أحد المتطلبات الأساسية لـ TRIZ هو وجود قوانين موضوعية لتطوير وتشغيل الأنظمة ، والتي يمكن على أساسها بناء الحلول المبتكرة. وبعبارة أخرى ، العديد من التقنية والإنتاجية والاقتصادية و الأنظمة الاجتماعيةتطوير وفقا لنفس القواعد والمبادئ. اكتشفهم GS Altshuller من خلال دراسة صندوق براءات الاختراع وتحليل طرق تطوير التكنولوجيا وتحسينها بمرور الوقت. أصبحت النتائج المنشورة في كتابي "Life Lines" للأنظمة التقنية "و" On the Laws of Development of Technical Systems "، والتي تم دمجها لاحقًا في العمل" الإبداع كعلم دقيق "، أساسًا لنظرية تطوير الأنظمة التقنية (TRTS).
ندعوك في هذا الدرس للتعرف على هذه القوانين مدعومة بأمثلة. يشغلون المكانة الرئيسية في منهج TRIZ ، حيث يتم الكشف عنها وتفصيلها في قواعد تطبيقها ، في المعايير ، ومبادئ حل النزاعات ، وتحليل Su-Field و ARIZ.
قانون تطوير النظام التقني (ZTSS) هو علاقة أساسية ومستقرة ومتكررة بين العناصر داخل النظام ومع البيئة الخارجية في عملية التطوير التدريجي ، وانتقال النظام من حالة إلى أخرى من أجل زيادة وظائفه المفيدة.
قسم GS Altshuller القوانين المفتوحة إلى ثلاثة أقسام هي "الإحصائيات" و "الحركية" و "الديناميكيات". هذه الأسماء عشوائية وليس لها علاقة مباشرة بالفيزياء. ولكن من الممكن تتبع ارتباط هذه المجموعات بنموذج "بداية تطور الحياة والموت" وفقًا لقانون تطوير الأنظمة التقنية على شكل حرف S ، والذي اقترحه المؤلف للحصول على صورة كاملة لتطور العمليات في التكنولوجيا. يتم تصويره على أنه منحنى لوجستي يوضح معدل التطور الذي يتغير بمرور الوقت. هناك ثلاث مراحل:
1. "الطفولة".على وجه التحديد في التكنولوجيا ، هذه عملية طويلة لتصميم النظام ، وتحسينه ، وإنتاج نموذج أولي ، والتحضير للإنتاج التسلسلي. بالمعنى الشامل ، ترتبط المرحلة بقوانين "Static" - مجموعة توحدها معايير قابلية الأنظمة التقنية الناشئة (TS). تكلم لغة بسيطةبفضل هذه القوانين يمكن إعطاء إجابة لسؤالين: هل سيعيش النظام الذي تم إنشاؤه ويعمل؟ ما الذي يجب القيام به لكي يعيش ويعمل؟
2. "ازدهار".مرحلة التحسين السريع للنظام وتشكيله كوحدة قوية ومنتجة. يرتبط بالمجموعة التالية من القوانين - "الحركية" ، التي تصف اتجاهات تطوير الأنظمة التقنية ، بغض النظر عن الآليات التقنية والفيزيائية المحددة. بالمعنى الحرفي ، هذا يعني تلك التغييرات التي يجب أن تحدث في النظام حتى يفي بالمتطلبات المتزايدة له.
3. "الشيخوخة".من وقت ما فصاعدًا ، يتباطأ تطوير النظام ويتوقف تمامًا لاحقًا. هذا يرجع إلى قوانين "الديناميكيات" ، التي تميز تطوير السيارة في ظل ظروف عمل عوامل فنية وفيزيائية محددة. "الديناميكيات" هي عكس "الحركية" - قوانين هذه المجموعة تحدد فقط التغييرات الممكنةالتي يمكن ارتكابها في ظل هذه الظروف. عندما يتم استنفاد إمكانيات التحسين ، يتم استبدال النظام القديم بنظام جديد ، وتتكرر الدورة بأكملها.
قوانين المجموعتين الأوليين - "Static" و "Kinematics" - عالمية بطبيعتها. إنها تعمل في أي عصر وهي قابلة للتطبيق ليس فقط على الأنظمة التقنية ، ولكن أيضًا على النظم البيولوجية والاجتماعية ، إلخ. "الديناميكيات" ، وفقًا لألتشولر ، تتحدث عن الاتجاهات الرئيسية في عمل الأنظمة في عصرنا.
كمثال على تشغيل مجمع هذه القوانين في التكنولوجيا ، يمكن للمرء أن يتذكر تطوير مثل هذا النظام التقني مثل أسطول التجديف. تطورت من قوارب صغيرة مزودة بزوج من المجاديف إلى سفن حربية كبيرة ، حيث وُضعت مئات المجاديف في عدة صفوف ، مما أفسح المجال أمام السفن الشراعية نتيجة لذلك. اجتماعيا وتاريخيا ، من الأمثلة على نظام على شكل حرف S ولادة وازدهار وانحطاط الديمقراطية الأثينية.
تعرف قوانين "Static" في TRIZ المرحلة الأوليةعمل نظام تقني ، بداية "حياته" ، تحديد الشروط اللازمة لذلك. يخبرنا "نظام" الفئة ذاته عن الكل ، المكون من أجزاء. يبدأ النظام التقني ، مثل أي نظام آخر ، حياته نتيجة لتوليف المكونات الفردية. لكن ليس كل مجموعة من هذا القبيل توفر وسيلة قابلة للتطبيق. توضح قوانين المجموعة "الثابتة" فقط المتطلبات الأساسية التي يجب استيفاءها حتى يعمل النظام بنجاح.
القانون 1. قانون اكتمال أجزاء من النظام.الشرط الضروري للصلاحية الأساسية للنظام التقني هو وجود الأجزاء الرئيسية من النظام وأدنى مستوى من أدائها.
هناك أربعة أجزاء رئيسية: المحرك وناقل الحركة وجسم العمل والتحكم. لضمان صلاحية النظام ، لا يلزم فقط هذه الأجزاء ، ولكن أيضًا ملاءمتها لأداء وظائف السيارة. بمعنى آخر ، يجب أن تكون هذه المكونات قابلة للتشغيل ليس فقط بشكل فردي ، ولكن أيضًا في النظام. المثال الكلاسيكي هو محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل من تلقاء نفسه ، ويعمل في مركبة مثل سيارة الركاب ، ولكنه غير مناسب للاستخدام في الغواصة.
الاستنتاج يأتي من قانون اكتمال أجزاء النظام: لكي يكون النظام قابلاً للتحكم ، من الضروري أن يكون أحد أجزائه قابلاً للتحكم. تعني القدرة على التحكم القدرة على تغيير الخصائص اعتمادًا على المهام المقصودة. تم توضيح هذه النتيجة بشكل جيد من خلال مثال من كتاب يو بي سالاماتوف "نظام قوانين تطور التكنولوجيا": بالون، والتي يمكن التحكم فيها باستخدام صمام وصابورة.
تمت صياغة قانون مشابه في عام 1840 بواسطة J. von Liebig للأنظمة البيولوجية.
القانون 2. قانون "موصلية الطاقة" للنظام.الشرط الضروري للصلاحية الأساسية لأي نظام تقني هو مرور الطاقة عبر جميع أجزاء النظام.
أي نظام تقني هو محول طاقة. ومن هنا تأتي الحاجة الواضحة لنقل الطاقة من المحرك عبر ناقل الحركة إلى جسم العمل. إذا كان جزء من السيارة لا يتلقى الطاقة ، فلن يعمل النظام بأكمله. الشرط الرئيسي لكفاءة نظام تقني من حيث توصيل الطاقة هو المساواة في قدرات أجزاء النظام لاستقبال ونقل الطاقة.
الاستنتاج يأتي من قانون "توصيل الطاقة": من أجل التحكم في جزء من نظام تقني ، من الضروري ضمان توصيل الطاقة بين هذا الجزء والهيئات الإدارية. هذا القانون الإحصائي هو أيضًا الأساس لتعريف 3 قواعد لتوصيل الطاقة للنظام:
القانون 3. قانون تنسيق إيقاع أجزاء من النظام.الشرط الضروري للصلاحية الأساسية لنظام تقني هو تنسيق الإيقاع (تردد الاهتزاز ، الدورية) لجميع أجزاء النظام.
يعتقد المنظر TRIZ A.V. Trigub أنه من أجل القضاء على الظواهر الضارة أو تعزيزها خصائص مفيدةالنظام التقني ، من الضروري تنسيق أو عدم تطابق ترددات الاهتزاز لجميع الأنظمة الفرعية في النظام الفني والأنظمة الخارجية. بعبارات بسيطة ، من المهم لاستمرارية النظام ألا تعمل الأجزاء الفردية معًا فحسب ، بل لا تتداخل أيضًا مع بعضها البعض في أداء وظيفة مفيدة.
