельных тома. Книга предназначена для людей, интересующихся или занимающихся инновациями, руководителям предприятий и бизнесменам.

Глава 9. Вклад автора

1. Разработана система законов и закономерностей развития систем, включающая всеобщие законы и законы и закономерности развития систем.

1.1. Всеобщие законы и закономерности: законы диалектики и закономерность S-образного развития.

1.1.1. Автор впервые в системе ТРИЗ (в 1975 г.)⁷¹ ввел в обучение законы диалектики на примерах техники.

1.1.2. Закономерность S-образного развития заимствованы у других авторов.

В лини жизни систем, разработанной Г. Альтшуллером, автор внес график «расходы на маркетинг».

1.2. Закономерности развития потребностей (п. 8.1) и изменения функций (п. 8.2) разработаны автором в 1986—1987 гг.

1.3. Законы и закономерности развития искусственных систем. В результате исследования биологических законов развития⁷² автор в 1976 г. высказал предположение, что многие, из этих законов и закономерностей также относятся к развитию техники⁷³.

2. Введено и определено понятие «системности» и требований, предъявляемых к объекту исследования для обеспечения его системности (п. 1.8).

2.1. Определен законом увеличения степени системности.

2.2. Высказано предположение, что закон увеличения степени системности должен перерасти в надзакон развития искусственных систем.

3. Разработана структура законов и закономерностей развития искусственных систем, которая включает надзакон — закон увеличения степени системности, нацеленный на улучшение соответствия системы ее предназначению, на увеличение жизнеспособности (увеличение работоспособности и конкурентоспособности), на уменьшение отрицательного влияния системы на окружение и учету закономерностей эволюции при развитии системы. Выполнение этого закона осуществляется двумя группами: законы построение систем и закономерности эволюции систем, разработанных автором:

3.1. Законы построения систем (глава 4). Эта группа законов нацелена на обеспечение соответствия системы ее предназначению и работоспособности.

3.1.1. Закон соответствия (п. 4.2), обеспечивает системное требование предназначение. Этот закон говорит о необходимости соблюдения соответствия структуры главной функции системы. Структура системы должна обеспечивать выполнение главной функции системы, удовлетворяя определенную потребность. Для обеспечения работоспособности структура системы должна так же выполнять все основные и вспомогательные функции. Структура обеспечивает необходимый набор элементов, связей и взаимодействий между ними. Связи обеспечивают единство системы и возможность прохода потоков.

3.1.2. Закон полноты и избыточности (п. 4.3)

3.1.2.1. Закон полноты и избыточности включает законы полноты и избыточности функций и структуры системы (структура включает элементы и связи).

3.1.2.2. Закон полноты системы;

Закон полноты системы говорит о минимально необходимых частях системы, к которым автор относит: рабочий орган (исполнительный элемент); источник и преобразователь вещества, энергии и информации⁷⁴; связи; систему управления.

3.1.2.3. Закон избыточности

Закон избыточности включает законы избыточности функций и структуры и соответствует закону Парето (20/80).

3.1.3. Закон проводимости потоков (п. 4.4).

Закон проводимости потоков рассматривает проводимость вещества, энергии и информации⁷⁵.

3.1.4. Закон минимального согласования (п. 4.5).

Закономерность минимального согласования говорит о минимальном согласовании функций, принципа действия, частей, структуры и параметров системы⁷⁶.

3.2. Закономерности эволюции систем (глава 5). Эта группа закономерностей нацелена на увеличении степени идеальности.

Разработана иерархическая структура закономерностей эволюции системы, которая включает: надзакономерность, закономерности, тенденции, механизмы исполнения, тенденцию, анти-тенденцию.

С учетом анти-тенденций, автор изменил название закономерностей. «Увеличение и уменьшение» названо «изменение».

3.2.1. Закономерность изменения степени идеальности (увеличение и уменьшение идеальности), описан в (п. 5.2):

3.2.1.1 Закономерность увеличения степени идеальности (п. 5.2.2).

Закон был предложен Г. Альтшуллером в 1977 году. Автор впервые в ТРИЗ высказал мнение, что этот закон является надзаконом. В дальнейшем это мнение было принято в ТРИЗ. Автор уточнил закономерность, а именно:

1) Уточнил определение закономерности (п. 5.2.2);

2) Ввел понятие степеней идеальности (п. 5.2.3):

— появляться в нужный момент в нужном месте;

— самоисполнение;

— идеальная система — это функция;

— функция становится не нужной (высшая степень идеальности; введена автором).

