История развития вепольного анализа

Владимир Петров, Израиль

vladpetr@netvision.net.il

© Vladimir Petrov 2003

 

Вепольный анализ разработан Г.Альтшуллером[1] в рамках Общественной лаборатории методики изобретательства при ЦС ВОИР. «Впервые вепольный анализ изложен в марте 1973 года на занятиях в Азербайджанском общественном институте изобретательского творчества»[2]

1973

«Элементарным веполем, или просто веполем, называется система, состоящая из трех компонентов: поля, вещества и среды, причем состояние любого компонента есть функция от состояния других его компонентов.

Веполь можно рассматривать также как систему, состоящую из поля и двух веществ, каждое из которых является средой по отношению к другому» [3].

«Различают поля физические – особый вид материи (напр., электромагнитное поле) и поля математические – области пространства, каждой точке которого поставлена в соответствие некоторая векторная или скалярная величина (напр., поле температур – так называемое тепловое поле). Последние поля часто бывают связаны с веществами – «носителями» векторных или скалярных величин. В вепольном анализе мы будем пользоваться словом «поле» в собирательном смысле, включающем все эти случаи. Вепольный анализ – новый подход и, естественно, он приходит в противоречие со старой терминологией. Вероятно, со временем это противоречие будет устранено введением новой терминологии.

Итак, включает три взаимосвязанных компонента: поле, вещество и внешнюю среду. Между этими компонентами возможны различные схемы связей, поэтому для данного поля, данного вещества и данной среды возможны 54 типа веполей. Поскольку существуют разные поля, разные среды и разные вещества, каждый из 54 типов может быть представлен различными конкретными веполями. Номенклатура веполей может быть расширена также, если учесть изменение характера связей во времени (выделил В.П.), возможность объединения элементарных веполей в сложные вепольные системы и т.д. Веполи являются технической системой, обладающей исключительно высокой универсальностью, управляемостью и гибкостью. Это позволяет описать в терминах вепольного анализа очень широкий круг изобретений, их прототипов, переходов от прототипов к изобретениям и т.д.

Можно сказать, что веполь является минимально полной моделью технической системы. Поэтому исследование свойств веполей имеет для теории изобретательства такое же значение, какое для геометрии имеет изучение свойств треугольника, для механики – изучение кинематических пар»[4].

Свойства веполей

«Свойство 1.

Можно измерять любые характеристики любого объекта, если сделать этот объект компонентом веполя.

Свойство 2.

Можно изменять любые характеристики любого объекта, если сделать этот объект компонентом веполя.

Свойство 3.

Дифференцированное воздействие на один из компонентов веполя вызывает дифференцированное преобразование других его компонентов.

Предположим, мы имеем веполь и, действуя на элемент П, получаем определенное изменения в элементах В₁ и В₂. Если мы теперь приложем к элементу П еще одно воздействие, то в В₁ и В₂ появится дополнительные изменения. Это вытекает из самого определения веполя: изменение одного компонента должно вызывать изменение других компонентов.

Свойство 3 веполей имеет важное значение для решения изобретательских задач. Выбрав наиболее управляемый компонент веполя и применяя к нему несколько разных действий, мы получим в другом компоненте соответственно несколько разных результатов.

Свойство 4.

Если один компонент веполя имен определенную пространственную структуру, то эта структура может вызывать подобную структуру у другого элемента веполя.

Свойство 4 есть, в сущности, распространение свойства 3 на случай многих (одинаковых или различных по величине) воздействий, рассредоточенных в пространстве.

Это свойство также очень важно для решения изобретательских задач. Смысл его в том, что для создания определенной структуры в объекте выгоднее не действовать непосредственно на объект, а включить объект в веполь и действовать на другой компонент веполя: заданная одному компоненту веполя структура перейдет на другой компонент (или компоненты)»[5].

Феполь и его свойства

«Как уже указывалось, в веполях могут быть использованы различные поля. Особенно важное значение для практики имеют веполи не электромагнитных, электрических и магнитных полях.