يمكن تتبع هذا القانون في مثال تاريخ إنشاء منشأة لتكسير حصوات الكلى. يقوم هذا الجهاز بسحق الحجارة باستخدام حزمة الموجات فوق الصوتية المستهدفة بحيث يتم إزالتها لاحقًا بطريقة طبيعية. لكن في البداية ، من أجل تدمير الحجر ، كانت هناك حاجة إلى قوة عالية من الموجات فوق الصوتية ، والتي لم تؤثر عليها فحسب ، بل أثرت أيضًا على الأنسجة المحيطة. جاء القرار بعد مطابقة تردد الموجات فوق الصوتية مع تردد اهتزاز الحجارة. تسبب هذا في حدوث صدى ، مما أدى إلى تدمير الحجارة ، مما أدى إلى انخفاض قوة الشعاع.
تتعامل مجموعة قوانين "الحركة الحركية" في TRIZ مع الأنظمة التي تم تشكيلها بالفعل والتي تمر بمرحلة تكوينها. الشرط ، كما ذكر أعلاه ، يكمن في حقيقة أن هذه القوانين تحدد تطور TS ، بغض النظر عن العوامل التقنية والفيزيائية المحددة التي تحددها.
القانون 4. قانون زيادة درجة مثالية النظام.إن تطوير جميع الأنظمة في اتجاه زيادة درجة المثالية.
بالمعنى الكلاسيكي ، فإن النظام المثالي هو نظام ، ووزن ، وحجم ، تميل مساحته إلى الصفر ، على الرغم من أن قدرته على أداء العمل لا تتناقص. بمعنى آخر ، يحدث هذا في حالة عدم وجود نظام ، ولكن يتم الحفاظ على وظيفته وتنفيذها. تسعى جميع المركبات لتحقيق الكمال ، ولكن هناك عدد قليل جدًا من المركبات المثالية. المثال هو ركوب الرمث ، عندما لا تكون السفينة مطلوبة للنقل ، ويتم تنفيذ وظيفة التسليم.
في الممارسة العملية ، يمكنك العثور على العديد من الأمثلة لتأكيد هذا القانون. تكمن الحالة المحدودة لإضفاء الطابع المثالي على التكنولوجيا في تقليلها (حتى الاختفاء) مع زيادة متزامنة في عدد الوظائف التي تؤديها. على سبيل المثال ، كانت القطارات الأولى أكبر من الآن ، وتم نقل ركاب وسلع أقل. بعد ذلك ، انخفضت الأبعاد ، وزادت السعة ، وبفضل ذلك أصبح من الممكن نقل كميات كبيرة من البضائع وزيادة حركة الركاب ، مما أدى أيضًا إلى انخفاض تكلفة النقل نفسها.
القانون 5. قانون التطور غير المتكافئ لأجزاء من النظام.تطور أجزاء من النظام غير متكافئ ؛ كلما كان النظام أكثر تعقيدًا ، زاد تفاوت تطوير أجزائه.
التطور غير المتكافئ لأجزاء من النظام هو سبب التناقضات التقنية والمادية ، وبالتالي المشاكل الابتكارية. نتيجة هذا القانون هي أنه عاجلاً أم آجلاً ، سيؤدي التغيير في أحد مكونات السيارة إلى إثارة تفاعل متسلسل للحلول التقنية التي ستؤدي إلى تغيير في الأجزاء المتبقية. يجد القانون تأكيده في الديناميكا الحرارية. لذلك ، وفقًا لمبدأ Onsager: القوة الدافعة لأي عملية هي ظهور عدم التجانس في النظام. في وقت أبكر بكثير مما ورد في TRIZ ، تم وصف هذا القانون في علم الأحياء: "في سياق التطور التدريجي ، يزداد التكيف المتبادل للأعضاء ، ويتم تنسيق التغييرات في أجزاء من الكائن الحي وتتراكم الارتباطات القيمة الإجمالية».
يعد تطوير تكنولوجيا السيارات مثالاً ممتازًا على عدالة القانون. قدمت المحركات الأولى سرعة منخفضة نسبيًا تتراوح بين 15 و 20 كم / ساعة وفقًا لمعايير اليوم. أدى تثبيت محركات أكثر قوة إلى زيادة السرعة ، مما أدى في النهاية إلى استبدال العجلات بعجلات أوسع ، مما يجعل الجسم من مواد أكثر متانة ، وما إلى ذلك.
القانون 6. قانون دفع تنمية هيئة العمل.من المرغوب فيه أن يكون الجسم العامل متقدمًا على بقية النظام في تطويره ، أي أنه يتمتع بدرجة أكبر من الديناميكية من حيث المادة أو الطاقة أو التنظيم.
يميز بعض الباحثين هذا القانون كقانون منفصل ، لكن العديد من الأعمال تشتقها بالاقتران مع قانون التطور غير المتكافئ لأجزاء من النظام. يبدو هذا النهج بالنسبة لنا أكثر عضوية ، وقد وضعنا كتلة فردية لهذا القانون فقط من أجل مزيد من البنية والوضوح.
معنى هذا القانون أنه يشير إلى خطأ شائع عندما ، من أجل زيادة فائدة الاختراع ، لم يتم تطوير هيئة عاملة ، ولكن أي هيئة أخرى ، على سبيل المثال ، إدارية (نقل). حالة محددة- لإنشاء هاتف ذكي متعدد الوظائف للألعاب ، لا تحتاج فقط إلى جعله مريحًا للإمساك بيدك وتجهيزه بشاشة كبيرة ، ولكن عليك أولاً وقبل كل شيء الاهتمام بمعالج قوي.
القانون 7. قانون الديناميكية.يجب أن تصبح الأنظمة الصلبة ديناميكية من أجل زيادة الكفاءة ، أي يجب أن تنتقل إلى هيكل أكثر مرونة وسرعة التغير وإلى نمط تشغيل يتكيف مع التغيرات في البيئة الخارجية.
هذا القانون عالمي وينعكس في العديد من المجالات. درجة الديناميكية - قدرة النظام على التكيف مع البيئة الخارجية - لا تمتلكها الأنظمة التقنية فقط. ذات مرة ، كان هذا التكيف يمر عبر الأنواع البيولوجية التي ظهرت من الماء إلى الأرض. تتغير النظم الاجتماعية أيضًا: المزيد والمزيد من الشركات تمارس العمل عن بُعد بدلاً من العمل المكتبي ، ويفضل العديد من الموظفين العمل الحر.
أمثلة من التكنولوجيا تؤكد هذا القانون، أيضا العديد. لقد غيرت الهواتف المحمولة مظهرها في غضون عقدين من الزمن. علاوة على ذلك ، لم تكن التغييرات كمية (انخفاض في الحجم) فحسب ، بل كانت نوعية أيضًا (زيادة في الوظائف ، حتى الانتقال إلى نظام فائق - الهواتف اللوحية). الأول شفرات الحلاقةكان لجيليت رأس ثابت ، والذي أصبح فيما بعد أكثر راحة في الحركة. مثال آخر: في الثلاثينيات. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم إنتاج الدبابات السريعة BT-5 ، والتي تحركت على الطرق الوعرة على المسارات ، وعندما ساروا على الطريق ، أسقطوها وساروا على عجلات.
القانون 8. قانون الانتقال إلى النظام الفائق.يمكن أن يستمر تطوير النظام الذي بلغ حده الأقصى على مستوى النظام الفائق.
عندما يكون تنشيط النظام مستحيلًا ، بمعنى آخر ، عندما يكون TS قد استنفد قدراته تمامًا ولا توجد طرق أخرى لتطويره ، ينتقل النظام إلى نظام فائق (NS). في ذلك ، تعمل كأحد الأجزاء ؛ بينما أبعد من ذلك التنمية جاريةبالفعل على مستوى النظام الفائق. لا يحدث الانتقال دائمًا وقد تتحول السيارة إلى ميتة ، على سبيل المثال ، حدث مع الأدوات الحجرية لعمالة الأشخاص الأوائل. قد لا ينتقل النظام إلى NN ، ولكنه يظل في حالة لا يمكن تحسينه فيها بشكل كبير ، ولكنه يظل قابلاً للتطبيق بسبب حاجة الأشخاص للقيام بذلك. مثال على مثل هذا النظام التقني هو الدراجة.
يمكن أن يكون أحد أشكال انتقال النظام إلى النظام الفائق هو إنشاء أنظمة ثنائية ومتعددة. ويسمى أيضًا قانون الانتقال "أحادي - ثنائي - بولي". هذه الأنظمة أكثر موثوقية ووظيفية بسبب الصفات المكتسبة نتيجة للتوليف. بعد المرور عبر المرحلتين الثنائية والمتعددة ، يحدث التخثر - إما القضاء على النظام (الفأس الحجري) ، لأنه قد خدم غرضه بالفعل ، أو انتقاله إلى نظام فائق. مثال كلاسيكي للتعبير: قلم رصاص (نظام أحادي) - قلم رصاص بممحاة في نهايته (نظام ثنائي) - أقلام رصاص متعددة الألوان (نظام متعدد) - قلم رصاص ببوصلة أو قلم (قابل للطي). أو ماكينة الحلاقة: بشفرة واحدة - بشفرتين - بثلاثة أو أكثر - شفرة اهتزازية.
