5 марта 2017 г.

Паренчик Г.И "Взаимосвязаны ли ЗРТС и решательные инструменты ТРИЗ?" Стендовое сообщение

ВЗАИМОСВЯЗАНЫ ЛИ ЗРТС И РЕШАТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ТРИЗ?

Г.И. Паренчик

Вступление

Доклад написан в развитие предположения из работы "Терминологической аспект ТРИЗ" (глава 12) о том, что без учета смыслового различия формальной сути действий в объектах изобретений (ОИ) разных видов взаимосвязь ЗРТС и решательных инструментов (РИ) носит поверхностный характер. Что обуславливает этот момент?

Первоочередным фактором выступает классификация изобретательских задач (ИЗ) в силу выбора ее основанием несущественного для целей решения ИЗ признака - числа элементов вепольных моделей. Это нивелировало особенности и веполей, и изобретений, которые они моделируют. А также предопределило единственный путь поиска решения ИЗ - "арифметический": доведение (если это реально возможно) числа элементов модели до трех, в ином случае - увеличение этого числа, в принципе до бесконечности (подробно этот вопрос исследовался в главе 11 работы о терминах). Тогда как путем развития ТС, с позиции "закона увеличения степени идеальности системы", является не разворачивание новых цепей веполей, а исключение уже имеющихся технических действий.

Как этого достичь? Представляется, что в первую очередь надо снизить уровень абстрагирования от сути "патентных фактов", отобранных из мирового фонда изобретений, т.е. использовать для поиска решения ИЗ вепольную модель с числом элементов сразу более трех (это даст возможность сворачивания). Затем - установить, какой вид должна иметь новая модель для того, чтобы было возможно моделировать и способ как ОИ (Сп), и устройство как ОИ (У). Это позволит (на основе элементов модели) перейти от разделения изобретений по видам их ОИ (таблица 1) к систематизации групп признаков из формул изобретений по видам совершаемых действий. И, соответственно, оценить целесообразность дополнения иерархии ТС иерархией действий, которые этими ТС (поодиночке или взаимосвязанными группами) осуществляются.

 

Оценка существующего состояния взаимосвязи ЗРТС и РИ

На основе совокупного рассмотрения (в работах проекта "Тризал") используемых в ТРИЗ массивов разных фактов, у автора сложилось представление, что взаимосвязь ЗРТС и РИ запутана и противоречива. В первую очередь это обусловлено использованием изобретений без внимания к виду их ОИ, тогда как именно этот момент существенен при выборе основания группирования оценок для установления величины закономерностей. Эта причина, а также нахождение посредством РИ (особенно стандартов и вепольного анализа) решений преимущественно вида "способ" (менее ценных с потребительской точки зрения, т.к. продаются устройства) обуславливают необходимость сведения ЗРТС и РИ в две группы по видам ОИ подтверждающих их примеров. Получаются как бы две ветки иерархии (в табл. 1 это столбики "Сп" и "У" для одного ОИ), в главе 12 названные целевой и системной. Образуют ли они систему?

Если исходить из формальной сути используемых примеров, то единственным основанием связи изобретений из разных веток выступает единство решаемой задачи (нормативное условие объединения устройства и способа в группу изобретений "способ и устройство для его осуществления"). Из всей совокупности примеров-изобретений в ТРИЗ таковыми, если исключить повторные ссылки, являются только три технических решения (ТР) из 699, поэтому каких-либо оснований для связи целевой и системных веток (иерархии ТС, развития ТС) нет, и их следует разделять. Если исходить из статистики распределения видов ОИ (таблица 1), то только фонд геометрических эффектов можно оставить на системной ветке, тогда как все остальные фонды эффектов и РИ следует разделить с последующим переносом части их элементов на целевую ветку. Это может существенно изменить смысл ЗРТС, выведенных на основе изобретений-способов, т.к. разнообразные целенаправленные действия, совершаемые в технике для достижения определенной цели, соотносятся не с устройством, а представляют собой технологический процесс (таблица 2). Не является также устройством и группа элементов, посредством которых осуществляется какое-либо одно действие способа как ОИ.

 

Улучшится ли характер взаимосвязи ЗРТС и РИ после разделения по видам ОИ их примеров-изобретений? Без установления вида вепольной модели, единой для системной и целевой веток развития ТС, ответа на этот вопрос пока не видно.

