Критерии и законы развития техники

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Братский государственный университет»

Кафедра «Подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и

оборудования»

Реферат

Критерии и законы развития техники

Выполнил: А.Ю. Николаев

Проверил к.т.н., доцент В.Б. Кашуба

Братск 2024



Содержание

Введение

1. Что такое ТРИЗ - понятие, принципы, этапы, постулаты, идеи, цели, приёмы и задачи

1.1 Понятие и определение ТРИЗ

1.2 ТРИЗ -принципы, этапы, постулаты, идеи, цели, приёмы и задачи

2. Критерии и законы развития техники

2.1 Законы развития технических систем «Статика», «Кинематика» и «Динамика»

Заключение16

Список использованных источников



Введение

ТРИЗ -это теория решения изобретательских задач, разработанная советским учёным, инженером и писателем-фантастом Генрихом Альтшуллером.

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) - наука, позволяющая не только выявлять и решать творческие задачи в любой области знаний, но и развивать творческое (изобретательское) мышление, развивать качества творческой личности. Не редко в основе решения задачи лежит на первый взгляд «дикая» идея. ТРИЗ дает возможность человеку не только быть готовым к таким идеям, но и получать их.

Суть ТРИЗ - найти нестандартное и оптимальное решение проблемы минимальными усилиями.

Принципы ТРИЗ:

- принцип объективности законов развития системы;

- принцип противоречия;

- принцип идеальности;

- принцип конкретности.

Идеальный конечный результат - это ситуация, при которой нужное действие будет выполняться без затрат или потерь и с помощью внутренних ресурсов системы.

Приёмы решений по ТРИЗ:

- принцип дробления (сегментации);

- принцип копирования.

ТРИЗ развивает творческое мышление и помогает находить нестандартные ответы в технической, маркетинговой и управленческой сфере.

Цель данной работы состоит в изучении основного инструмента ТРИЗ, основных понятий и определений, так же категорий и законов развития техники.

1. Что такое ТРИЗ - понятие, принципы, этапы, постулаты, идеи, цели, приёмы и задачи

1.1 Понятие и определение ТРИЗ

Аббревиатура ТРИЗ появилась в середине прошлого века - еще в Советском Союзе. Она расшифровывается как «Теория решения изобретательских задач» и до сих пор считается крайне противоречивой, неоднозначной, но при этом нередко очень эффективной методикой. Рассмотрим подробнее, что такое ТРИЗ, что лежит в основе этой теории и почему она до сих активно применяется, причем по всему миру и в самых крупных корпорациях.

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) - это система знаний об изобретательстве и набор творческих методов решения сложных задач. ТРИЗ помогает усовершенствовать имеющееся или создавать новое путем нахождения и разрешения противоречий.

Сегодня это уже не только теория, но и особое мировоззрение. Для ТРИЗовцев не существует неразрешимых задач, есть только такие проблемы, для которых идеальное решение еще не найдено.

В середине XX века советский инженер Генрих Альтшуллер, известный еще и как писатель-фантаст Генрих Альтов, начал изучать способы и приемы, используемые изобретателями. Для этого он проанализировал десятки тысяч патентов, выделяя закономерности в решении задач и генерации идей.

Составив список из 40 приемов, автор создал алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) и начал продвигать свою теорию в массы. В течение последующих 50 лет он сам проводил занятия и практические семинары по ТРИЗ, а теперь этим занимаются сотни его последователей по всему миру.



1.2 ТРИЗ - принципы, этапы, постулаты, идеи, цели, приёмы и задачи

Довольно продолжительное время в процессе решения каких-либо задач применялся единственный метод - метод проб и ошибок. Более того, этот инструмент и сегодня используется повсеместно, несмотря на то, что уже давно придумано много новых способов быстро и качественно находить решения любой нестандартной задачи.

Среди прочих можно выделить наиболее популярные инструменты - это синектика, метод контрольных вопросов, мозговой штурм, морфологический анализ и метод каталога. В основе перечисленных инструментов лежит перебор всех возможных вариантов с целью выбора оптимального.

Но введение в ТРИЗ, разбор основных понятий и подходов, позволило посмотреть на решение задачи совершенно под иным углом.