هذا القانون ليس فقط القانون العام لتطوير الأنظمة ، المخطط الذي يتطور وفقًا له كل شيء ، ولكنه أيضًا قانون الطبيعة ، لأن تكافل الكائنات الحية لغرض البقاء معروف منذ زمن بعيد. كتأكيد: الأشنات (تكافل الفطريات والطحالب) ، المفصليات (سرطان البحر الناسك وشقائق النعمان) ، البشر (البكتيريا في المعدة).
"الديناميكيات" توحد قوانين تطوير خصائص TS المميزة لعصرنا وتحدد التغييرات المحتملة فيها في الظروف العلمية والتقنية لعصرنا.
القانون 9. قانون الانتقال من المستوى الكلي إلى المستوى الجزئي.يتم تطوير أجهزة العمل في النظام أولاً على المستوى الكلي ثم على المستوى الجزئي.
خلاصة القول هي أن أي TS يميل إلى الانتقال من المستوى الكلي إلى المستوى الجزئي من أجل تطوير وظائفه المفيدة. بعبارة أخرى ، هناك ميل في الأنظمة لوظيفة الجسم العامل للانتقال من العجلات والتروس والأعمدة وما إلى ذلك إلى الجزيئات والذرات والأيونات التي يمكن التحكم فيها بسهولة بواسطة الحقول. هذا هو أحد الاتجاهات الرئيسية في تطوير جميع الأنظمة التقنية الحديثة.
إن مفاهيم "المستوى الكلي" و "المستوى الجزئي" مشروطة إلى حد ما في هذا الصدد وتهدف إلى إظهار مستويات التفكير البشري ، حيث يكون المستوى الأول شيئًا متناسبًا جسديًا ، والثاني مفهوم. في حياة أي مركبة ، تأتي لحظة يكون فيها المزيد من التطوير الشامل (زيادة الوظيفة المفيدة بسبب التغييرات في المستوى الكلي) أمرًا مستحيلًا. علاوة على ذلك ، لا يمكن تطوير النظام إلا بشكل مكثف ، عن طريق زيادة تنظيم جميع المستويات النظامية الدنيا للمادة.
في التكنولوجيا ، يتضح الانتقال بين المستويين الكلي والجزئي بشكل جيد من خلال تطور مواد البناء - الطوب. في البداية ، كان يتم فقط ترتيب شكل الصلصال للراحة. ولكن بمجرد أن ينسى الشخص لبنة لبضع ساعات في الشمس ، وعندما يتذكرها ، فإنها تصلب ، مما يجعلها أكثر موثوقية وعملية. لكن بمرور الوقت ، لوحظ أن هذه المادة لا تحمل الحرارة جيدًا. تم عمل اختراع جديد - تركوا الآن في الطوب عدد كبير منالشعيرات الدموية الهوائية - microvoids ، مما قلل بشكل كبير من التوصيل الحراري.
القانون 10. قانون زيادة درجة المجال الخامس.يسير تطوير الأنظمة التقنية في اتجاه زيادة درجة المجال su.
كتب GS Altshuller: يكمن معنى هذا القانون في حقيقة أن الأنظمة غير الميدانية تميل إلى أن تصبح مجالًا فرعيًا ، وفي أنظمة المجال الفرعي ، يستمر التطور في اتجاه الانتقال من المجالات الميكانيكية إلى المجالات الكهرومغناطيسية ؛ زيادة درجة تشتت المواد وعدد الوصلات بين العناصر واستجابة النظام ".
سوبول - (مادة + مجال) - نموذج للتفاعل في نظام تقني بسيط. هذا مفهوم مجرد مستخدم في TRIZ لوصف نوع معين من العلاقة. نعني بالتفوق القدرة على التحكم. يصف القانون حرفياً su-field كسلسلة من التغييرات في بنية وعناصر الحقول su من أجل الحصول على أنظمة تقنية أكثر قابلية للتحكم ، أي أنظمة أكثر مثالية. في الوقت نفسه ، في عملية التغيير ، من الضروري تنسيق المواد والحقول والبنية. مثال على ذلك هو اللحام بالانتشار والقطع بالليزر. مواد متعددة.
في الختام ، نلاحظ أنه يتم هنا جمع القوانين الموصوفة في الأدبيات فقط ، بينما يتحدث منظرو TRIZ عن وجود آخرين ، والتي لم يتم اكتشافها وصياغتها بعد.
إذا كنت ترغب في اختبار معرفتك بموضوع ما هذا الدرس، يمكنك إجراء اختبار قصير يتكون من عدة أسئلة. في كل سؤال ، يمكن أن يكون خيار واحد فقط هو الصحيح. بعد تحديد أحد الخيارات ، ينتقل النظام تلقائيًا إلى السؤال التالي... تتأثر النقاط التي تحصل عليها بصحة إجاباتك والوقت الذي تقضيه في المرور. يرجى ملاحظة أن الأسئلة تختلف في كل مرة ، والخيارات مختلطة.
اكتشف قوانين تطوير الأنظمة التقنية ، والتي تساعد معرفتها المهندسين على التنبؤ بطرق التحسينات الإضافية المحتملة للمنتجات:
يعتبر القانون الأكثر أهمية المثالية- واحد من مفاهيم أساسيةفي TRIZ.
النظام التقني في تطوره يقترب. بعد الوصول إلى المثالية ، يجب أن يختفي النظام ، ويجب الاستمرار في أداء وظيفته.
الطرق الرئيسية لمقاربة المثالية:
عند الاقتراب من المثالية ، يقاتل النظام التقني أولاً مع قوى الطبيعة ، ثم يتكيف معها ، وأخيراً يستخدمها لأغراضه الخاصة.
يتم تطبيق قانون المثالية المتزايدة بشكل أكثر فاعلية على العنصر الموجود مباشرة في منطقة الصراع أو يولد نفسه ظواهر غير مرغوب فيها. في هذه الحالة ، يتم إجراء زيادة في درجة المثالية ، كقاعدة عامة ، من خلال استخدام الموارد غير المستخدمة سابقًا (المواد والحقول) المتاحة في منطقة حدوث المهمة. كلما ابتعدت الموارد عن منطقة الصراع ، قل احتمال التحرك نحو المثل الأعلى.
يمكن تصوير تطور العديد من الأنظمة من خلال منحنى لوجستي يوضح كيف يتغير معدل تطورها بمرور الوقت. هناك ثلاث مراحل مميزة:
دعونا نلقي نظرة على كمثال. في البداية ، كانت هناك مرحلة تجريبية طويلة إلى حد ما مع عينات واحدة غير كاملة ، كان إدخالها ، بالإضافة إلى ذلك ، مصحوبًا بمقاومة عامة. تبع ذلك التطور السريع للديناميكا الحرارية ، وتحسين المحركات البخارية ، والسكك الحديدية ، والخدمة - وتحظى القاطرة البخارية باعتراف الجمهور والاستثمار في مزيد من التطوير. بعد ذلك ، على الرغم من التمويل النشط ، كان هناك مخرج للقيود الطبيعية: الحد الأقصى للحرارة ، والصراع مع البيئة ، وعدم القدرة على زيادة الطاقة دون زيادة الكتلة - ونتيجة لذلك ، بدأ الركود التكنولوجي في المنطقة. وأخيرًا ، تم استبدال القاطرات البخارية بأخرى أكثر اقتصادية وقوة ، و. وصل لمثله الأعلى - واختفى. تم الاستيلاء على وظائفها - وكذلك في البداية غير كاملة ، ثم تتطور بسرعة ، وأخيراً ، تستقر في التطور ضمن حدودها الطبيعية. ثم سيظهر واحد آخر نظام جديد- وهكذا إلى ما لا نهاية.
تعتمد موثوقية واستقرار وثبات النظام في بيئة ديناميكية على قدرته على التغيير. يتم تحديد تطور النظام ، ومن ثم جدواه ، من خلال المؤشر الرئيسي: درجة الديناميكية، أي القدرة على الحركة ، والمرونة ، والتكيف مع البيئة الخارجية ، والتغيير ليس فقط في شكلها الهندسي ، ولكن أيضًا شكل حركة أجزائها ، وفي المقام الأول الجسم العامل. كلما زادت درجة الديناميكية ، اتسع نطاق الظروف التي يحافظ النظام بموجبها على وظيفته بشكل عام. على سبيل المثال ، من أجل جعل جناح الطائرة يعمل بشكل فعال في أوضاع طيران مختلفة بشكل كبير (إقلاع ، رحلة بحرية ، رحلة بأقصى سرعة ، هبوط) ، يتم تنشيطه عن طريق إضافة نظام تغيير ، إلخ.
ومع ذلك ، بالنسبة للأنظمة الفرعية ، يمكن انتهاك قانون الديناميكية - في بعض الأحيان يكون من الأكثر ربحية تقليل درجة ديناميكية النظام الفرعي بشكل مصطنع ، وبالتالي تبسيطه ، والتعويض عن انخفاض الاستقرار / القدرة على التكيف من خلال خلق بيئة اصطناعية مستقرة حوله ، محمي من العوامل الخارجية. لكن في النهاية ، لا يزال النظام الكلي (فوق النظام) يتلقى درجة أكبر من الديناميكية. على سبيل المثال ، بدلاً من تكييف ناقل الحركة مع التلوث عن طريق تنشيطه (التنظيف الذاتي ، التزييت الذاتي ، إعادة التوازن) ، يمكنك وضعه في غلاف مغلق ، حيث يتم إنشاء بيئة ملائمة أكثر للأجزاء المتحركة (محامل دقيقة ، ضباب الزيت ، التدفئة ، إلخ.)