Эполь – это веполь, поле которого является электромагнитным, электрическим или магнитным.

В эполях вещество и среда могут быть в различных состояниях – твердом, жидком, газообразном и т.д. Особенно эффективны эполи, содержащие вещество в виде порошка. Такие эполи отличаются особой гибкостью, управляемостью.

Чэполь – это веполь, одно или два вещества которого взяты в виде мелких частиц, например, порошка.

Частицы в чэполе, вообще говоря, могут быть сделаны из любого материала. Но, как мы уже видели на ряде примеров, во многих случаях наиболее целесообразно применение ферромагнитного порошка, поскольку он активно взаимодействует с электромагнитным и магнитным полями.

Фэполь – это веполь с ферромагнитными часцицами.

Фэполь является типичной современной вепольной системой. Он обладает всеми рассмотренными выше свойствами веполей, и кроме того, имеет некоторые дополнительные особенности, весьма ценные для решения изобретательских задач.

Особенность 1.

Можно соединять и разъединять любые объекты, если в качестве среды фэполя взять масло.

Особенность 2.

Можно передвигать любые объекты, соединив их со средой или веществом фэполя.

Особенность 3.

В фэполе подсистема «среда-вещество» может принимать и сохранять любую форму, а затем возвращаться в исходное положение.

Особенность 4.

Частицы фэполя могут обрабатывать среду или любые другие объекты, находящиеся в пространстве фэполя или соприкасающиеся с этим пространством.

Соединяя частицы фэполя с любыми другими объектами, получаем комплексный фэполь, или комфеполь, обладающий свойствами фэполя»[6].

Основные гипотезы[7]

1.Основная тенденция развития технических систем состоит в переходе от невеполей и от неполных веполей к веполям.

2.Общая тенденция развития веполей состоит в увеличении числа связей между компонентами веполя.

3.Общая тенденция развития веполей состоит в переходе л более гибким веполям типа чэполя и фэполя.

Порядок применения вепольного анализа[8]:

1.Техническую систему, данную в задаче, надо представить в виде невеполя, неполного веполя или веполя. Это всегда возможно сделать, даже если в условиях задачи не указан прототип. Достаточно, чтобы в условиях задачи упоминались объект, среда или поле.

2.Далее надо проверить возможность перевода данной в задаче системы из невепольной в неполную вепольную форму, а из неполной – в полную. При этом следует помнить об описанных выше свойствах веполей.

3.Исследовать характер связей в полученном веполе. Рассмотреть возможность увеличения числа связей.

4.Рассмотреть возможность перехода от веполей к эполям, чэполям и фэполям.

5.Если указанные в п.п. 2-4 преобразования не удается осуществить, следует проверить возможность проведения этих преобразований на время: объект на время превращается в веполь или из одного веполя в другой, а затем возвращается в исходное состояние.

В работе «К решению задач вепольным анализом»[9] введены:

1.Дополнительные обозначения:

1.1.Хорошую (удовлетворяющую требованиям задачи) связь, как и раньше, стрелкой.

1.2.Плохую связь (т.е. не удовлетворяющую требованиям задачи) волнистой линией.

1.3.Безразличные связи – прямой линией.

1.4.Кружком обозначается управляемые компоненты.

2.Указывается необходимость составления таблицы, где на одной оси перечислены поля на входе, а на другой – поля на выходе. В клетках таблицы должны быть указаны физические эффекты, переводящие одно поле в другое, и вещества-трансформаторы, реализующие эти эффекты.

3.Определены четыре типа задач:

3.1.Нет поля или вещества. Если в исходной ситуации  задачи нет поля или вещества – их надо ввести.

3.2.Есть поле и оба вещества, но все связи плохие.

3.2.1.Если есть возможность, надо убрать «плохое» поле и заменить его хорошим.

3.2.2.Если есть плохое поле и оно не убирается, надо его преобразовать.

3.2.3.Если есть «плохое» поле и оно не убирается и не преобразуется – надо менять вещество.