3) Уточнил формулу показателя степени идеальности системы (п. 5.2.4)⁷⁷. Ввел качество функций и коэффициенты согласования, чтобы сделать показатель безразмерным;

4) Разработал способы и виды идеализации (п. 5.2.5);

5) Уточнил понятие идеального вещества (п. 5.2.6):

— вывел формулу идеального вещества;

— предложил в качестве идеального вещества применять «умное» вещество. Автор уточнил понятие умного вещества, под которыми понимается не только «умные» материалы, но и некоторые устройства (п. 5.2.6);

6) Ввел понятие идеальной формы (п. 5.2.7). Дал определение идеальной формы;

7) Ввел понятие идеального процесса (п. 5.2.8):

— дал определение идеального процесса;

— вывел формулу увеличения степени идеальности процесса;

— разработал способы идеализации процесса.

8) Разработал пути идеализации (п. 5.2.10);

3.2.1.2. Закономерность уменьшения степени идеальности (п. 5.2.9):

— введено понятие анти-идеальности;

— выведена формула увеличения степени анти-идеальности процесса.

3.2.2. Закономерность изменения степени управляемости и динамичности

3.2.2.1. В 1973 году автор определил закономерность увеличение степени управляемости систем. В дальнейшем закономерность была уточнена (п. 5.2.2). Дано определение закономерности. Разработаны линии развития этой закономерности:

— общая тенденция (рис. 5.24);

— уточнена закономерность уменьшения участия человека в работе системы (вытеснение человека из системы) (рис. 5.25 и 5.26)⁷⁸. Введены этапы механизация, автоматизация и кибернетизация (интеллектуализация);

— разработана линия (тенденция) перехода от неуправляемой к управляемой системе (рис. 5.27);

— разработана закономерность увеличения степени вепольности (п. 5.3.3, рис. 5.28 — 5.32).

3.2.2.2. К закономерности увеличения степени управляемости автор добавил закономерность увеличения степени динамичности⁷⁹. Появился совместная закономерность «закономерность увеличения степени управляемости и динамичности». Показана взаимосвязь этих закономерностей. Уточнена закономерность увеличения степени динамичности (п. 5.3.7):

— дано определение закономерности;

— разработаны способы динамизации;

— описаны следствия из закономерности.

3.2.2.3. Определено общее направление изменения степени управляемости и динамичности:

— изменения управляемости веществом, энергией и информацией (п. 5.3.4, рис. 5.33);

— тенденция изменения управляемости веществом (п. 5.3.5, рис. 5.3.4), в честности:

а) тенденция изменения степени дробления: увеличения степени дробления (рис. 5.43 — 5.47) и уменьшения степени дробления (рис. 5.48);

б) тенденции перехода к капиллярно-пористым материалам (КПМ) — рис. 5.49 — 5.51, для КПМ уточнены какие и при каких условиях должны использоваться эффекты (физические, химические и геометрические) — п. 5.3.5;

в) тенденция управления энергией и информацией (п.5.3.5) и механизмы увеличения степени управляемости энергией и информацией;

3.2.2.4. Тенденция уменьшения степени управляемости (п. 5.3.6).

3.2.2.5. Закономерность увеличения степени динамичности (п.5.3.7).

3.2.2.6. Тенденция уменьшения степени динамичности.

3.2.3. Закономерность согласования — рассогласования (п. 5.4):

3.2.3.1. Закономерность согласования в виде, изложенным в данной книге, предложен автором;

3.2.3.2. Автор разработал пути более эффективного согласования-рассогласования на всех уровнях (потребности, функции, системы).

— согласование главной функции (ГФ) с потребностью, которую нужно удовлетворить; согласование системы с ГФ. Это внешнее согласование оно было описано в виде закона соответствия (п. 4.2);

— согласование структуры системы: элементов и связей; параметров;

— автор использовал закономерность согласования ритмики, разработанную Г. Альшуллером и незначительно усовершенствовал ее, предложил некоторые пути согласования ритмики.

3.2.4. Закономерность перехода системы на микроуровень и на макроуровень:

3.2.4.1. Автор в своей системе закономерностей полностью использовал закон перехода системы с макроуровня на микроуровень, разработан Г. Альтшуллером.