أمثلة أخرى:
أي نظام تقني يؤدي بشكل مستقل أي وظيفة له أربعة أجزاء رئيسية- المحرك وناقل الحركة وجسم العمل وجهاز التحكم. في حالة عدم وجود أي من هذه الأجزاء في النظام ، يتم تنفيذ وظيفتها بواسطة شخص أو البيئة.
محرك- عنصر في نظام تقني هو محول طاقة مطلوب لأداء الوظيفة المطلوبة. يمكن أن يكون مصدر الطاقة إما في النظام (على سبيل المثال ، البنزين في الخزان لمحرك احتراق داخلي للسيارة) ، أو في النظام الفائق (الكهرباء من الشبكة الخارجية للمحرك الكهربائي لأداة الماكينة).
ناقل حركة- عنصر ينقل الطاقة من المحرك إلى جسم العمل مع تحويل خصائص جودته (المعلمات).
هيئة العمل- عنصر ينقل الطاقة إلى الكائن الجاري معالجته ، ويكمل أداء الوظيفة المطلوبة.
أداة التحكم- عنصر ينظم تدفق الطاقة إلى أجزاء من نظام تقني وينسق عملها في الزمان والمكان.
عند تحليل أي نظام يعمل بشكل مستقل ، سواء كان ذلك ثلاجة أو ساعة أو تلفزيون أو قلم حبر ، يمكنك رؤية هذه العناصر الأربعة في كل مكان.
لذلك ، أي نظام عمل يتكون من أربعة أجزاء رئيسية وأي جزء من هذه الأجزاء هو محول للطاقة والمستهلك. لكن لا يكفي التحويل ، فلا يزال من الضروري نقل هذه الطاقة دون خسائر من المحرك إلى الجسم العامل ، ومنه إلى الكائن الذي تتم معالجته. هذا هو قانون الطاقة عبر المرور. يؤدي انتهاك هذا القانون إلى ظهور تناقضات داخل النظام الفني ، مما يؤدي بدوره إلى ظهور مشاكل إبداعية.
الشرط الرئيسي لكفاءة نظام تقني من وجهة نظر توصيل الطاقة هو المساواة في قدرات أجزاء من أجزاء النظام لاستقبال ونقل الطاقة.
وظيفة مفيدة، فمن أجل زيادة كفاءتها في أماكن التلامس يجب أن تكون هناك مواد ذات مستويات متشابهة أو متطابقة من التطور.
إذا كانت عناصر النظام ، عند التفاعل ، تشكل نظامًا لتوصيل الطاقة وظيفة ضارة، ثم لتدميرها في أماكن التلامس مع العناصر يجب أن تكون هناك مواد ذات مستويات مختلفة أو متقابلة من التطور.
إذا تفاعلت العناصر مع بعضها البعض ، فإنها تشكل نظامًا لتوصيل الطاقة وظيفة ضارة ومفيدة، ثم في أماكن التلامس بين العناصر يجب أن تكون هناك مواد ، يتغير مستوى تطورها والخصائص الفيزيائية والكيميائية تحت تأثير بعض المواد أو المجال الخاضع للرقابة.
في النظام التقني ، العنصر الرئيسي هو هيئة العمل. ولكي تؤدي وظيفتها بشكل طبيعي ، يجب ألا تقل قدرتها على امتصاص ونقل الطاقة عن المحرك وناقل الحركة. وإلا ، فسوف ينكسر أو يصبح غير فعال ، مما يؤدي إلى تحويل جزء كبير من الطاقة إلى حرارة غير مجدية. لذلك ، من المستحسن أن يكون الجسم العامل متقدمًا على بقية النظام في تطويره ، أي أن لديه درجة أكبر من الديناميكية من حيث المادة أو الطاقة أو التنظيم.
في كثير من الأحيان ، يرتكب المخترعون خطأ تطوير ناقل الحركة والتحكم ، ولكن ليس عنصر العمل. مثل هذه التقنية ، كقاعدة عامة ، لا تعطي زيادة كبيرة في التأثير الاقتصادي وزيادة كبيرة في الكفاءة.
الخطوة الأولى هي الذهاب إلى ثنائيةأنظمة. هذا يزيد من موثوقية النظام. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر جودة جديدة في النظام الثنائي لم تكن متأصلة فيه كثرة الوحيداتالنظام.
الانتقال إلى بوليتمثل الأنظمة مرحلة تطورية من التطور لا يحدث فيها اكتساب صفات جديدة إلا من خلال المؤشرات الكمية. إن القدرات التنظيمية الموسعة لترتيب نفس النوع من العناصر في المكان والزمان تجعل من الممكن استخدام قدراتها ومواردها البيئية بشكل كامل.
ولكن في مرحلة ما من التطور ، تبدأ الإخفاقات في الظهور في النظام التعددي. يصبح الفريق المكون من أكثر من اثني عشر حصانًا خارج نطاق السيطرة ، وتتطلب الطائرة التي تحتوي على عشرين محركًا زيادة متعددة في الطاقم ويصعب التحكم فيها.
تم استنفاد قدرات النظام. ماذا بعد؟ ومن ثم يصبح النظام التعددي مرة أخرى نظامًا أحاديًا ... ولكن على مستوى نوعي جديد. في الوقت نفسه ، لا يظهر مستوى جديد إلا في حالة زيادة ديناميكية أجزاء من النظام ، وبشكل أساسي الجسم العامل.
يرتبط قانون الانتقال "أحادي - ثنائي متعدد" ارتباطًا وثيقًا بقانون الانتقال من المستوى الكلي إلى المستوى الجزئي.
يعتبر الانتقال من المستوى الكلي إلى المستوى الجزئي هو الاتجاه الرئيسي في تطوير جميع الأنظمة التقنية الحديثة.
لتحقيق نتائج عالية ، يتم استخدام إمكانيات بنية المادة. أولاً ، يتم استخدام الشبكة البلورية ، ثم روابط الجزيئات ، وجزيء واحد ، وجزء من جزيء ، وذرة ، وأخيراً جزء من ذرة.
- القوانين التي تحدد بداية عمر الأنظمة التقنية.
ينشأ أي نظام تقني نتيجة توليف الأجزاء المنفصلة في الكل. ليس كل مجموعة من الأجزاء تعطي نظامًا قابلاً للتطبيق. هناك على الاكثرثلاثة قوانين ، من الضروري تحقيقها حتى يكون النظام قابلاً للتطبيق.
الشرط الضروري للصلاحية الأساسية للنظام التقني هو وجود الأجزاء الرئيسية من النظام وأدنى مستوى من أدائها.
يجب أن يشتمل كل نظام تقني على أربعة أجزاء رئيسية: المحرك وناقل الحركة وجسم العمل والتحكم. معنى القانون 1 هو أن توليف النظام التقني يتطلب وجود هذه الأجزاء الأربعة والحد الأدنى من ملاءمتها لأداء وظائف النظام ، لأن الجزء العملي من النظام نفسه قد يكون معطلاً كجزء من نظام تقني خاص. على سبيل المثال ، يصبح محرك الاحتراق الداخلي الذي يكون قابلاً للتطبيق في حد ذاته غير قابل للتشغيل عند استخدامه كمحرك تحت الماء لغواصة.
يمكن تفسير القانون 1 على النحو التالي: يكون النظام التقني قابلاً للتطبيق إذا لم يكن لكل أجزائه "ثنائيات" ، ويتم تعيين "الدرجات" وفقًا لجودة عمل هذا الجزء كجزء من النظام. إذا تم تصنيف أحد الأجزاء على الأقل على أنه "اثنان" ، فلن يكون النظام قابلاً للتطبيق حتى إذا كانت الأجزاء الأخرى بها "خمسات". تمت صياغة قانون مشابه فيما يتعلق بالنظم البيولوجية من قبل ليبيج في منتصف القرن الماضي ("قانون الحد الأدنى").
تأتي نتيجة مهمة جدًا للممارسة من القانون 1.
لكي يكون النظام الفني قابلاً للتحكم ، يجب أن يكون جزء واحد منه على الأقل قابلاً للتحكم.
"أن يتم التحكم فيه" تعني تغيير الخصائص بالطريقة الضرورية لمن يتحكم.
