5 марта 2017 г.

Окончание статьи Кудрявцева А.В. "Тонкая структура идеальной модели ТС"

Кудрявцев А.В. "Тонкая структура идеальной модели ТС" (окончание)

4.2. Возможности практического использования моделей предельных состояний

Работа с МПР как с самостоятельным инструментом еще только начинается. Но уже сейчас видны определенные области, в которых использование нового подхода может дать определенный результат. Некоторые из практических применений уже были показаны выше.

· МПР как ориентир в процессе решения задач

Предельные модели ТС могут быть использованы как образы, к которым стремится реальная система в своем развитии. В этом их качестве МПР могут использоваться в модификациях алгоритмов, поддерживая процесс целеполагания и формирования комплекса ресурсов. Используемые в этом качестве, МПР могут способствовать как расширению представления об объекте, так и формировать строгие границы его модификаций.

Пример В качестве примера рассмотрим широко известную задачу про молниеотвод. Классическая процедура решения задачи предполагает выполнение весьма незначительного объема работы по представлению молниеотвода в его законченном, предельном состоянии, сводя его к формулированию мини задачи. В рамках алгоритма АРИЗ-85В нет возможности построить модель абсолютно идеального молниеотвода, рассмотреть как двигаться к такому предельному состоянию.

Мы воспользуемся уже известной нам формулой МПР для защитных систем: LLNN.

Выявление МПР целесообразно проводить непосредственно перед шагом 1.1. алгоритма. Построение формулы позволяет определить, какие ресурсы мы естественно можем использовать для решения задачи. В нашем случае абсолютно совершенный молниеотвод должен занимать весь объем, в котором располагается защищаемый объект, должен быть распределен в этом объеме, он должен действовать постоянно и всегда, то есть не позволять молниям попадать в зону защиты. Он не должен потреблять энергию и не должен требовать расходов на управление.

Такая модель совершенствуемого объекта отличается от ИКР, построенного в процессе анализа в классическом разборе. В АРИЗе ИКР направляет решающего на обеспечение самостоятельного "включения и выключения" канала для пропускания молний. Эта идеальность внутри неидеального самого по себе устройства обеспечивается в выделенной зоне пространства, ранее занимаемой молниеотводом, действие которого нас не устраивает. Очевидна локальность такого решения, его частичность. Классический молниеотвод притягивает к себе молнии, стремится обеспечить их проход по своему объему. Защитное устройство по МПР, стремится обеспечить отсутствие прохождения молний в выделенном объеме.

Не считая возможным отвлекаться на подробное описание процесса решения, покажем только его результат. Для простоты воспользуемся тем же эффектом, который был использован в "контрольном ответе", приводимом в задаче. Его суть в том, что снижение давления в газах приводит к снижению пробивного напряжения. Иными словами, величина давления связана с уровнем пробивного напряжения. Мы можем применить его с обратным знаком - например, повысив давление воздуха вокруг радиотелескопа, мы усложним процесс его пробоя. Конечно, в реальных условиях целесообразно совмещать подобного рода защиту с иными защитами - от влаги, ветра, попадания посторонних предметов. При наличии внешней защитной оболочки такая задача может решаться путем нагнетания в нее особой газовой среды, например шестифтористой серы (элегаз), обладающей значительно более высокими электрическими характеристиками, чем воздух .

Рис. Судно морского космического флота СССР "Космонавт Владимир Комаров". Имеет в составе остронаправленные параболические антенны, защищенные радиопрозрачными сферическими экранами.

Рис. Самолет радиолокационного дозора и наведения. Оснащен радиолокационным комплексом, скрытом в неподвижном обтекателе.

· Использование моделей для анализа ресурсов

Параметры ТС, характеристики которых специально не заданы, в принципе стремятся к нулю, но в отдельные моменты развития реальных систем, могут и увеличиваться, если они используются системой для реализации, получения, достижения главного, заданного параметра. МПР не отражает эти промежуточные состояния. Это дает возможность сравнивать МПР и портрет современного состояния ТС и делать на основании сравнения вывод о том, на какой стадии развития находится система.