Принципы, лежащие в основе ТРИЗ

1. Объективность законов развития систем. Все в мире подчиняется своим законам. Эти законы изменяются в результате смены поколений, жизненных условий и прочих факторов. В результате идеально правильным решением задачи станет то, которое наиболее точно соответствует объективному закону современного мира.

2. Противоречия. В основе любой задачи лежат противоречия, в противном случае решение лежало бы на поверхности. Теория предлагает такие инструменты, которые устраняют существующие противоречия.

3. Конкретность. Каждая ситуация находится в определенных условиях, которые могут упрощать, а могут усложнять ее разрешение. Это внутренние ресурсы - те, на которых, собственно, построена система. И внешние ресурсы - то, в какой ситуации, в какой среде оказалась система в данный момент времени. Идеальное решение - это учет всех конкретных особенностей в данном случае.

Это основные постулаты ТРИЗ, которые раскрывают всю суть теории.

Основные этапы ТРИЗ

Человек, занимающийся изучением данной теории и внедряющий ее в жизнь кардинально меняет свое мышление.

Первоначально сформированный базовый слой - это те знания и умения, которые уже присутствуют у человека. Но, как показывает практика, для решения нестандартных задач этого часто бывает недостаточно. ТРИЗ помогает технологизировать мышление, заставляет его искать и выдавать множество вариантов разрешения сложнейших противоречий.

Важно понимать, что необходимые ресурсы есть в каждом, нужно просто научиться их правильно использовать, опираясь на инструменты ТРИЗ.

На следующем этапе появляется понимание, что важно не количество предлагаемых решений, а их качество. Пройдя все ступени решения задачи отпадает необходимость в выборе наиболее удачного варианта. Вы приходите к идеальному конечному результату (ИКР).

Основные идеи ТРИЗ - найти идеальное решение с минимальными затратами.

Например, на шарикоподшипниковом заводе возникла необходимость проверки качества формы шариков. Была создана заявка в фирму, занимающуюся специализированным оборудованием. В ответ на заявку завод получил многомиллионный счет. Человек, занимавшийся решением задач при помощи ТРИЗ предложил сбрасывать шарики с определенной высоты. Шарик правильной формы подпрыгивал на определенную высоту и падал по заданной траектории, попадая в емкость. Дефектные же шары в эту емкость не попадали, так как, либо не прыгали так высоко, либо отскакивали в другую сторону. Это решение обошлось заводу в считанные копейки.

Цель ТРИЗ

Основная цель ТРИЗ, она же и основная задача ТРИЗ - это вычленение и применение правил, закономерностей и характера развития технических и бизнес систем. Теория способна развить и организовать творческий потенциал человека таким образом, чтобы он работал на саморазвитие и поиск решения задач в различных областях его жизни.

ТРИЗ - уникальный инструмент для:

- поиска нетривиальных идей;

- выявления и решения многих творческих проблем;

- выбора перспективных направлений развития техники, технологии и снижения затрат на их разработку и производство;

- развития творческого мышления;

- формирования творческой личности и коллективов.

Важно отметить, по высказываниям «мастеров», контрольные вопросы ТРИЗ - это наука про скрытые от обычного человека свойства мира вещей и сценарии их изменений. Знание о них позволяет вовремя модифицировать свой товар, чтобы он стал чуть лучше, чем у конкурентов. Идти на шаг впереди в условиях плохой видимости можно, если у вас есть что-то похожее на прибор ночного видения, которым является ТРИЗ.

Этой аллегорией объясняется ценность ТРИЗ для владельцев, руководителей компаний, бизнес-ангелов, инвесторов. А для обычных пользователей - это самый надежный из известных социальных лифтов и способов создания новых доходов. Составные части классической ТРИЗ представлены на рисунке 1.

Основные постулаты ТРИЗ [1]:

- техника, ее объекты развиваются по объективно существующим законам;

- законы развития технических объектов познаваемы и могут использоваться для сознательного поиска новых технических решений;

- процесс поиска нового решения можно описать в виде после довательности мыслительных действий.