تتيح لك معرفة هذه النتيجة فهم جوهر العديد من المشكلات بشكل أفضل وتقييم الحلول التي تم الحصول عليها بشكل أكثر دقة. خذ المشكلة 37 (ختم أمبولات) ، على سبيل المثال. يتم تقديم نظام من جزأين لا يمكن السيطرة عليهما: الأمبولات لا يمكن السيطرة عليها بشكل عام - لا يمكن تغيير خصائصها (إنه غير مربح) ، ويتم التحكم في الشعلات بشكل سيئ وفقًا لظروف المشكلة. من الواضح أن حل المشكلة سيتكون من إدخال جزء آخر في النظام (يقترح تحليل حقل Su على الفور: هذه مادة وليست حقلاً ، كما هو الحال ، على سبيل المثال ، في المشكلة 34 حول لون الأسطوانات) . ما هي المادة (غاز ، سائل ، صلب) التي لن تسمح بإطلاق النار حيث لا ينبغي أن تتداخل ، وفي نفس الوقت لن تتداخل مع تركيب الأمبولات؟ تختفي الغازات والمواد الصلبة تاركة السائل والماء. نضع الأمبولات في الماء بحيث لا ترتفع فوق الماء إلا أطراف الشعيرات الدموية (ورقم 264619). يكتسب النظام إمكانية التحكم: يمكنك تغيير مستوى الماء - وهذا سيضمن حدوث تغيير في الحدود بين المناطق الساخنة والباردة. يمكنك تغيير درجة حرارة الماء - وهذا يضمن استقرار النظام أثناء التشغيل.
الشرط الضروري للصلاحية الأساسية لأي نظام تقني هو مرور الطاقة عبر جميع أجزاء النظام.
أي نظام تقني هو محول طاقة. ومن هنا تأتي الحاجة الواضحة لنقل الطاقة من المحرك عبر ناقل الحركة إلى جسم العمل.
يمكن أن يكون نقل الطاقة من جزء من النظام إلى آخر مادة (على سبيل المثال ، عمود ، تروس ، رافعات ، إلخ) ، مجال (على سبيل المثال ، مجال مغناطيسي) ومجال مادة (على سبيل المثال ، نقل الطاقة بواسطة تدفق الجسيمات المشحونة). يتم تقليل العديد من المشكلات الابتكارية إلى اختيار نوع أو آخر من أنواع الإرسال ، وهو الأكثر فاعلية في الظروف المعينة. هذه مشكلة 53 حول تسخين مادة داخل جهاز طرد مركزي دوار. توجد طاقة خارج جهاز الطرد المركزي. كما يوجد "مستهلك" ، يوجد داخل جهاز الطرد المركزي. جوهر المهمة هو إنشاء "جسر الطاقة". يمكن أن تكون هذه "الجسور" متجانسة وغير متجانسة. إذا تغير نوع الطاقة أثناء الانتقال من جزء من النظام إلى آخر ، فهذا "جسر" غير متجانس. في المشاكل الابتكارية ، يتعين على المرء أن يتعامل مع مثل هذه الجسور في أغلب الأحيان. لذلك ، في المسألة 53 حول تسخين مادة في جهاز طرد مركزي ، من المفيد أن يكون لديك طاقة كهرومغناطيسية (انتقالها لا يتداخل مع دوران جهاز الطرد المركزي) ، وهناك حاجة إلى طاقة حرارية داخل جهاز الطرد المركزي. تعتبر التأثيرات والظواهر ذات الأهمية الخاصة التي تجعل من الممكن التحكم في الطاقة عند الخروج من جزء واحد من النظام أو عند مدخل جزء آخر منه. في المهمة 53 ، يمكن توفير التدفئة إذا كان جهاز الطرد المركزي في مجال مغناطيسي ، وعلى سبيل المثال ، تم وضع قرص مغناطيسي حديدي داخل جهاز الطرد المركزي. ومع ذلك ، وفقًا لظروف المشكلة ، لا يلزم فقط تسخين المادة داخل جهاز الطرد المركزي ، ولكن أيضًا للحفاظ على درجة حرارة ثابتة تبلغ حوالي 2500 درجة مئوية ، وبغض النظر عن كيفية تغير اختيار الطاقة ، يجب أن تكون درجة حرارة القرص ثابتة. . يتم ضمان ذلك من خلال توفير حقل "فائض" ، حيث يأخذ القرص منه طاقة كافية لتسخين تصل إلى 2500 درجة مئوية ، وبعد ذلك "تنفصل" مادة القرص (الانتقال عبر نقطة كوري). عندما تنخفض درجة الحرارة ، فإن القرص "ينشط ذاتيًا".
نتيجة القانون 2 مهمة.
لكي يكون جزء من النظام الفني قابلاً للتحكم ، من الضروري ضمان توصيل الطاقة بين هذا الجزء وأدوات التحكم.
في مهام القياس والكشف ، يمكن الحديث عن الموصلية المعلوماتية ، ولكن غالبًا ما يتم اختزالها إلى طاقة ، ولكنها ضعيفة فقط. مثال على ذلك هو حل المشكلة 8 حول قياس قطر عجلة الطحن التي تعمل داخل الأسطوانة. يتم تسهيل حل المشكلة إذا أخذنا في الاعتبار ليس المعلومات ، ولكن موصلية الطاقة. بعد ذلك ، لحل المشكلة ، يجب على المرء أولاً الإجابة عن سؤالين: في أي شكل يكون من الأسهل جلب الطاقة إلى الدائرة وبأي شكل يكون من الأسهل إخراج الطاقة من خلال جدران الدائرة (أو على طول العمود) )؟ الجواب واضح: على شكل تيار كهربائي. هذا ليس قرارًا نهائيًا بعد ، ولكن تم بالفعل اتخاذ خطوة نحو الإجابة الصحيحة.
الشرط الضروري للصلاحية الأساسية لنظام تقني هو تنسيق الإيقاع (تردد الاهتزاز ، الدورية) لجميع أجزاء النظام.
وترد أمثلة على هذا القانون في الفصل الأول.
إن تطوير جميع الأنظمة في اتجاه زيادة درجة المثالية.
النظام التقني المثالي هو نظام يميل وزنه وحجمه ومساحته إلى الصفر ، على الرغم من عدم تقليل قدرته على أداء العمل. بمعنى آخر ، النظام المثالي هو عندما لا يكون هناك نظام ، ولكن يتم الحفاظ على وظيفته وتنفيذها.
على الرغم من وضوح مفهوم "النظام التقني المثالي" ، إلا أن هناك تناقضًا معينًا: الأنظمة الحقيقية أصبحت أكبر وأثقل. يتزايد حجم ووزن الطائرات والناقلات والسيارات وما إلى ذلك. تفسر هذه المفارقة من خلال حقيقة أن الاحتياطيات التي تم إطلاقها أثناء تحسين النظام موجهة نحو زيادة حجمه ، والأهم من ذلك ، زيادة معايير التشغيل. كانت سرعة السيارات الأولى من 15 إلى 20 كم / ساعة. إذا لم تزد هذه السرعة ، فستظهر السيارات تدريجياً وهي أخف وزناً وأكثر إحكاما بنفس القوة والراحة. ومع ذلك ، فإن كل تحسين في السيارة (باستخدام مواد أقوى ، وتحسين كفاءة المحرك ، وما إلى ذلك) كان يهدف إلى زيادة سرعة السيارة وما "يخدم" هذه السرعة (نظام الكبح القوي ، والجسم القوي ، وزيادة امتصاص الصدمات) ... لكي نرى بوضوح الزيادة في درجة مثالية السيارة ، يجب على المرء أن يقارن سيارة حديثة بسيارة قياسية قديمة لها نفس السرعة (على نفس المسافة).
تخفي عملية ثانوية مرئية (النمو في السرعة والسعة والحمولة وما إلى ذلك) العملية الأساسية لزيادة درجة مثالية النظام الفني. ولكن عند حل المشكلات الابتكارية ، من الضروري التركيز بشكل خاص على زيادة درجة المثالية - وهذا معيار موثوق لتصحيح المشكلة وتقييم الإجابة المتلقاة.
تطور أجزاء من النظام غير متكافئ ؛ كلما كان النظام أكثر تعقيدًا ، زاد تفاوت تطوير أجزائه.
التطور غير المتكافئ لأجزاء من النظام هو سبب التناقضات التقنية والمادية ، وبالتالي مشاكل الابتكار. على سبيل المثال ، عندما بدأت نمو سريعزادت حمولة سفن الشحن ، وزادت قوة المحركات بسرعة ، وظلت وسائل الكبح دون تغيير. نتيجة لذلك ، نشأت المشكلة: كيف تفرم ، على سبيل المثال ، ناقلة تزيح 200 ألف طن. هذه المهمة لا تزال لا يوجد حل فعال: من بداية الكبح حتى التوقف التام ، فإن السفن الكبيرة لديها الوقت لتقطع عدة أميال ...
بعد استنفاد إمكانيات التطوير ، يتم تضمين النظام في النظام الفائق كأحد الأجزاء ؛ في هذه الحالة ، يحدث مزيد من التطوير على مستوى النظام الفائق.
لقد تحدثنا بالفعل عن هذا القانون.
ويشمل القوانين التي تعكس تطور النظم التقنية الحديثة تحت تأثير العوامل التقنية والفيزيائية المحددة. قوانين "الإحصائيات" و "الحركية" عالمية - فهي صالحة في جميع الأوقات وليس فقط فيما يتعلق بالأنظمة التقنية ، ولكن أيضًا لأي أنظمة بشكل عام (البيولوجية ، إلخ). تعكس "ديناميكيات" الاتجاهات الرئيسية في تطوير الأنظمة التقنية في عصرنا.
يتم تطوير أجهزة العمل في النظام أولاً على المستوى الكلي ثم على المستوى الجزئي.