1974

В работе «Основные идеи вепольного анализа» добавлены[10]:

1.Правило поиска нужного физического эффекта и правило поиска нужного вещества, осуществляющего требуемый эффект. Прообраз правила получения названия эффекта.

2.Описано, что в ОЛМИ «составлены таблицы, в которых на одной оси перечислены поля на входе, а на другой – поля на выходе. Таблицы указывают эффекты и явления, переводящие одно поле в другое, и вещества-трансформаторы, реализующие эти эффекты. Таблица не приводится.

3.Шаги в порядке применения вепольного анализа и откорректирован текст.

 

Порядок применения вепольного анализа:

1.Данную в задаче техническую систему надо представить в виде невеполя, неполного веполя или веполя. Это всегда возможно сделать: достаточно, чтобы в условиях задачи упоминались объект, среда или поле.

2.Надо проверить возможность перевода невепольной системы в веполную.

3.Рассмотреть возможность увеличения числа связей в полученном веполе.

4.Если имеется «плохое» поле (неконтролируемое), веполь надо перестроить, введя вещество-трансформатор и «хорошее» поле. При этом можно использовать таблицы превращения полей.

5.Рассмотреть возможность перехода к феполям.

6.Если эти преобразования не удается осуществить, проверить возможность их осуществления на время: объект на время превращается в веполь или из одного веполя в другой, а затем возвращается в исходное состояние.

7.Соединяя частицы феполя с любыми другими объектами, можно получить комплексный феполь (комфеполь). Все или почти все объекты можно превратить в комплексные феполи. (Особенность 4).

1979

В книге «Творчество как точная наука»[11] введены:

1.Определение веполя.

1.1.Веполь – минимальная техническая система. Два вещества и поле могут быть самыми разными, но они необходимы и достаточны для образования минимальной технической системы, получившей название веполь (от слов «вещество» и «поле»).

1.2.Под термином «вещество» понимаются любые объекты независимо от степени их сложности. Лед и ледокол, винт и гайка, трос и груз- все это вещества.

1.3.Взаимодействие – всеобщая форма связи тел или явлений, осуществляющаяся в их взаимном изменении.

1.4.Будем применять термин «поле» очень широко, рассматривая наряду с «законными»физическими полями все возможные «технические» поля – тепловое, механическое, акустическое и т.д.

2.Обозначения.

2.1.Треугольник – веполь (в общем виде).

2.2.Двойная стрелка направлена от «дано» к «получено» и т.д.

3.Правила

3.1.Невепольные системы (один элемент – вещество или поле) и неполные вепольные системы (два элемента - поле и вещество, два вещества) необходимо – для повышения эффективности и управляемости – достроить до полного веполя (три элемента – два вещества и поле).

3.2.Возможность построения «комплексного» веполя.

3.3.Развитие веполей. С увеличением степени дисперсности В₂ (инструмента) эффективность веполя повышается; действие поля на В₂ (инструмент) эффективное действие на В₁ (изделие); электрические (электромагнитные, магнитные) поля в веществах эффективнее неэлектрических (механических, тепловых и т.д.).

3.4.Правило разрушения веполей. Введение третьего вещества, являющегося видоизменением одного из двух имеющихся.

3.5.Построение цепных веполей.

3.6.Название физического эффекта образуется соединением названий двух полей.

В работе «Веполь. Вепольный анализ»[12] более четко сформулированы правила:

1.Правило 1. Если по условиям задачи дана невепольная система (один элемент) или неполная вепольная система (два элемента), то для решения задачи необходимо достроить систему до полного веполя.

2.Правило 2. Вепольные системы имеют тенденции переходить в системы фепольные, т.е. системы с магнитным полем и ферромагнитным веществом, взятым в виде порошка.

3.Правило 3. Чтобы разрушить ненужный или вредный веполь, между двумя имеющимися веществами должно быть введено третье, являющееся видоизменением одного из двух данных веществ.

4.Правило 4. Вепольные системы имеют тенденцию к развитию В₂ в самостоятельный веполь. Такие веполи называются цепными.