При развитии ТС происходит неуклонное стремление к достижению главной цели за счет как можно более полного и эффективного использования имеющихся (доступных) ресурсов или их замены. Используемые в ТС конкретные ресурсы, если они не совпадают с ключевым, заданным извне параметром МПР, могут быть взаимно заменены друг на друга.

Разложение на подсистемы показывает ресурсы, скрытые в МПР подсистем.

· Уточнение закономерностей на основе разнесения ТС по группам с помощью моделей

Анализ тенденций развития ТС целесообразно проводить с учетом их отнесения к одной из групп. Отсутствие такого учета может привести к искажению представления в связи со смешением тенденций, присущих различным группам.

Например, работа А. Любомирского, представленная в Комарово в 2005 г. (см http://www.metodolog.ru/00514/00514.html), демонстрирует на примерах, что развитие системы или ее части может происходить не только через сворачивание, но и через разворачивание, распространение области влияния этой ТС. В частности в работе показано, что при недостатке в ресурсе, полезное взаимодействие инструмента и изделия разворачивается от плоскости к линии и далее к точке (пример с боевыми молотами).

При избытке ресурса - полезное взаимодействие увеличивается от точки к большей размерности. (пример с устройствами для лова рыбы).

Удочка Ярус Сеть Трал

Из работы А. Любомирского "Тренд "Точка - Линия - Плоскость - Объем" http://www.metodolog.ru/00514/00514.html

Наш анализ показал, что обе показанные тенденции (рост объема и его снижение) сохраняются только в рамках своих МПР. Смены тенденций для каждой из них либо не происходит, либо эта смена (в случае с топорами) обусловлена иными причинами, нежели наличие - отсутствие силы. То есть, по нашему мнению, показанный в работе закон не имеет общего характера.

Наша гипотеза развития систем, основанная на использовании МПР, показывает иное: По МПР систем ловли рыбы, использующих сети, их можно отнеси к системам сбора и сепарации (разделения). Основной линией их развития является постепенный переход к работе с все большими объемами сепарируемых объектов. В рамках нашей гипотезы предполагается, что приближение реальных объектов к их МПР, то есть рост охвата обрабатываемого объема будет происходить независимо от наличия или отсутствия конкретных ресурсов.

Как же будет меняться система при недостатке силы, идущей на перемещение трала? Приведет ли это к возврату рыбной ловли удочкой, или техническая система будет развиваться и дальше, но начнет использовать вместо силы иные ресурсы? Гипотеза, которую мы отстаиваем, предлагает такое развитие: если рыбной ловлей придется заниматься без применения больших и сильных механизмов, но заниматься именно в "оптовых" количествах, должен будет произойти переход к использованию каких либо тонких механизмов взаимодействия с рыбой - до технологии Гамельнского крысолова включительно. (Например, при ловле кильки нехватка силы проявлялась уже давно - ведь для ловли такой мелкой рыбы потребовалось бы тянуть сеть с мельчайшими ячейками, имеющую колоссальное гидросопротивление. И в результате вместо траления моря используется технология приманивания рыбы и ее всасывания насосами).

Рыбонасос для ловли рыбы на свет

В данном примере хорошо видна роль модели, которая организует, формирует своеобразный коридор следования к цели для каждого из классов ТС, что должно позволить исследователям более точно вычленять этапы и характерные особенности их развития.

Представляется, что роль ЗРТС могла бы быть значительной именно при выявлении ситуаций необходимости переходов на иные ресурсы, нежели те, которыми ТС пользовалась до настоящего момента.

Рассмотренный в паре с орудиями лова пример развития боевых топоров, отсылает к совсем иному классу систем, имеющему иную МПР. (Естественно, что без специального анализа различия не видны).

Молот Топор Клевец

Из работы А. Любомирского "Тренд "Точка - Линия - Плоскость - Объем" http://www.metodolog.ru/00514/00514.html

Рассмотрим и пример с развитием боевых молотов. Он представляется адекватным, клевец на самом деле более эффективно пробивает защиту, чем боевые топоры. В то же время, иные качества клевца, появившиеся вместе с его возросшей пробивной силой, не позволяли ему закрепиться в качестве универсального холодного оружия.