في معظم الأنظمة التقنية الحديثة ، تكون الهيئات العاملة عبارة عن "قطع من الحديد" ، على سبيل المثال ، مراوح الطائرات ، وعجلات السيارات ، وقواطع المخرطة ، ودلو الحفارات ، إلخ. من الممكن تطوير مثل هذه الأعضاء العاملة داخل المستوى الكلي: تظل "الغدد" "غددًا" ، لكنها تصبح أكثر كمالًا. ومع ذلك ، تأتي لحظة حتمية عندما يصبح المزيد من التطوير على المستوى الكلي مستحيلاً. النظام ، مع الحفاظ على وظيفته ، أعيد بناؤه بشكل أساسي: يبدأ جسمه العامل في العمل على المستوى الجزئي. بدلاً من "الغدد" ، يتم العمل بواسطة الجزيئات والذرات والأيونات والإلكترونات وما إلى ذلك.
يعد الانتقال من المستوى الكلي إلى المستوى الجزئي أحد الاتجاهات الرئيسية (إن لم يكن أهمها) في تطوير الأنظمة التقنية الحديثة. لذلك ، عند تدريس حل المشكلات الإبداعي انتباه خاصمن الضروري الالتفات إلى النظر في الانتقال "الكلي الجزئي" والآثار المادية التي تنفذ هذا التحول.
يسير تطوير الأنظمة التقنية في اتجاه زيادة درجة المجال su.
يكمن معنى هذا القانون في حقيقة أن الأنظمة غير الميدانية تميل إلى أن تصبح مجالًا فرعيًا ، وفي أنظمة المجال الفرعي ، يستمر التطور في اتجاه الانتقال من المجالات الميكانيكية إلى المجالات الكهرومغناطيسية ؛ زيادة درجة تشتت المواد وعدد الوصلات بين العناصر واستجابة النظام.
تم بالفعل مواجهة العديد من الأمثلة التي توضح هذا القانون في حل المشكلات.
مقدمة
1. المفاهيم والتعاريف
2. انتظام التكنولوجيا
3. القوانين الأساسية لتطوير النظم الفنية
3.1 قانون التطور التدريجي للتكنولوجيا
3.2 قانون اكتمال أجزاء من النظام
3.3 قانون توسيع مجموعة الحاجات والوظائف
3.4 قانون التطابق بين الوظيفة والهيكل
4. إبعاد شخص عن الأنظمة التقنية
4.1 قانون مرحلة تطوير التكنولوجيا
4.2 الروبوتات وقوانين الروبوتات
5. توقع تطور الأنظمة التقنية
فهرس
مقدمة
ارتبط تطور البشرية بتطور التكنولوجيا لعدة قرون. على مر السنين ، تحسن الناس وتحديثهم المعدات الموجودةواخترع واحدًا جديدًا. من ناحية أخرى ، ساعدت التقنية الناس على تطوير أنفسهم وتحسين مهاراتهم وقدراتهم.
مثل عالمنا كله ، التكنولوجيا موجودة وتتطور على أساس القوانين. تم تطوير قوانين تطوير الأنظمة التقنية لفترة طويلة. أول عمل على قوانين تطوير التكنولوجيا كتبه جورج هيجل في فقرة "الوسائل" من عمل "علم المنطق". "الهندسة الميكانيكية والكيميائية تخدم أغراض الإنسان لأن طبيعتها (جوهرها) تكمن في تحديدها من خلال الظروف الخارجية (قوانين الطبيعة)". في عام 1843 وصف دبليو شولتز نموذجًا أوليًا لقانون اكتمال أجزاء النظام. كتب أنه "يمكنك رسم خط بين أداة وآلة: مجرفة ، ومطرقة ، وإزميل ، وما إلى ذلك ، ونظام من الروافع والبراغي ، والتي ، بغض النظر عن مدى مهارتها ، يعمل الشخص كقائد القوة ... كل هذا يناسب مفهوم الأدوات ؛ في هذه الأثناء المحراث مع القوة الدافعة للحيوانات ، طواحين الهواءمن بين الآلات ". بعد ذلك بقليل ، وصف ماركس وف. إنجلز بعض قوانين تطور التكنولوجيا. وصف ك. ماركس هذه القوانين في قسم "تطوير الآلات" ، "... الفرق بين الأداة والآلة يتم إثباته في حقيقة أنه باستخدام الأداة ، يكون الشخص بمثابة القوة الدافعة ، والقوة الدافعة لـ الآلة هي قوة من قوى الطبيعة ، تختلف عن قوة الإنسان ، على سبيل المثال ، حيوان ، ماء ، رياح ، إلخ. ". بعض مواد إضافيةيمكن العثور عليها في أعمال ف. إنجلز عن تاريخ التطور المعدات العسكريةوشن الحروب. هذه هي أعمال 1860-1861 ، على وجه الخصوص: "على مدفع البنادق" ، "تاريخ البندقية" ، "الدفاع عن بريطانيا" ، "المشاة الخفيفة الفرنسية" وغيرها. مساهمة محددة في فهم التكنولوجيا و كانت القوانين من ابتكار "فلسفة التكنولوجيا". قدم هذا المصطلح العالم الألماني إرنست كاب. في عام 1877 أصدر كتاب "الخطوط الرئيسية لفلسفة التكنولوجيا". حدث التطور الرئيسي لهذا الاتجاه في بداية القرن العشرين. في الأساس ، شارك العلماء الألمان ف. ديساور ، إم إيت ، إم شنايدر وآخرون في تطوير "فلسفة التكنولوجيا". في روسيا ، تم تطوير هذا الموضوع بواسطة P.K. إنجلماير. في عام 1911 أصدر كتاب "فلسفة التكنولوجيا". ناقشت كل هذه الأعمال المشاكل النظرية والاجتماعية للتكنولوجيا والتقدم التقني. العديد من العلماء في مختلف البلدان ، K. Tussman و I. Müller (في ألمانيا) ، في. سفيدرسكي ، أ. Zvorykin ، I. Ya. Konfederatov، S.V. Shukhardin (في روسيا) وآخرون: في عام 1962 ، تم نشر عمل أساسي عن تاريخ التكنولوجيا.
ومع ذلك ، فإن علم قوانين التكنولوجيا قد بدأ للتو في التبلور. وترتبط المرحلة الأولى ، بطبيعة الحال ، بصياغة وإثبات الفرضيات حول قوانين البنية وتطور التكنولوجيا. اليوم ، لا توجد قوانين منفصلة للتكنولوجيا معترف بها بشكل عام ومثبتة بما فيه الكفاية ، ولا يوجد حتى الآن نظام مغلق كامل لنظامها في الفرضيات. إن إنشاء مثل هذا النظام ، وكذلك تبرير القوانين الفردية ، هو أحد أهم الأمور الملحة الاتجاهات الحديثةالبحوث الأساسية المتعلقة بالتكنولوجيا ونظرية التصميم العامة. هذا الاتجاه ينتظر الباحثين المتحمسين.
ومع ذلك ، على عكس الأوقات الأخيرة ، هناك بالفعل النظرية و التطورات المنهجيةوفقًا لقوانين وأنظمة التكنولوجيا ، والتي لها أهمية كبيرة للاستخدام العملي. يمكن أن يكون لقوانين التكنولوجيا ، وكذلك القوانين المحلية والأكثر خصوصية ، تطبيق متعدد الأوجه في الإبداع الهندسي. أولاً ، على أساس قوانين ونظم التكنولوجيا ، يمكن تطوير المنهجية والطرق الأكثر فعالية للإبداع الهندسي. ثانيًا ، يتيح ربط القوانين والأنماط بفئة معينة من الأشياء التقنية تحديد الخصائص الهيكلية والمظهر والخصائص الأكثر هيكلية للكائن التقني في الأجيال القادمة.
سينظر هذا العمل في معظم القوانين الأساسية التي وجدت تأكيدها في الممارسة ، والتي على أساسها يمكن تحليل الكائنات التقنية الحالية ، وبدرجة من الاحتمالية ، تصميم مزيد من التطوير للآلات والآليات الفردية.
قبل الانتقال مباشرة إلى القوانين نفسها ، من الضروري إعطاء تعريف دقيق للأشياء الفنية الموصوفة في هذه القوانين ، وإعطاء تعريفات للقانون كمفهوم.
تقنية ("تكن" يونانية - حرفة وفن ومهارة).
يمكن تجميع تعريفات التقنية في ثلاث مجموعات رئيسية. يمكن تمثيلها على النحو التالي: التكنولوجيا كنظام مادة اصطناعية ؛ التكنولوجيا كوسيلة للنشاط ؛ التكنولوجيا كأنماط معينة من النشاط.
يسلط المعنى الأول (التكنولوجيا كنظام مادة اصطناعية) الضوء على أحد جوانب وجود التكنولوجيا ، مشيرًا إلى تكوينات المواد الاصطناعية. ولكن ليست كل تكوينات المواد الاصطناعية عبارة عن تكنولوجيا (على سبيل المثال ، منتجات أنشطة التربية التي لها بنية طبيعية). لذلك ، فإن جوهر التكنولوجيا لا يقتصر على مثل هذه التعريفات ، لأنها لا تميز التكنولوجيا عن غيرها من تشكيلات المواد الاصطناعية.
