Принцип многофункциональности113 устанавливающий взаимосвязь изменений функций и структуры многоуровневых систем в процессе развития и определяющий основные тенденции и этапы развития антропогенных систем.
1.5. Работы по законам развития техники в ТРИЗ
1.5.1. Законы развития технических систем, сформулированные Г. С. Альтшуллером
Первая система законов развития техники в ТРИЗ была разработана ее автором Г. С. Альтшуллером в 1956 году. Первоначально она выглядела так114.
Отдельные элементы машины, механизма, процесса всегда находятся в тесной взаимосвязи.
Развитие происходит неравномерно: одни элементы обгоняют в своем развитии другие, отстающие.
Планомерное развитие системы (машины, механизма, процесса) оказывается возможным до тех пор, пока не возникнут и не обострятся противоречия между более совершенными элементами системы и отстающими ее частями.
Это противоречие является тормозом общего развития всей системы. Устранение возникшего противоречия и есть изобретение.
Коренное изменение одной части системы вызывает необходимость для функционально обусловленных изменений в других ее частях.
Кроме того, в этой работе, практически был сформулирован закон полноты частей системы. «Между главными составными частями машины рабочим органом, передаточным механизмом (трансмиссией) и двигателем имеется определенное соотношение, ибо все эти части находятся в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности. Наличие взаимосвязи между главными составными частями машины приводит к тому, что развитие той или иной части оказывается возможным только до определенного предела пока не возникнут противоречия между измененной частью машины и оставшимися без изменений другими ее частями». И далее: «Противоречия, возникающие между отдельными частями машины, являются тормозом общего развития, ибо дальнейшее усовершенствование машины невозможно без внесения изменений в соответствующие ее части, без коренного улучшения их свойств».
В следующих работах Г. Альтшуллер описывает отдельные законы. Например, закон увеличения степени идеальности дан в виде понятия идеального конечного результата и следующей формулировки: «Максимум нового эффекта при минимуме затрат на реализацию»115.
В 1963 г. Г. Альтшуллер сформулировал следующие тенденции развития техники116:
Увеличение параметров каждого единичного агрегата. Например, увеличение скорости самолета или грузоподъемности автомобиля.
Увеличение удельных характеристик машин и процессов.
Интенсификация производственных процессов (например, совмещение во времени нескольких этапов)
«Динамизация» машин: машины с фиксированными характеристиками (вес, объем, форма и т. д.) вытесняются меняющимися в процессе работы машинами; «жесткие» конструкции вытесняются «гибкими». Это заметная тенденция в развитии современной техники разделение машины на несколько гибко сочлененных секций.
В этой же работе описывается понятие «идеальная машина»117:
«Идеальная машина» абстрактный эталон, в реальных условиях недостигаемый и отличающийся следующими обстоятельствами:
Все части идеальной машины все время несут полезную расчетную нагрузку.
Материал «идеальной машины» работает так, что его свойства используются наилучшим образом, например, металлические части работают только на растяжение, деревянные части только на сжатие и т. д.
Для каждой части «идеальной машины» созданы наиболее благоприятные внешние условия (температура, давление, характер движения внешней среды и т. д.).
Если «идеальная машина» передвигается, то вес, объем и площадь полезного груза совпадают или почти совпадают с весом, объемом и площадью самой машины.
«Идеальная машина» способна менять назначение (в пределах своей основной функции).
Межремонтный период частей равен сроку службы всей «идеальной машины».
Для каждой части «идеальной машины» созданы наиболее благоприятные внешние условия (температура, давление, характер движения внешней среды и т. д.).
Если «идеальная машина» передвигается, то вес, объем и площадь полезного груза совпадают или почти совпадают с весом, объемом и площадью самой машины.
«Идеальная машина» способна менять назначение (в пределах своей основной функции).
Межремонтный период частей равен сроку службы всей «идеальной машины».
Сравнивая «идеальную машину» с идеей изобретения, можно судить об уровне, вообще достигнутом в данной отрасли техники, и о качестве найденной идеи.
В середине 70-х годов Г. Альтшуллер разработал другую систему законов, которая была описана в двух работах «Линии жизни» технических систем и «О законах развития технических систем», которые были распространены в школах ТРИЗ118. В дальнейшем они были опубликована в книге «Творчество как точная наука»119 и сборнике Дерзкие формулы творчества120. Законы были разбиты на три группы: статика, кинематика и динамика. Приведем эти законы.
Статика
1.Закон полноты частей системы
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы являются наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.
Каждая техническая система должна включать четыре основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления121.
Следствие из закона 1:
Чтобы система была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой.
2. Закон «энергетической проводимости» системы
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы.
Следствие из закона 2:
Чтобы часть технической системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органами управления.
3.Закон согласования ритмики частей системы
Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.
Кинематика
4. Закон увеличения степени идеальности системы
Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.
5. Закон неравномерности развития частей системы
Развитие частей системы идет неравномерно; чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.
6. Закон перехода в надсистему
Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; при этом дальнейшее развитие идет уже на уровне надсистемы.
Динамика
7. Закон перехода с макроуровня на микроуровень
Развитие рабочих органов системы идет сначала на макро-, а затем на микроуровне.
8. Закон увеличения степени вепольности
Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности.122
Позже Г. Альтшуллер ввел закон увеличения степени динамичности, уточнил понятия законов перехода в надсистему и увеличения степени вепольности123, разработал линию увеличения пустотности124.
Закон увеличения степени динамичности Альтшуллер описал так:
« для каждой системы неизбежен этап динамизации переход от жесткой, не меняющейся структуры к структуре гибкой, поддающейся управляемому изменению. Зрелые и пожилые системы тоже динамизируются, что компенсирует увеличение их размеров». «Вводят шарниры и упругие элементы, применяют пневмо- и гидроконструкции, используют вибрацию, фазовые переходы Выбор способа динамизации зависит от конкретных обстоятельств, но сама динамизация универсальный закон, определяющий направление развития всех технических систем, даже таких, которые по самой своей природе, казалось бы, должны оставаться жесткими»125. Практически это развитие тенденции, высказанной Г. Альтшуллером в 1963 г.