Рассмотрим МПР различных систем вооружения. Среди атакующих военных систем можно выделить две большие группы - одни имеют LNNN, другие - NNNN. Разница состоит в том, что одни работают с объемом пространства, пытаясь очистить его от возможного, нелокализованного противника, а вторые - с конкретно локализованным противником. В качестве аналога такому объемному виду обработки, как лов рыбы, мы можем отнести системы первого типа. К нему относятся различные виды ОМУ: энергетические, химические, бактериологические, климатические и проч.) Но клевец не относится к этому типу оружия, а кроме того в самом этом типе систем (так же как в ранее рассмотренных системах лова) стремление к увеличению поражающего фактора привязано к увеличению количества используемой силы, энергии только в пределах одной из подсистем (взрывчатые вещества, в том числе атомное оружие и проч.) Воин на поле боя, используя холодное оружие, стремился как атаковать конкретного противника (NNNN), так и защититься от его атак (LLNN). Попытки объединить эти качества в одном устройстве и приводят к появлению универсального холодного оружия, например меча, соединяющего в себе режущие, отчасти колющие возможности и в определенной степени развитую поверхность для обороны. Клевец обладал крайне слабыми защитными ресурсами и вместе с ним воин должен был нести некое иное оборонительное оружие, причем использование их приходилось бы чередовать. Поэтому появление клевца может быть оттрактовано как развитие одной из частных, специализированных ветвей в развитии технических систем, предназначенных для борьбы с тяжеловооруженным противником.

Здесь следует отметить, что клевец в реальности не возник как ответ на появление возросшего уровня оборонительного снаряжения тяжеловооруженных рыцарей средних веков. Принцип концентрации усилий для преодоления защиты, был известен уже в глубокой древности. Так, устройства типа клевцов были на вооружении уже древнегреческих воинов. Поэтому нельзя сказать, что это изобретение пришло в боевую технику после топоров, в ответ на появление тяжело бронированных воинов.

Боевые топоры (секиры) и клевцы развивались параллельно, их авторы пытались найти баланс между различными составляющими, требуемыми в бою. Секиры развивались в попытках увеличить длину лезвия при сохранении общего веса (это обеспечивало незастревание лезвия в щитах), клевцы - через сведение приложения сил в точку.

Клевец - это специализированное средство ведения боевых действий, которое можно классифицировать как "оружие первого удара". Может быть использовано либо в ситуации неожиданного нападения, не предполагающего ответный удар противника, либо в ситуации кооперативных действий, когда воин с клевцом находится под прикрытием, либо в ситуации избытка и малой ценности человеческих ресурсов.

В связи с изложенным выше, клевец рассматривается нами как один из инструментов некоей комплексной боевой системы, состоящей из воина или группы воинов (например, так называемого "копья" средних веков, включавшего тяжеловооруженного рыцаря, его оруженосца, двух копейщиков, двух лучников, пеших меченосцев и прочую обслугу). Увеличение количества людей в таком боевом организме, слаженности их действий, давало возможность усиливать их специализацию, в частности, вооружить одного из вспомогательных воинов клевцом. Уменьшение количества воинов в такой системе, приводило к отказу от узкой специализации и возврату к вооружению каждого воина универсальным оружием - мечом.

Подведем итог: выбор клевца, или отказ от него, не вытекает прямо из необходимости пробивть более тяжелую защиту, а связан скорее с наличием - отсутствием инфраструктуры, обеспечивающей применение этого оружия.

История развития холодного оружия дает нам множественные примеры возвратов к этому оружию и отказов от него.

А сама по себе идея увеличения усилий действительно стоит в центре внимания разработчиков оружия. И различные системы используют его, жертвуя при этом различными ресурсами.

Рассматривая образцы древнего вооружения, мы можем видеть, что в булавах в качестве рабочего ресурса используется большая масса, в алебардах с их длинными древками - пространство, в арбалетах - время, которое приходилось тратить на накопление энергии. Иными словами, каждый вид вооружения решал особыми средствами главную задачу - обеспечение концентрации энергии в ключевой точке.