Рисунок 1 - Составные части ТРИЗ

решение изобретательская задача творческий

Наиболее мощным инструментом совершенствования существующих и синтеза новых ТС в ТРИЗ служат алгоритмы решения изобретательских задач (АРИЗ) и система стандартов на решение изобретательских задач.

Теоретический фундамент ТРИЗ - законы развития ТС (ЗРТС). ЗРТС в ТРИЗ выведены путем анализа больших массивов патентной информации (десятки тысяч патентов и авторских свидетельств на изобретения).

Важнейшие понятия ТРИЗ:

- техническое решение, изобретение;

- техническая система (ТС), подсистема, надсистема;

- изобретательская ситуация (ИС);

- техническое противоречие (ТП);

- физическое противоречие (ФП);

- идеальный конечный результат (ИКР);

- типовые приемы устранения ТП и ФП;

- вещественные и полевые ресурсы (ВПР);

- алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ).

Особое значение в ТРИЗ имеет постоянно пополняемый информационный фонд: указатели применения технологических (физических, химических, геометрических и др.) эффектов, типовые приемы устранения технических и физических противоречий и банк примеров их использования.

Системный подход в ТРИЗ требует обязательное выявления целей, потребностей, функций, принципа действий и систем [2].

Современный специалист весьма часто сталкивается с ситуациями, в которых приходится, с одной стороны, учитывать тенденции технического прогресса отрасли, но и, с другой стороны, - устранять негативные последствия использования устаревших конструкций, устройств и целых технологий.

Системный подход - это попытка найти некоторые специфические методы, способные помочь решению всё усложняющегося комплекса проблем, с которыми инженеру приходится сталкиваться на этом пути.

Системные исследования в последние годы получили широкое развитие в самых различных сферах человеческой деятельности. Существуют многочисленные попытки сформулировать, что такое системный подход, системотехника, общая теория систем, дать этим терминам четкое определение. Разные авторы, однако, используя эти понятия при анализе интересующего их круга проблем, вкладывают в них неодинаковый смысл, и поэтому в настоящее время общепринятой трактовки данных терминов не существует.



2. Критерии и законы развития техники

2.1 Законы развития технических систем «Статика», «Кинематика» и «Динамика»

Законы развития технических систем - это комплексы статистически достоверных линий развития, описывающих закономерный последовательный переход систем из одного конкретного состояния в другое и справедливых для всех технических систем или их больших классов.

ЗРТС носят статистический характер, т.е. не обязательны к выполнению. Они являются внешним проявлением своего рода естественного отбора, который идет в мире техники. Действительно, технические системы конкурируют между собой за области применения, как биологические системы - за экологические ниши (есть и другие виды конкуренции - например, военные системы вступают между собой во взаимодействие типа "хищник - жертва").

В конкурентной борьбе побеждают те системы, которые лучше других удовлетворяют требованиям общества. Эти требования, в общем, сводятся к одному: работать как можно лучше, а потреблять ресурсов и производить нежелательных отходов как можно меньше (более подробно об этом будет сказано при описании Закона повышения идеальности). Поскольку самые различные ТС сталкиваются примерно с одними и теми же проблемами, то и методы их решения, в общем, стереотипны. Так вот, ЗРТС как раз и являются хорошо систематизированным списком таких типовых "выигрышных" ходов, благодаря которым системы-победительницы завоевывают и удерживают первенство. Поэтому, хотя следовать этим законам и не обязательно, но очень и очень желательно (если, конечно, не ставить перед собой задачу обеспечить преимущество системам-конкурентам) [1].

Закон развития технической системы (ЗРТС) - это существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между элементами внутри системы и с внешней средой в процессе прогрессивного развития, перехода системы от одного состояния к другому с целью увеличения ее полезной функциональности.

Г. С. Альтшуллер открытые законы разделил на три раздела «Статику», «Кинематику», «Динамику». Названия эти условны и не имеют прямого отношения к физике

"Статика" - законы, которые определяют начало жизни технических систем. Любая техническая система, возникающая в результате синтеза в единое целое отдельных частей, дает жизнеспособную систему. Существуют, по крайней мере, три закона, выполнение которых необходимо для того, чтобы система оказалась жизнеспособной.