5.Правило 5. Если в задаче дан веполь с полем П₁, а на выходе нужно получить поле П₂, то название нужного физического эффекта можно узнать, соединив название полей П₁ и П₂.

В работе «Анализ процессов»[13] описываются закономерности развития процессов в виде своеобразных вепольных формул, которые изменяются во времени. Это тыла первая и, насколько известно автору, единственная серьезная работа по использованию вепольного анализа для анализа и синтеза процессов.

В системе 28 стандартов[14] впервые была показана тенденция развития веполей. Она представляла собой цепочку:

Невепольная системаàСинтез вепольных систем (вепольная система→разделение вещества на две части→оптимальный режим→максимальный режим)àПреобразование вепольных систем (увеличение степени дробления→использование магнитного поля→динамизация вепольных систем→пространственная структура)àСинтез сложных вепольных систем (цепной веполь→двойной веполь)à Переход к фепольным системам (фепольные частицы→феполь на внешней среде).

В работе [7] эта тенденция была дополнена:

1.Цепочкой дробления

2.Сложным веполем в группе «Синтез сложных вепольных систем»

3.«Переходом к более управляемым полям».

Цепочкой дробления представляет собой переход от твердой монолитной системы к полностью гибкому (эластичному) объекту, объект делится на отдельные части, не связанные между собой или связанные с помощью какого-либо поля (например, магнитного), измельчения каждой части вплоть до получения мелкодисперсного порошка (объект порошкообразный), гель, жидкость, аэрозоль, газ, поле. На новом витке развития система вновь становится монолитной. Промежуточное состояние в каждом из указанных переходов может занимать "пена" в твердом, жидком, газообразном и прочих видах. Кроме того, возможна комбинация из указанных состояний в любом сочетании.

Сложный веполь (соединение цепного и двойного веполей).

«Переход к более управляемым полям». В веполях должны использоваться всея последовательность полей с тенденцией увеличения степени управляемости полей. Переход от гравитационного к механическому, температурному, акустическому, магнитному, электрическому, электромагнитному (весь сектор частот), оптическому, химическому, биологическому.

Эта тенденция была полностью изложена в работе [8].

Невепольная система. Синтез вепольных систем {вепольная система→разделение вещества на две части→оптимальный режим→максимальный режим}Преобразование вепольных систем {увеличение степени дробления: [твердая монолитная система→полностью гибкий (эластичный) объект→объект делится на отдельные части, не связанные между собой или связанные с помощью какого-либо поля (например, магнитного)→измельчение каждой части вплоть до получения мелкодисперсного порошка (объект порошкообразный)→гель→жидкость→аэрозоль→газ→поле]→динамизация вепольных систем→пространственная структура}àСинтез сложных вепольных систем {цепной веполь→двойной веполь→сложный веполь}àПереход к более управляемым полям {гравитационное → механическое → температурное → акустическое →магнитное→ электрическое →электромагнитное →оптическое →химическое → биологическое}.

1980

В книге «Крылья для Икара»[15] нет изменений по сравнению с предыдущей работой.

В книге «Современные методы научно-технического творчества»[16] дано несколько другое определение веполя. «Веполь – минимально управляемая техническая система, состоящая из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия. Взаимодействующие объекты будем называть веществами и обозначать В₁ и В₂, а энергию их взаимодействия – полем и обозначать П».