Вепольная модель с числом элементов более трех

Вепольному представлению ТС более всего отвечает "закон увеличения степени вепольности", смысл которого Г.С. Альтшуллер в 1979 г. видел 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". Даже если оставить в стороне тот момент, что неполный веполь - это специально (так легче затем строить полный веполь) абстрагированная от всех имеющихся в любой ТС полей и (за исключением одного, принимаемого изделием) веществ модель, соотнесение идеи системности с количеством ее элементов выглядит не вполне корректным. Во-первых, неясно, что считать системным качеством для одного вещества (в неполном веполе). Во-вторых, поведение веществ в полном веполе на рис. 1-а происходит именно так, как действует поле, поэтому считать его системой - значит нивелировать это понятие.

 

Следует ли по этой причине считать системой лишь те вепольные построения, где присутствует еще одно поле, например, изображенное на рис. 1-б? Если исходить из сути взаимодействия как взаимного воздействия, то в изображении этого веполя отсутствует причина взаимодействия - еще одно поле, воздействующее через В1 на В2, в связи с чем смыслу системы более соответствует рис. 2-а. Вместе с тем, такое изображение веполя нарушает "вепольный" постулат, согласно которому вещества могут взаимодействовать лишь посредством полей. Поэтому более корректным выглядит изображение из рис. 2-б, где вещества В1 и В2 не напрямую воздействуют друг на друга, а через некоторое поле Пвд (рис. 2-б). Что представляет собой это поле взаимодействия?

 

Если исходить из физического (а не умозрительного) смысла понятия "поле", то оно, во-первых, должно иметь свой источник (например, у электромагнитного поля им являются движущиеся заряженные частицы), а во-вторых - являться переносчиком взаимодействия. Из этих соображений внутри Пвд следует выделить еще одно вещество, быть может, даже зону - для анализа на уровне носителей форм движения материи (ФДМ). В последнем случае возникает реальная возможность выявления носителя системного свойства, т.к. среда зоны взаимодействует не только с носителями ФДМ, но и с полями за ее пределами (рис. 3). Поскольку зону взаимодействия также можно далее делить, то ее вполне корректно понимать системой, а все за пределами зоны взаимодействия - надсистемой. Это обуславливает возможность соотнесения новой модели "вепольной системы" с "законом перехода в надсистему" - для проверки, применим ли переход "моно-би-поли" к веполям (для удобства далее используется "строчная" форма веполя).

 

Какой из элементов рис. 3 следует для этого удваивать? Зону взаимодействия? Или число ее элементов? Таковыми в зоне могут выступать ее среда, среды воздействующих полей и переносчики их взаимодействий. Поскольку какое-либо увеличение их числа для уровня природных взаимодействий - недостаточный фактор развития, то более логичным представляется разделение какого-либо элемента зоны на противоположности. Следует ли это делать искусственно, или это происходит само собой в ходе осуществления действий способа? Для ответа на этот вопрос трансформируем в форму новой модели вепольной системы изобретение из а.с. № 587183 "Способ получения ворса на поверхности термопластичного материала" (рис. 4).

 

Рис. 4. Фигуры из текста описания изобретения по а.с. № 587183.

"На фиг. 1 изображен лист термопластичного материала, на поверхность которого насыпают ферромагнитные частицы; на фиг. 2 - лист термопластичного материала, в поверхностный слой которого введены ферромагнитные частицы, с расположенным над ним ворсообразователем-электромагнитом; на фиг. 3 - вытяжка электромагнитом поверхностных участков листа в ворс.

1 - лист из термопластичного материала толщиной 8 мм; 2 - ферромагнитные частицы размером от 0,4 до 0,8 мм с плотностью распределения 12-16 частиц на 1 кв. см; 3 - лучевой нагреватель; 4 - ворсообразователь, выполненный в виде электромагнита, рабочие поверхности которого (полюс электромагнита) покрыты антиадгезивом".

Согласно описанию, вытяжку ворса осуществляют нагревом поверхности листа лучевым нагревателем до пластичного состояния, принудительным внедрением туда ферромагнитных частиц и, после адгезии их с пластичным материалом, притягивают частицы электромагнитным полем к торцу ворсователя, который затем принудительно поднимают вверх. Используемые поля, возникающие взаимодействия и связи между продуктами воздействий с указанием очередности использования механического поля (Пмех-1 на стадии вытяжки ворсинки нет) показаны на рис. 5.