3.2.4.2. Закономерность перехода на макроуровень введена автором (п. 5.6.2).

Определены тенденции изменения параметров системы и условия применения этой закономерности.

3.2.5. Закономерность перехода в надсистему и (или) подсистему:

3.2.5.1. Закон перехода системы в надсистему разработан Г. Альтшуллером. Автор показал, что эта закономерность может использоваться не только, когда система исчерпает свои ресурсы, но и просто образуя новую систему;

— автор показал два пути переходи в надсистему: объединение в новую более сложную систему и переход от монофункцональной к полифункцинальной системе.

3.2.5.2. Закономерность перехода в подсистему введен автором (п. 5.5.3);

3.2.5.3. Определены условия, использования каждой из закономерностей.

3.2.6. Закономерность свертывания — развертывания (п. 5.7):

3.2.6.1. Закономерность предложена Г. Альтшуллером, Б. Злотиным и Ю. Саламатовым. Автор предложил формулировку закономерностей (п. 5.7.2) свертывания (п. 5.7.3) и развертывания (п. 5.7.4);

3.2.6.2. Автором сформулированы правила свертывания (п. 5.7.3);

3.2.6.3. Автор предложил использовать закономерность МОНО-БИ-ПОЛИ-свертывание для развертывания, а также — последовательность и этапы развертывания систем (п. 5.7.4).

3.2.7. Закономерность сбалансированного развития систем.

3.2.7.1. Закон неравномерности развития частей системы был предложен Г. Альтшуллером — это закон показывает, что части систем развиваются неравномерно и не является закономерностью эволюции систем. Для увеличения степени идеальности система должна развиваться сбалансированно. Эта закономерность введена автором.

4. Закон увеличения степени вепольности предложен Г. Альтшуллером.

4.1. Автор рассматривает это, как закономерность изменения степени вепольности, включающую увеличение и уменьшение степени вепольности).

4.2. В закономерности увеличения степени вепольности автор описал общую тенденцию.

4.3. В структуру веполя, помимо комплексных веполей введено понятие сложный веполь, которое включает цепной и двойной веполи, введенные Г. Альтшуллером, и смешанный веполь, введенный автором.

4.4. Уточнено понятие форсированного веполя, представив его три составляющие. Автор ввел понятия форсированного вещества, форсированного поля и форсированной структуры.

4.5. Форсирование вещества подчиняется закономерности изменения управляемости веществом, разработанной автором (п. 5.3.5). Она включает (рис. 5.42):

4.5.1. Использование «умных» веществ;

4.5.2. Изменение степеней свободы;

4.5.3. Изменение концентраций вещества;

4.5.4. Изменение степени дробления;

4.5.5. Переход к КПМ;

4.5.5.1. П. 4.5.1—4.5.4 ведены автором.

4.6. Тенденция увеличения степени дробления была разработана автором в 1973 году⁸⁰ (рис. 5.43).

4.6.1. К 1974 году были введены:

4.6.1.1. «Комбинации», «пена» и «эффекты» (рис. 5.44);

4.6.1.2. Детально описано понятие «пена» (п. 5.3.5);

4.6.1.3. Переходы от монолитного к гибкому состоянию и от гибкого к порошкообразному состоянию. Детально описаны каждое из этих состояний, а также переходы:

— переход от твердого к гибкому состоянию (рис. 5.46);

— переход от гибкого к порошкообразному (рис. 5.47).

4.7. Автор выявил и тенденцию уменьшение степени дробления (рис. 5.48).

4.8. Автор усовершенствовал тенденцию перехода к КПМ.

4.8.1. Впервые тенденция перехода к пористым материалам была высказана Г. Альтшуллером в приеме 31. Применение пористых материалов:

4.8.1.1. Выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т. п.);

4.8.1.2. Если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом.

4.8.2. Дальнейшее развитие этой тенденции Г. Альтшуллер предложил в стандарте 2.2.3. Переход к капиллярно-пористому веществу. Переход этот осуществляется по линии: «сплошное вещество — сплошное вещество с одной полостью — сплошное вещество со многими полостями (перфорированное вещество) — капиллярно-пористое вещество — капиллярно-пористое вещество с определенной структурой (и размерами) пор». По мере развития этой линии увеличивается возможность размещения в полостях-порах жидкого вещества и использования физических эффектов⁸¹.