(Отметим попутно, что в гуситских войнах, в ситуации невозможности пробить защиту тяжеловооруженных рыцарей, противостоящие им крестьяне нашли довольно эффективный выход, лежащий совсем в иной плоскости, использующий совсем иной ресурс борьбы с непробиваемой защитой - рыцаря пытались стянуть с коня крюком. Как представляется, это лишение подвижности, снижение количества степеней свободы, может быть отнесено к использованию ресурсов пространства. Это еще и лишение рыцаря энергетики, свободы действий, которую давал ему конь).

Рассмотренный пример показывает, что применение МПР позволяет проводить углубленный анализ типов систем, сравнивать их и отбирать для выявления тенденций, закономерностей, только однородные.

· Выявление внутренних механизмов развития

Гипотеза о МПР дает возможность рассматривать внутренние механизмы, приводящие к видимым следствиям. Так, общим местом стало противопоставление идущих в технике процессов гигантизма (у нас в работе упоминаются транспортные сети) и миниатюризации (в работе также упоминаются компьютеры). Но почему одни системы для увеличения эффективности увеличивают свои размеры, а другие - уменьшают? С помощью МПР можно попытаться ответить и на эти вопросы. Компьютерный чип - это комплексная система, обрабатывающая такие специфические объекты, как сигналы. Она включает в себя и своеобразную транспортную сеть, в которой критически важным представляется минимизировать время доставки сигналов, прчем расстояние между пунктами доставки не лимитировано. Конечно, это приводит к приближению связываемых пунктов друг к другу. В обычной транспортной сети задача минимизации времени остается, но пункты назначения фиксированы. И решение здесь идет с помощью иных средств - энергии и организации характеристик пространства. Хотя, как только позволяют обстоятельства, комплексные системы стремятся организовться так же, как и чип - сближают свои пункты, между которыми приходится перемещать большие или важные потоки.

Не вдаваясь в доказательства можно зафиксировать, что стремление комплексных, больших систам к увеличению своих внешних проявлений, то есть к тому, что мы называем гигантизмом, является следствием того, как выглялят, как проявляют себя объекты их обработки. В более прикладном плане - гигантизм комплексных систем является признаком того, что составляющие их элементы имеют в своих МПР параметры, стремящиеся к бесконечности.

5. Заключительные положения

1. Существующая в ТРИЗе модель "идеальной машины" не является моделью предельного развития для реальных технических систем, а отражает общие чаяния, задает общую цель, тенденцию. То есть является скорее философской категорией, чем инструментальной.

2. МПР ТС - это инструмент, развивающий идею предельного состояния ТС, учитывающий при этом как нулевые, так и ненулевые пределы по ряду параметров, ключевых для системы. Формирование таких моделей может позволить решить ряд задач, стоящих перед теорией и практикой.

3. МПР относятся к категории инструментальных средств, определяя ориентиры для развития ТС.

4. МПР позволяют проводить классификацию систем, выявлять тенденции развития для каждого из классов.

5. МПР позволяют проводить оценку ранее выявленных гипотез о закономерностях, отделяя внешние проявления от внутренних

6. Действия, которые могут проводиться с МПР: сложение МПР, вычитание (разложение) МПР, сравнение - определение отличий характеристик МПР и реального состояния ТС.

7. Избыточность, возникающая при сложении МПР, показывает, что жестко предвидеть будущее невозможно. Сложение двух компонентов в общем случае может привести к появлению систем, относящихся к неопределенному количеству классов.

8. Разложение ТС на составные части, сопровождающееся выявлением МПР как исходной системы, так и МПР составляющих ее элементов, дает возможность определить ресурсы, возникающие вследствие особых свойств компонентов, не реализованных в итоговой схеме (не переходящих в итоговую схему).

9. Сравнение МПР системы и модели ее фактического состояния (МФС), дает возможность понять, какие из ресурсов будут устраняться в первую очередь.

10. Ресурсы, используемые ТС для достижения своих конституциональных характеристик, могут заменять друг друга. Все виды используемых ресурсов взаимозаменяемы.

11. Переход к осуществлению ГПФ системы через иной, чем прежде ресурс, воспринимается как замена принципа действия и переход на новую кривую развития.

12. Затраты, осуществляемые для достижения конституциональных характеристик, воспринимаемые обычно как потери, могут быть использованы для повышения эффективности функционирования ТС.

В НАЧАЛО СТАТЬИ