 

Из рис. 5 следует, что в ходе вытяжки ворсинки возникают два взаимодействия: одно имеет место между слоями пластичного материала и адгезинным слоем, во втором участвуют адгезионный слой и ферромагнитная частица (своей наружной поверхностью). Средой зоны взаимодействий выступает пластичный материал поверхностного слоя листа, с одной стороны являющийся средой теплового поля Пт, с другой - запасом материала для многих ворсинок. Поэтому системная модель должна отражать процесс вытягивания не одной, а сразу нескольких (хотя бы двух) ворсинок, т.к. и между ферромагнитными частицами есть поле их взаимодействия (рис. 6).

 

Что касается переносчиков взаимодействий, то их следует выделять только при необходимости. Например, это актуально для ферромагнитного поля Пфм, т.к. именно способность магнитных моментов атомов и ионов Вф самопроизвольно ориентироваться параллельно друг другу обуславливает один из технических эффектов изобретения - исключение хаотичности вытяжки. И, наоборот, - несущественно для теплового поля Пт, которое хоть и действует все время вытяжки, но в силу невысокого уровня температуры нагрева способно изменить лишь степень пластичности материала.

Из рис. 6 видно, что увеличение числа рабочих органов в способе как ОИ - не средство развития ТС, а (производственная) необходимость одновременной вытяжки многих ворсинок-изделий - как в прототипе, так и в изобретении из а.с. № 587183. Поэтому пара "Пэм - Вфм" изменяет не принцип действия инструмента (по крайней мере - не полностью), а характер вытяжки ворсинки. Это достигается тем, что ферромагнитная частица погружается ниже поверхностного слоя листа, и после завершения адгезии и включения электромагнитного поля начинает действовать как поршень в канале, толкая часть материала ворсинки перед собой, тогда как он, в свою очередь, пластично деформируя окружающий слой материала, вытягивает остальную часть объема ворсинки из поверхностного слоя листа. Если задаться целью дальнейшего развития ТС для вытяжки, то в первую очередь следует обратить внимание на правую часть модели, поскольку число одновременно действующих там полей явно свидетельствует как о наличии лишних связей, так и о противоречивом их характере.

О взаимосвязи ЗРТС и вепольного анализа

Таким образом, углубленное рассмотрение сути действий в способе вытяжки ворса показало, что веполь с числом элементов до трех не дает полную картину происходящих процессов. На основе же многоэлементной вепольной модели можно выделить из всех имеющихся полей источник поля, переносчик взаимодействия и среду поля для синтеза на их основе новых полей и действий. Это расширяет возможности вепольного анализа, т.к. предполагает возникновение физических противоречий, для устранения которых можно использовать группы аналогичных элементов из фонда природных эффектов.

Выделение зоны взаимодействий (см. рис. 3) и всех ее элементов в новой модели веполя предопределяет необходимость уточнения смысла и решательных возможностей некоторых ЗРТС - как на целевой, так и на системной ветках иерархии ТС.

В первую очередь это касается "закона увеличения степени вепольности", т.к. по новому подходу поиск решения проводится не только путем подбора известных полей, но и синтезом новых - на основе комбинации имеющихся элементов и элементов уже известных макро- и микрополей.

Соответственно, надо уточнить содержание "закона перехода с макроуровня на микроуровень". Это обусловлено тем, что, во-первых, в способе как ОИ (особенно в виде техпроцесса) присутствует не один рабочий орган (РО), а несколько (по числу целевых действий), а во-вторых - они могут относиться к разным уровням иерархии ТС. В новой модели веполя, с одной стороны, существование уровней как бы учитывается, т.к. ТП (противоречие макроуровня) и ФП (противоречие микроуровня) могут устраняться как последовательно, так и в отдельности. Но, с другой стороны, они для нее не существенны, т.к. поиск решения ИЗ происходит сразу на нескольких уровнях иерархии.