4.8.3. Рябкин И. П.⁸² описал разнообразные возможности использования КПМ, но не описал единую цепочку.

4.8.4. Саламатов Ю. П.⁸³ повторил, предложенную Г. Альтшуллером структуру, добавив цеолиты и гели, вместо жидкого вещества в порах, написал «другое» вещество и убрал использования физических эффектов. Его лини представляла: «сплошное — сплошное с одной полостью — перфорированное вещество — КПМ — КПМ с определенной структурой — КПМ, в порах другое вещество — цеолиты, гели»⁸⁴.

4.8.5. Автор, под влиянием приема 31. Применение пористых материалов, сформулировал закономерность использования КПМ⁸⁵. Она представляла цепочку: сплошное вещество (твердое или гибкое) — вещество с большими полостями — пористое вещество — пористое вещество, заполненное другим веществом — использование капиллярных эффектов⁸⁶.

4.8.6. В 1985 году автор после знакомства со стандартом 2.2.3 внес изменения в эту линию, используя закон перехода на микроуровень и указатель физических эффектов. Был добавлен переход к микрокапиллярам (микро-КПМ) и использование других эффектов (физических, химических, геометрических).

4.8.7. В 1991—1993 годах автор вернулся к этой закономерности и сформулировал ее в виде, изложенном в п. 5.3.4. Она была опубликована позже в 2001⁸⁷ и 2002⁸⁸ годах:

4.8.7.1. Разработана полная структура этой закономерности (рис. 5.53);

4.8.7.2. Описаны вещества, которыми могут быть заполнены полости и какие их физических, химических и геометрических эффектом могут быть применены на каждой из стадий (п. 5.3.4).

4.9. Форсирование поля подчиняется закономерности изменения управляемости энергией и информацией (п. 5.3.5), разработанной автором. Автор описал формулировку закономерности, которая включает тенденции:

4.9.1. Изменение концентрации энергии и информации;

4.9.2. Перехода к более управляемым полям:

4.9.2.1. Замена вида поля (подробная последовательность замены поля, изложенная в Приложении 1, том 4);

4.9.2.2. В 1973 г. автор на основе приема 8 «Принцип антивеса» разработал линию развития⁸⁹, а в 1989 г. разработана закономерность использования гравитационного поля, которую автор зазвал гравиполи⁹⁰.

4.9.2.3. Тенденция изменения полей — гипервеполи (рис. 5.26);

4.9.2.4. Переход к МОНО-БИ-ПОЛИ полям (5.27 и 5.28);

4.9.2.5. Динамизация полей (рис. 5.29).

4.9.3. Описаны механизмы увеличения управляемости энергией и информацией (рис. 5.23).

4.9.4. Показаны пути концентрации энергии и информации (п. 5.3.5).

4.9.5. Автор вывел тенденцию уменьшения концентрации энергии и информации.

4.10. Автор выявил тенденцию уменьшения степени вепольности (п. 17.4, глава 17).

4.11. Автор адаптировал вепольный анализ для информационных систем (п. 17.5, глава 17).

4.12. Автор разработал новую структуру веполя и тенденции его развития (п. 17.6, глава 17). Введен еще один компонент — знание, что позволило включить более широкий спектр систем, в т. ч. информационные.

5. Автор предложил рекомендации в каком случае использовать тренд, в каком анти-тренд, а в каком в случае их вместе.

6. В 1973 году автор предложил закономерность использования пространства:

6.1. Первоначально на основании приемов 17 перехода в другое измерение и 7 матрешки, автор предложил линию перехода от точки к линии, от линии к плоскости, от плоскости к объему и использование внутреннего объема.

6.2. Далее автор уточнил последовательность каждого из переходов.

6.3. В 1974 году автор предложил анти-тренд.

6.4. В конце 1990-х начале 2000-х годов автор добавил динамизацию объема — 4D (изменения объема во времени или по условию).

6.5. В 2007 автор добавил в тренд понятие псевдо-объема (п. 5.9.3) и 4D псевдо-объема, а в анти-тренд псевдо-точку (п. 5.9.3).

7. Автор показал возможности использования законов и закономерностей.