1981

В работе [10] детализирована цепочка использования более управляемых полей. Опишем ее: «Гравитационное поле может или увеличить или уменьшить силу тяжести (для увеличения силы тяжести могут использоваться дополнительный объект, набегающий поток и обратное крыло, вакуум, магнитное поле и т.д.; для уменьшения силы тяжести могут использоваться Архимедова сила, например, воздушный шар, поток и крыло, реактивная сила, например, воздушная подушка, магнитное поле и т.д.). Механическое поле представляет собой цепочку: инерция, трение (покоя, сухое, качения, жидкое, воздушная подушка, магнитная подушка), давление (повышенное: пневматическое, гидравлическое, сжатие; пониженное: разряжение, кавитация, растяжение), перемещение (линейное, вращение - центробежные силы), колебание (вибрация, акустические колебания: инфразвук, слышимый звук, ультразвук), удар. Температурное поле: тепломассообмен, тепловое расширение, фазовые переходы, тепловые трубы. Электромагнитное поле: магнитное (постоянное, переменное – линейное, вращающее, импульсное), рентгеновское и гамма- излучения, радио диапазон, электрическое (постоянное, переменное, импульсное), взаимодействие электрического и магнитного полей (сила Лоренца), оптическое».

 

Литература

 

1.Альтшуллер Г., Гаджиев Ч., Фликштейн И. Введение в вепольный анализ. – Баку, ОЛМИ, 1973, 26 с. http://triz-summit.ru/ru/205253/203840/204767/204769/ 

2.Альтшуллер Г. Вепольный анализ. Методические указания. – Баку, ОЛМИ, 1973, 23 с.

3.Альтшуллер Г., Фликштейн И. К решению задач вепольным анализом. – Баку, ОЛМИ, 1973, 4 с. (12.12.1973).

4.Альтшуллер Г. Основные идеи вепольного анализа. Конспект лекций. Материалы для преподавателей методики изобретательства. – Баку, ОЛМИ, 1974, 12 с.

5.Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. – М.: Сов. радио, 1979, 184 с.

6.Злотин Б. Л. Анализ процессов. – Л., 1979. (рукопись).

7.Петров В. М. Сравнительный анализ системы стандартов 28 и группы 18. Материалы для преподавателей и разработчиков. – Л., 1979. – 2 с. (рукопись).

8.Петров В. М. Тенденция развития вепольных систем. – Л., 1979. – 2 с. (рукопись).

9.Альтшуллер Г. С., Селюцкий А. Б. Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи. Петрозаводск: Карелия, 1980. – 224 с.

10.Петров В. М. Сравнительный анализ систем 50 и 28 стандартов. Материалы для преподавателей и разработчиков. – Л., 1981. – 3 с. (рукопись).

11.Викентьев И. Л. Электромагнитная технология. – Л., 1982. (рукопись).

12.Викентьев И. Л. Предлагаемые типы новых вепольных преобразований. К Петрозаводскому семинару-85 "ФСА и ТРИЗ: теория, практика, обучение". – Л., 1985, 4с. (рукопись).

13.Шмаков Б. В., Крикун П. Д., Щепетов Е. Г. Вепольный анализ технических систем. Учебное пособие по курсу "Теория решения изобретательских задач". –Челябинск, Челябинский политехнический институт, 1985, 58 с.

14.Альтшуллер Г. С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. – Новосибирск: Наука, 1986, 209 с.

15.Петров В. М. Тенденции развития вепольных систем. – Л. 1986.

16.Петров В. М., Злотина Э. С. Теория решения изобретательских задач - основа прогнозирования развития технических систем. – Л.: Квант, – Прага: ЧДНТО, 1989, 92 с.

17.Петров В. М. Гравиполи. –Л.:1989, 46 с. (рукопись).

18.Петров В. Гравиполи. – Тель-Авив, 1991, 66 с.

19.Петров В. М., Злотина Э. С. Теория решения изобретательских задач. Учебник. – Л., 1990, 425 с. (рукопись подготовлена для издательства "Машиностроение").

20.Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач) / Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филитов. – Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. – 381 с.

21.Саламатов Ю. П. Как стать изобретателем: 50 часов творчества: Кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1990. - 240 с.

22. Петров В., Злотина Э. Структурный вещественно-полевой анализ. – Тель-Авив, 1999. http://www.trizland.com/trizba/pdf-books/vepol.pdf

23. Livonov P., Petrov V. TRIZ Innovationstechnologie. Produktentwicklung und Problemlosung. Handbuch. – Hanover: TriSolver Consulting, 2002, 302 Seiten  ISBN 3-935972-02-9.