Иная ситуация в решениях вида "устройство как ОИ". Во-первых, конструктивные элементы выполняют сразу несколько функций одновременно. Во-вторых, действия этих элементов не просто взаимосвязаны во времени, но и синхронизированы, поэтому понятие "РО одной функции" в устройстве не привязано к какому-либо одному его элементу постоянно, а является моментным. Т.е. в процессе работы в устройстве постоянно или периодически действует несколько функционально и конструктивно взаимосвязанных (принципом действия) РО, тогда в способе рабочие органы отдельных действий связаны лишь целевым образом. По этой причине смена уровня иерархии для устройства возможна лишь при смене принципа его действия, тогда как в способе уровень отдельного действия определяется его целью. И таким же образом следует оценивать действие какой-либо абстрагированной от всего устройства его части, а также все устройство в целом, если рассматривается только взаимодействие его РО на изделие. В итоге "закон перехода с макро-уровня на микро уровень" по смыслу следует разделить на два - по видам веток иерархии ТС: "целевой" закон будет отражать ход развития РО, "системный" - развитие принципов действия ТС.

Соответственно, потребуется изменить смысл "закона неравномерности развития частей системы". Но основной причиной здесь выступает иной фактор - необходимость разделения изобретений по видам их объектов. Ведь если учитывать смысл способа как техпроцесса, то оценивать следует вовсе не конструкцию ТС, состав которой определен "законом полноты частей системы", а совокупность устройств и способов, применяемых на всех этапах жизненного цикла этой конструкции, включая обслуживание и ремонт. Т.е. следует говорить о некоторой сложной системе из разнообразных устройств различного назначения, смысл существования которых определяется целевыми действиями способов, в которых они используются. Поэтому следует либо уточнить смысл ТС (это конструкция без систем ее обслуживания), либо и "закон неравномерности развития частей системы" надо делить на две части.

Но более целесообразным выглядит изменение смысла "закона полноты частей системы" (ЗПЧС), т.к. он отвечает представлению о средстве преобразования одного вида энергии в другой, т.е. о машине, что было логично на этапе использования ее в качестве идеала. Но для (идеальной) ТС двигатель, трансмиссия, рабочий орган и орган управления без указания сути связей между ними - это лишь описание группы элементов для осуществления одного из действия способа, а не конструктивные особенности ее устройства. Другими словами, понятие системы не сводится к конструкции устройства, оно шире, и поэтому ТС должна иметь своими средствами и устройства, и действия. С позиции последних в ЗПЧС основные части ТС определены как элементы макроуровня, что затрудняет их понимание на микроуровне. Кроме того, выделение РО знаменует собой абстрагирование от внутренней структуры и переход к зоне взаимодействия с изделием, в которой существенны ее среда и переносчики взаимодействий воздействующих на зону полей - как на макро-, так и на микроуровне иерархии ТС, которые имеют иной смысл, чем элементы ТС согласно ЗПЧС (таблица 3).

Таблица 3

 

Из таблицы 3 видно, что надо или изменить формулировку ЗПЧС, или объединить его с "законом энергетической проводимости системы". Последний вариант более привлекателен, т.к. проясняет смысл идеальности - она тем выше, чем меньше "длина" трансмиссии ТС. Но в любом случае в число элементов ТС следует включить изделие, поскольку оно непосредственно определяет как состав среды зоны взаимодействий, так и ее границы. В свою очередь, границы зоны обуславливают необходимость конкретизации понятия надсистемы, т.к. ТС может стать одной из ее частей лишь тогда, когда ее действия будут логично встроены в совокупность действий способа, который надсистема осуществляет (более детально этот момент рассмотрен в главе 12).

Выводы

В итоге складывается понимание, что применение новой модели веполя (с числом элементов более трех) требует изменения смысла почти всех ЗРТС из числа введенных Г.С. Альтшуллером в 1979 г. Какими именно должны быть формулировки законов, а также достаточно ли их число - будет ясно лишь после переосмысления логики развития на целевой и системной ветках иерархии ТС. Пока же понятно, что их формулировки должны не только взаимосвязывать ЗРТС, но и взаимообуславливать их.

Новая модель веполя (рис. 3) представляется достаточно инструментальной, т.к. логично следует как из методологической основы ТРИЗ - диалектики, так и из видения идеального метода изобретательства. Кроме того, ее смысл близок понятию "оперативная зона" в АРИЗ-85В, что создает предпосылки объединения вепольного анализа и АРИЗ в единый решательный инструмент.

27.09.2006