القيمة الثانية هي أيضا غير كافية. يتم تفسير التكنولوجيا على أنها وسيلة للعمل ، ووسائل الإنتاج ، وأدوات العمل ، وما إلى ذلك. يتم تعريف التقنية في بعض الأحيان على أنها وسيلة وأداة. لكن هذا ليس صحيحًا ، لأن كلا المفهومين يكمن في نفس المستوى من الاعتبار وأن وسائل العمل هي مفهوم أوسع فيما يتعلق بأدوات العمل.
المعنى الثالث المميز هو التكنولوجيا كأوضاع معينة للنشاط. لكن هذا الجوهر يتوافق إلى حد ما مع مفهوم "العملية التكنولوجية" ، والتي بدورها هي عنصر من عناصر التكنولوجيا.
كائن تقني. مفهوم "الشيء التقني" يعني ظاهرة تقنية لها كل السمات الرئيسية للفئة العامة للتكوينات التقنية. الكائن الفني المنفصل هو خلية الوحدة الأكثر اكتمالاً عالم تقني.
وبالتالي ، فإن الأشياء التقنية هي مثل هذه التشكيلات التي تؤدي وظيفة وسيلة النشاط البشري إلى دمج الجوانب الرئيسية للنشاط البشري (المادي والعلمي والفني). توجد جميع التكوينات الأخرى بشكل مستقل نسبيًا وتشكل ظواهر متجاورة تمثل أجزاء منفصلة من الكل. وتشمل هذه: ظواهر الحياة الروحية للإنسان. الأعمال الفنية؛ تستخدم الأشكال الطبيعية غير المعدلة ؛ الأنظمة التقنية التي لها طبيعة اصطناعية ، ولكنها لا تؤدي وظيفة اجتماعية متكاملة.
تم تقديم الوصف الأكثر تفصيلاً للكائن الفني بواسطة V.V. تشيشيف. يكتب: "... يظهر كائن تقني في شكل مجموعة معينة من العناصر ، في شكل بنية مادية معينة. ... يمثل "شكلًا ملائمًا" خاصًا لإظهار قانون معين للطبيعة ويجب وصفه من جانب الخصائص التقنية التي يتجلى فيها في الاستخدام العملي في مجال الإنتاج (أو أي مجال آخر) للنشاط ، ويجب توصف أيضًا من جانب محتواها الداخلي كعملية يحددها قانون الطبيعة. عند وصف جهاز تقني بمزيج من الخصائص التقنية والطبيعية ، نحصل على فكرة عامة عن كائن تقني ".
آلة (من Lat. Machina - جهاز من أصل اصطناعي (مجموعة من الركام أو الأجهزة).
الآلة هي جهاز للقيام بعمل مفيد أو تحويل الطاقة. الآلات التي يتم تحويل الطاقة إليها عمل ميكانيكي، التي تُنفق على تثبيت الأدوات الآلية في الحركة ، تسمى المحركات الآلية. تسمى الآلات التي يتم من خلالها إجراء تغيير في شكل أو خصائص أو موضع أو حالة مواد أو أشياء معينة ، أدوات الآلة (على سبيل المثال ، آلة قطع المعادن). "الآلة المثالية" هي معيار تجريدي لا يمكن بلوغه في ظروف حقيقية وتتميز بالظروف التالية:
تحمل جميع أجزاء الآلة المثالية حمولة التصميم في جميع الأوقات.
تعمل مادة "الآلة المثالية" بطريقة تستخدم فيها خصائصها أفضل طريقةعلى سبيل المثال ، الأجزاء المعدنية تعمل فقط في حالة التوتر ، والأجزاء الخشبية تعمل فقط في حالة الانضغاط ، وما إلى ذلك.
لكل جزء من "آلة مثالية" خلق الأكثر ملاءمة الظروف الخارجية(درجة الحرارة ، الضغط ، طبيعة حركة البيئة الخارجية ، إلخ).
إذا كانت "الآلة المثالية" تتحرك ، فإن وزن الحمولة وحجمها ومساحتها يتطابقان أو يتطابقان تقريبًا مع وزن وحجم ومساحة الآلة نفسها.
"الآلة المثالية" قادرة على تغيير الغرض منها (في حدود وظيفتها الرئيسية).
فترة الإصلاح الشامل للأجزاء تساوي العمر التشغيلي "للماكينة المثالية" بالكامل.
بمقارنة "الآلة المثالية" بفكرة الاختراع ، يمكن للمرء أن يحكم على المستوى الذي تم تحقيقه بشكل عام في فرع معين من التكنولوجيا وجودة الفكرة الموجودة.
الآلية عبارة عن مجموعة من الأجسام (عادة أجزاء من الآلة) التي تقيد حرية حركة بعضها البعض من خلال المقاومة المتبادلة. يتم استخدام الآليات لنقل وتحويل الحركة. كمحول حركة ، تقوم الآلية بتعديل السرعات أو المسارات أو كليهما. يقوم بتحويل السرعات إذا كان الجزء الآخر ، بسرعة معلومة لأحد أجزائه ، يؤدي حركة مماثلة لحركة الأول ، ولكن بسرعة مختلفة. تحول الآلية مسارًا إذا كانت إحدى نقاطها تصف مسارًا معروفًا ، بينما تصف الأخرى مسارًا محددًا آخر.
الآن دعنا ننتقل إلى تعريف القانون والمتطلبات التي يجب أن تفي بقوانين التكنولوجيا.
القانون هو علاقة ضرورية وأساسية ومستقرة ومتكررة بين الظواهر. يعبر القانون عن العلاقة بين الأشياء ، والعناصر المكونة لشيء معين ، وبين خصائص الأشياء ، وكذلك بين الخصائص داخل الشيء. لكن ليس كل اتصال هو قانون. يمكن أن يكون الاتصال ضروريًا وعابرًا. القانون صلة ضرورية. إنه يعبر عن علاقة أساسية بين المواد التي تتعايش في الفضاء. هذا هو قانون العمل.
الانتظام والشرطية من خلال قوانين موضوعية ؛ الوجود والتطور وفق القوانين
أ. صاغ Polovinkin المتطلبات التي يجب أن تفي بها قوانين التكنولوجيا:
تمكنا من حل التناقض ، ولكن من الواضح أيضًا أن المزيد من الوقت سيمضي ، وسيتعين علينا التحدث مرة أخرى عن الحاجة إلى زيادة أداء نظام الذاكرة الفرعي. لذا ، فإن عملية تطوير أنظمة الكمبيوتر هي حل التناقضات ، مع مراعاة نطاق المشاكل وقائمة التناقضات التي يجب حلها. 2.8 حلول الأجهزة والبرامج كما تعلم ، يمكن حل العديد من المهام ...
كيف يفتقر إلى سعة الاطلاع اللازمة لإثبات قوي للأفكار. "أي ، يجب أن تكون هاوًا وليس واحدًا. هذا تناقض ديالكتيكي. في عملية دراسة الإدارة الفنية ، سنحل معك في تدرب على حل هذا التناقض بطريقة مثمرة ، واتضح أن علماءنا الهواة جي إس ألتشولر يو بي سالاماتوف بي إل قد أثبتوا ذلك من خلال عملهم.
احترق النسيج ، تاركًا "هيكلًا عظميًا" رقيقًا يتوهج بشكل ساطع عند تسخينه تحت تأثير اللهب. تسمى هذه الأجهزة Auer caps. من حيث المبدأ ، هذا هو المكان الذي توقف فيه عمليا تاريخ تطوير المصابيح باستخدام الطاقة الكيميائية كمصدر للطاقة ، على الرغم من أن إضاءة الغاز لفترة طويلة تنافست مع الإضاءة الكهربائية (انظر فيلم "Gas Light"). ظهور الأسيتيلين (...
شامل خوارزمي عمليا. إذن إلى أي مجموعة من الأساليب يجب تصنيف العصف الذهني الحديث: عشوائي أم منهجي أو ربما منطقي؟ أدوات البحث المنهجية للإبداع التقني في تكوين بيئة فعالة لاستخدامها يسمح لك مخطط تصميم النظام المعمم بتسليط الضوء على المراحل الرئيسية لإيجاد حل وإنشاء حل مفضل لكل ...
هذه مهمة نموذجية لتركيب نظام قياس. القياس ، مثل التغيير ، يرتبط دائمًا بتحويل الطاقة. ولكن في مشاكل التغيير ، تظهر الحاجة إلى تحويل الطاقة بشكل أكثر وضوحًا من حل مشكلات القياس. لذلك ، عند حل المشكلة 12 بطريقة تعداد الخيارات ، فإنهم لا يتذكرون حتى قانون ضمان مرور الطاقة. في التجربة ، تم اقتراح المشكلة على أربعة طلاب مراسلة (يعيشون في مدن مختلفة) كانوا قد بدأوا للتو في دراسة TRIZ. النتيجة: طرح 11 فكرة ، لا قرار للتحكم. تتميز الجمل بالغموض: "ربما تختلف" الأزرار "الحادة والباهتة في الوزن؟ ثم من الضروري التحقق من إمكانية الفرز حسب الوزن ... ". أربعة من طلاب السنة الثانية من الدراسة بالمراسلة أعطوا إجابات ضابطة ، وأشار اثنان منهم إلى تافهة المشكلة.