7.1. Помимо общеизвестного применения для прогнозирования развития будущих систем, автор показал, что законы можно использовать для:

— анализа уровня развития системы;

— анализа полученного решения;

— выявления задачи;

— развития эволюционного мышления.

8. Для прогнозирования развития систем, автор разработал специальную методику (глава 27), включающую всю систему законов и закономерностей, системный анализ и синтез и систему поиска информации (п. 27.5.2).

Примечания

71

Работа была опубликована в книге Жуков Р. Ф., Петров В. М. Современные методы научно-технического творчества (на примере предприятий судостроительной промышленности). Учебное пособие. — Л.: ИПК СП, 1980. — С. 53—56.

72

Петров В. М. Биология и законы развития техники. — Л., 18.08.1976, 12 с. (рукопись). Работа доложена на Ленинградском семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ в 1977 г. В расширенном виде эта работа была представлена в конце 1976 г.

73

Петров В. М. Сравнительный анализ законов развития биологии и техники. Методы решения научно-технических задач. — Л: ЛДНТП, 1979, С. 63—66. Петров Владимир. Биология и законы развития техники: ТРИЗ / Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 114 с. — ISBN 978-5-4493-3018-5

74

В отличие от Г. Альтшуллера введены понятия «источник и преобразователь вещества, энергии и информации», а также «связи». Источник у Г. Альтшуллера не рассматривался, преобразователь у Г. Альтшуллера — это двигатель (частично под преобразователем можно понимать и трансмиссию), связи у Г. Альтшуллера — это трансмиссия. Двигатель в основном рассматривается, как преобразователь энергии (частично его можно рассматривать для некоторых типов двигателей и, как преобразователь вещества). Преобразование вещества и информации у Г. Альтшуллера не рассмотрено.

75

У Г. Альтшуллера этот закон представлен частично, как «закон энергетической проводимости системы».

76

У Г. Альтшуллера этот закон рассмотрен частично, как «закон согласование ритмики частей системы».

77

Формулу степени идеальности ввел Б. Злотин. Она представляла соотношение числа полезных функций, выполняемых системой к сумме затрат плюс нежелательные эффекты.

78

Этот закон ввел Б. Злотин.

79

Понятие динамичности в ТРИЗ внес Г. Альтшуллер в виде приема устранения технического противоречия 15. Принцип динамичности.

80

Петров В. М. Тенденция дробления объектов. — Л., 1973, 8 с. (рукопись).

81

Заметим, что в приеме 31 говорилось «заполнить поры каким-то веществом», не указывая его агрегатное состояние.

82

Рябкин И. П. КПМ — вещество умное. — Магический кристалл физики. — Дерзкие формулы творчества / (Сост. А. Б. Селюцкий). — Петрозаводск: Карелия, 1987. — 269 с. — (Техника-молодежь-творчество), С. 159—165.

83

Саламатов Ю. Система развития законов техники. — Шанс на приключение / Сост. А. Б. Селюцкий. — Петрозаводск: Карелия, 1991. — 304 с. — (Техника — молодежь — творчество), с. 115—122. URL: http://www.trizminsk.org/e/21101490.htm#0491.

84

Цеолиты и гели — это примеры микро-КПМ. Имеются и другие микро-КПМ.

85

Петров В. М. Закономерность использования капиллярно-пористых материалов. Материалы для преподавателей и разработчиков. Л:, 1981, 7 с.

86

Автор докладывал об этой закономерности на учебном семинаре, проводимом совместно с Г. Альтшуллером в ИПКцветмета, в Свердловске в апреле 1982 г. на примере развития автомобильных шин (п.7.5.5.2). На этом семинара в качестве стажера присутствовал Ю. П. Саламатов.

87

Vladimir Petrov. The Laws of System Evolution. TRIZ Futures 2001. 1^st ETRIA Conference 2001. — The TRIZ Journal.

88

Петров В. Закономерность перехода к капиллярно-пористым материалам. — Тель-Авив, 2002. URL: http://www.trizland.ru/trizba/pdf-books/zrts-14-kpm.pdf.

89

Петров В. М. Управление весом. — Л., 1973. (рукопись)

90

Петров В. М. Гравиполи. — Л.:1989, 35 с. http://www.trizland.ru/trizba.php?id=110

Петров Владимир. Гравиполи: ТРИЗ / Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 48 с. — ISBN 978-5-4493-3084-0