Структурный анализ систем. Вепольный анализ. ТРИЗ

Владимир Петров

Эта книга представляет собой впервые созданный учебник по вепольному анализу.Материал легко и быстро усваивается.В книге приводится около 250 примеров и более 60 задач (из них 102 примера и 42 задачи для самостоятельного разбора), более 100 иллюстраций, более 100 физических эффектов.Книга рассчитана на широкий круг читателей и будет особенно полезна тем, кто хочет быстро получать новые идеи.

Глава 1. Понятия вепо́льного анализа

Структурный вещественно-полевой (вепо́льный) анализ — раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру систем. Вепо́льный анализ разработан Г. С. Альтшуллером.

Вепо́льный анализ — это язык схем, позволяющий представить исходную систему в виде определенной (структурной) модели. С помощью специальных правил выявляются свойства этой системы. Затем по конкретным 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 определенной. Модель такой структуры называется веполем.

Вепо́ль — модель минимально управляемой системы, состоящей из двух взаимодействующих объектов и их взаимодействия.

Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В₁ и В₂, а само взаимодействие называется полем и обозначается П.

Под «веществом» будем понимать любой объект, начиная с материала, его структуры, молекул, атомов, до самых сложных систем, например, космическая станция. В информационных системах это может быть элемент или данные.

Поле может представлять собой любое действие или взаимодействие, например, энергию, силу или информацию. В информационных системах это может быть алгоритм.

Веполь изображается схемой (1.1).

Термин ВеПоль произошел от слов «Вещество» и «Поле».

Вепольный анализ включает в себя определенные правила и тенденции. Эти тенденции подчиняются закону увеличения степени вепольности, который будет описан ниже.

Вепольный анализ предназначен для:

— представления исходной структуры задачи (системы);

— определения структурного решения задачи;

— выявления перспективы развития структуры системы.

Если В₁ — изделие, В₂ — инструмент, «обрабатывающий» изделие В₁, а П — поле (энергия, сообщаемая инструменту), то веполь будет иметь вид (1.2).

Пример 1.1. Разрезание хлеба

Продемонстрируем веполь на примере нарезки хлеба.

Хлеб В₁ разрезают ножом В₂, прикладывая силу руки П₁ (поле механических сил). В данном случае П₁ — линейное перемещение ножа и давление.

Этот же пример можно представить и другой вепольной схемой (1.3): нож В₂ действует на хлеб В₁ через механическое поле П₂, представляющее собой давление ножа на хлеб или трение между ножом и хлебом.

Пример 1.2. Информационная система

Если В₁ — элемент (программа) 1, В₂ — элемент (программа) 2, а П₁ — поле (сигнал — информация), то вепольную модель можно представить схемой (1.4). Эту же формулу можно представить и так: В₁ — данные (информация) 1, В₂ — данные (информация) 2, а П₁ — алгоритм.

Введем понятие «отзывчивости».

Отзывчивость в вепольном анализе — это свойство вещества В реагировать (отзываться) на воздействие поля П, т. е. выполнять необходимое (заданное) действие или вещества В генерировать необходимое поле П.

Приведем примеры «отзывчивых» веществ и полей:

1. Ферромагнитное вещество отзывчиво на магнитное поле.

2. Тензорезистор отзывчив на деформацию, давление, напряжение, перемещение (механическое поле).

3. Материал с памятью формы отзывчив на тепловое поле.

4. Флуоресцентные и фоточувствительные вещества отзывчивы на рентгеновское излучение.

5. Поляризационная пластина отзывчива на оптическое поле.

6. Фотодиод отзывчив на оптическое поле.

7. Жидкие кристаллы отзывчивы на тепловое и электрическое поле.

8. И т. д.