Закон полноты частей системы.

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы [1].

Каждая техническая система должна включать четыре основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления. Смысл закона заключается в том, что для синтеза технической системы необходимо наличие этих четырех частей и их минимальная пригодность к выполнению функций системы, ибо сама по себе работоспособная часть системы может оказаться неработоспособной в составе той или иной технической системы. Например, двигатель внутреннего сгорания, сам по себе работоспособный, оказывается неработоспособным, если его использовать в качестве подводного двигателя подводной лодки.

Закон можно пояснить так: техническая система жизнеспособна в том случае, если все ее части не имеют "двоек", причем "оценки" ставятся по качеству работы данной части в составе системы. Если хотя бы одна из частей оценена "двойкой", система нежизнеспособна даже при наличии "пятерок" у других частей. Аналогичный закон применительно к биологическим системам был сформулирован Либихом еще в середине 19-ого века ("закон минимума").

Из закона вытекает очень важное следствие.

Чтобы техническая система была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой. "Быть управляемой" -- значит менять свойства так, как это надо тому, кто управляет.

Закон "энергетической проводимости" системы.

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы.

Любая техническая система является преобразователем энергии. Отсюда очевидная необходимость передачи энергии от двигателя через трансмиссию к рабочему органу.

Передача энергии от одной части системы к другой может быть вещественной (например, вал, шестерни, рычаги и т.д.), полевой (например, магнитное поле) и вещественно-полевой (например, передача энергии потоком заряженных частиц). Многие изобретательские задачи сводятся к подбору того или иного вида передачи, наиболее эффективного в заданных условиях.

Важное значение имеет следствие из закона.

Чтобы часть технической системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между частью и органами управления [2].

Закон согласования ритмики частей системы.

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.

Хорошо работают, а значит, и жизнеспособны только системы, в которых вид колебаний подобран так, что части системы не мешают друг другу и наилучшим способом выполняют полезную функцию.

К "кинематике" относятся законы, определяющие развитие технических систем независимо от конкретных технических и физических факторов, обусловливающих это развитие.

Закон увеличения степени идеальности системы.

Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.

Идеальная техническая система - это система, вес, объем и площадь которой стремятся к нулю, хотя ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Иначе говоря, идеальная система -- это когда системы нет, а функция ее сохраняется и выполняется.

Несмотря на очевидность понятия "идеальная техническая система", существует определенный парадокс: реальные системы становятся все более крупноразмерными и тяжелыми. Увеличиваются размеры и вес самолетов, танкеров, автомобилей и т.д. Парадокс этот объясняется тем, что высвобожденные при совершенствовании системы резервы направляются на увеличение ее размеров и, главное, повышение рабочих параметров. Первые автомобили имели скорость 15-20 км/ч. Если бы эта скорость не увеличивалась, постепенно появились бы автомобили, намного более легкие и компактные с той же прочностью и комфортабельностью. Однако каждое усовершенствование в автомобиле (использование более прочных материалов, повышение КПД двигателя и т.д.) направлялось на увеличение скорости автомобиля и того, что "обслуживает" эту скорость (мощная тормозная система, прочный кузов, усиленная амортизация). Чтобы наглядно увидеть возрастание степени идеальности автомобиля, надо сравнить современный автомобиль со старым рекордным автомобилем, имевшим ту же скорость (на той же дистанции).

Видимый вторичный процесс (рост скорости, мощностей, тоннажа и т.д.) маскирует первичный процесс увеличения степени идеальности технической системы. Но при решении изобретательских задач необходимо ориентироваться именно на увеличение степени идеальности - это надежный критерий для корректировки задачи и оценки полученного ответа.

Закон неравномерности развития частей системы.

Развитие частей системы идет неравномерно; чем сложнее система, тем не равномернее развитие ее частей.

Неравномерность развития частей системы является причиной возникновения технических и физических противоречий и, следовательно, изобретательских задач. Например, когда начался быстрый рост тоннажа грузовых судов, мощность двигателей быстро увеличилась, а средства торможения остались без изменения. В результате возникла задача: как затормозить, скажем, танкер водоизмещением 200 тыс. тонн. Задача эта до сих пор не имеет эффективного решения: от начала торможения до полной остановки крупные корабли успевают пройти несколько миль…

Закон перехода в надсистему.