في الواقع ، إذا طبقنا قانون الطاقة من خلال المرور ، فمن الواضح أن الطاقة يجب أن تمر عبر قاعدة "الزر" والقضيب ، ثم تدخل جهاز القياس. في هذه الحالة ، من المستحسن أن يكون هناك فراغ (فجوة هوائية) بين طرف القضيب ومدخل جهاز القياس ، حتى لا تعيق حركة "الأزرار". يمكن تحقيق "زر السلسلة - طرف القضيب - الهواء - إدخال الجهاز" بسهولة إذا كانت الطاقة كهربائية ، فمن الصعب تحقيقها عند استخدام أنواع أخرى من الطاقة. لذلك ، من الضروري النظر في العملية في الدفق طاقة كهربائية، وكذلك في الحالات التي يعتمد فيها التيار على درجة حدة القضيب عند ملامسته للهواء. تحتوي صياغة السؤال هذه بشكل أساسي على إجابة المشكلة: من الضروري استخدام تفريغ الاكليل ، التيار الذي يعتمد فيه بشكل مباشر (جميع الأشياء الأخرى متساوية) على نصف قطر الانحناء (أي على درجة الحدة) القطب.
هناك أيضًا بعض قوانين الإحصاء الأخرى التي لم يتم صياغتها بشكل واضح بما فيه الكفاية. هذا ، على سبيل المثال ، هو "مبدأ المطابقة" ، والذي بموجبه يجب أن تكون الأبعاد المثلى للجسم العامل للنظام من نفس الترتيب (أو أقل بمقدار واحد أو اثنين) مثل أبعاد المنطقة المعالجة من المنتج. يظهر بعض عدم اليقين بوضوح هنا: في أي الحالات يجب أن تكون الأبعاد متساوية ، وفي أي درجتين من حيث الحجم أصغر؟ حتى الآن ، كان من الممكن فقط ملاحظة أنه في مهام القياس ، تكون أبعاد الأداة (بتعبير أدق ، أجزاء العمل ، وجزيئات العمل) دائمًا تقريبًا أقل بمقدار مرتين من أبعاد الكائن الذي يتم قياسه.
المجموعة الثانية من قوانين تطوير النظم التقنية (قوانين الحركية) تميز اتجاه التنمية بشكل مستقل
من الآليات التقنية والفيزيائية المحددة لهذا التطور.
تطوير جميع الأنظمة التقنية ، أولاً ، يسير في اتجاه زيادة درجة المثالية ، وثانيًا ، يحدث بشكل غير متساو - من خلال ظهور والتغلب على التناقضات التقنية ، وكلما كان النظام أكثر تعقيدًا ، كان التطور أكثر تفاوتًا وتناقضًا من أجزائه. وثالثًا ، التطوير ممكن حتى حد معين ، يتم بعده تضمين النظام في النظام الفائق كأحد أجزائه ، بينما يتباطأ التطوير على مستوى النظام بشكل حاد أو يتوقف تمامًا ، ويتم استبداله بالتطوير على مستوى النظام الفائق.
إن وجود نظام تقني ليس غاية في حد ذاته. النظام مطلوب فقط لأداء وظيفة (أو عدة وظائف). يعتبر النظام مثاليًا إذا لم يكن موجودًا ، ويتم تنفيذ الوظيفة. يتعامل المصمم مع المشكلة على النحو التالي: "تحتاج إلى القيام بهذا ، وبالتالي تحتاج إلى آليات وأجهزة كذا وكذا." يبدو النهج الابتكاري الصحيح مختلفًا تمامًا: "من الضروري تنفيذ هذا وذاك ومن الضروري القيام بذلك دون إدخال آليات وأجهزة جديدة في النظام". مثال على ذلك هو حل المشكلة 1 حول الخبث: يحمي الخبث السائل نفسه من فقد الحرارة عن طريق "غطاء" مصنوع من رغوة الخبث. يوجد غطاء (أي أن رغوة الخبث تلعب دور الغطاء) ولا يوجد غطاء (ككائن خاص يجب خفضه ورفعه).
عند حل المشكلات عن طريق تعداد الخيارات ، نادرًا ما يكون السعي الواعي للحصول على كائن مثالي. لكن زيادة درجة مثالية الأنظمة هو قانون. الجواب ، الذي يزيد من درجة المثالية ، يصبح ملامسًا بعد التخلص من الكثير من العينات "الفارغة".
كيف تنشأ أنواع جديدة من الحيوانات؟ نتيجة لعمل عوامل مطفرة مختلفة ، تظهر علامات جديدة. في الغالبية العظمى من الحالات ، تكون هذه العلامات غير مجدية أو ضارة. وفقط في بعض الأحيان تظهر علامة مفيدة للجسم. يرفض الانتقاء الطبيعي الأفراد ذوي السمات الجديدة غير الناجحة ويساهم في الحفاظ على الأفراد ذوي السمات المفيدة وتوزيعهم. لذلك ، "عينات" عشوائية والانتقاء الطبيعي.
هذه هي آلية العمل عند تحسين الأنظمة التقنية من خلال تعداد الخيارات. المخترعون ، الذين لا يعرفون قوانين الأنظمة التقنية ، يولدون الكثير خيارات مختلفةحلول. فقط تلك "الطفرات" تكون قابلة للحياة إذا كانت تعمل في اتجاه يتوافق مع قوانين التنمية الموجودة بشكل موضوعي. في الاختراعات الجيدة
من السهل ملاحظة تأثير زيادة المثالية ، على الرغم من أن هذا التأثير يتم تحقيقه في الغالب دون وعي ، عن طريق الصدفة ، بعد محاولات عديدة مرتبطة بانخفاض درجة المثالية.
الطبيعة ليس لها وعي ، ولا سبب: لم يتم دراسة نتائج الطفرات ، ولا يوجد صراع لزيادة "نسبة الطفرات الناجحة". إذا تغيرت الظروف الخارجية فجأة ، فإن الكائنات الحية ذات دورة التوليد الكبيرة (أي مع عدد صغير من الطفرات لكل وحدة زمنية) تموت ببساطة. في التكنولوجيا ، هناك فرصة لتجميع خبرة "الطفرات" (مثل هذا المركب ، على وجه الخصوص ، هو صندوق براءات الاختراع) ، لدراستها ، للكشف عن "قواعد الطفرة الناجحة" التي تتوافق موضوعيا مع قوانين تطوير الأنظمة التقنية. هذا سيجعل من الممكن إجراء "الطفرات" عمدا: يجب أن يكون الخيار الأول المقترح هو الأفضل.
في بداية الكتاب تحدثنا بالفعل عن التناقضات الفنية ، والآن سنقوم بتوضيح شيء ما.
هناك تناقضات إدارية (AP): هناك شيء يجب القيام به ، لكن من غير المعروف كيفية القيام بذلك. تعكس هذه التناقضات فقط حقيقة ظهور مشكلة إبداعية ، وبصورة أدق ، حالة إبداعية. يتم تقديمها تلقائيًا جنبًا إلى جنب مع الموقف ، ولكنها لا تساهم بأي شكل من الأشكال في التقدم نحو الإجابة. تعكس التناقضات الفنية (TP) تضاربًا بين أجزاء أو خصائص نظام (أو تعارض "بين الرتب" بين نظام ونظام فائق ، نظام به نظام فرعي). مجموعة TP متأصلة في موقف إبداعي ، وبالتالي ، فإن اختيار تناقض واحد من هذه المجموعة يعادل الانتقال من حالة إلى مهمة. هناك نقاط حماية نموذجية ، على سبيل المثال ، في مختلف فروع التكنولوجيا ، غالبًا ما توجد TPs من نوع "قوة الوزن" ، "دقة الأداء" ، وما إلى ذلك. يتم التغلب على التناقضات التقنية النموذجية من خلال التقنيات القياسية. من خلال تحليل عدة آلاف من الاختراعات (بشكل أساسي المستوى الثالث أو الرابع) ، كان من الممكن تجميع قوائم بهذه التقنيات. علاوة على ذلك ، تم وضع جداول لتطبيق هذه التقنيات حسب نوع التناقضات. لذلك ، TP لها قيمة إرشادية معينة: بمعرفة TP ، يمكنك الذهاب إلى المجموعة الصحيحةحفلات الاستقبال. ومع ذلك ، عند حل المشكلات المعقدة ، لا يتضح أن هذا المسار فعال دائمًا ، نظرًا لأن الكثير لا يزال غير مؤكد: من غير المعروف أي طريقة معينة من المجموعة يجب استخدامها ، وإلى أي جزء من الزوج المتعارض يجب أن يُنسب ، وكيف بالضبط لتطبيقه (على سبيل المثال ، التقسيم) في ظروف المشكلة المحددة. يزداد الموقف تعقيدًا بسبب حقيقة أن الحلول للعديد من المشكلات المعقدة مرتبطة باستخدام مجموعات معينة من عدة تقنيات (أو مجموعات من التقنيات والآثار الفيزيائية).
توف). لذلك ، يجب إجراء تحليل المهام بشكل أعمق وتحديد الجوهر المادي TP.