Исчерпав возможности развития, система включается в надсистему в качестве одной из частей; при этом дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы.

Один из путей такого перехода: технические системы объединяются с образованием биполисистемы. Объединение систем в надсистему (НС) "выгодно" для технической системы [3]:

- часть функций передается в надсистему (например, ремонт телевизоров в одной мастерской);

- часть подсистем выводятся из технической системы, объединившись в одну становятся частью надсистемы (коллективная антенна вместо десятков индивидуальных);

- у объединенных в надсистеме технических систем появляются новые функции и свойства.

"Динамика" включает законы, отражающие развитие современных технических систем под действием конкретных технических и физических факторов.

Законы "статики" и "кинематики" универсальны, - они справедливы во все времена и не только применительно к техническим системам, но и к любым системам вообще (биологическим и т.д.). "Динамика" отражает главные тенденции развития технических систем именно в наше время.

Закон перехода с макроуровня на микроуровень.

Развитие рабочих органов системы идет сначала на макро-, а затем на микроуровне.

В большинстве современных технических систем рабочими органами являются "железки", например, винты самолета, колеса автомобиля, резцы токарного станка, ковш экскаватора и т.д. Возможно развитие таких рабочих органов в пределах макроуровня: "железки" остаются "железками", но становятся более совершенными. Однако неизбежно наступает момент, когда дальнейшее развитие на макроуровне оказывается невозможным [2].

Переход с макро- на микроуровень - одна из главных (если не самая главная) тенденций развития современных технических систем.

Закон увеличения степени вепольности.

Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности.

Смысл этого закона заключается в том, что невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах развитие идет в направлении перехода от механических полей к электромагнитным; увеличение степени дисперсности веществ, числа связей между элементами и отзывчивости системы.



Заключение

Итак, в результате проведенного исследования можно сделать вывод, что законы развития технических систем - это комплексы статистически достоверных линий развития, описывающих закономерный последовательный переход систем из одного конкретного состояния в другое и справедливых для всех технических систем или их больших классов.

Закон развития технических систем - это существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между элементами внутри системы и с внешней средой в процессе прогрессивного развития, то есть перехода системы от одного состояния к другому с целью увеличения ее полезной функции.

Законы выявляются при анализе больших групп фактов (изобретения из патентного фонда, историко-технические исследования). Однако в технике законы действуют как стихийная сила и никогда нет уверенности, что в отобранную группу фактов (малый осколок действительности) попали устойчивые, не случайные и существенные системные отношения. Поэтому познание законов вынужденно идет методом последовательного приближения: отбор сильных изобретений (технических решений), выявление приемов разрешения технических противоречий, выделение устойчивых сочетаний приемов и физэффектов, а затем стандартных шагов в развитии технических систем. На всех этапах исследования невозможно исключить субъективные факторы (вкусовой подход, индивидуальность оценки, отсутствие количественных критериев).

Единственный всеобъемлющий качественный критерий прогрессивности изменений в развитии любой технической системы - идеальность.



Список использованных источников

1. Альтшуллер, Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач / Г.С. Альтшуллер. - 2-е изд., доп. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1991. - 225 с.

2. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. - М.: Московский рабочий. - 1969 (1-е изд.); 1973 (2-е изд.).

3. Сапрыкин Д.Л. Инженерное образование в России: История, концепция, перспектива // Высшее образование в России. № 3, 2015

4. Умаржанов, А. А. Использование современной теории решения изобретательских задач для разработки эффективных инженерных конструкций / А. А. Умаржанов, Б. Х. Абдуллозода // Современные наукоемкие технологии. -- 2019. -- № 6. -- С. 217-222.

5. Хомутский, Д. Ю. Применение инструментов ТРИЗ в инновационных процессах промышленного предприятия / Д. Ю. Хомутский, Г. С. Андреев // Генеральный директор. Управление промышленным предприятием. -- 2019. -- № 6 -- С. 22-27.

Размещено на Allbest.ru

...