Владимир Петров - Структурный анализ систем

© Владимир Петров, 2018

ISBN 978-5-4493-9970-0

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Владимир Петров

Структурный анализ систем: Вепольный анализ. Учебник. ТРИЗ.

Это книга представляет собой впервые созданный учебник по вепольному анализу.

Материал легко и быстро усваивается.

В книге приводится около 250 примеров и более 60 задач (из них 102 примера и 42 задачи для самостоятельного разбора), более 100 иллюстраций, более 100 физических эффектов.

Книга рассчитана на широкий круг читателей и будет особенно полезна тем, кто хочет быстро получать новые идеи.

Работа посвящается светлой памяти

учителя, коллеги и друга Генриха Альтшуллера

Я премного благодарен моему учителю, коллеге и другу Генриху Альтшуллеру, прежде всего за то, что он создал основу теории развития технических систем — законы их развития, за то, что имел счастье общаться и обсуждать с ним некоторые материалы данной книги.

Хочу выразить глубокую благодарность за ценные замечания, примеры и предложения при работе над этой книгой моему коллеге и другу Борису Голдовскому, Мастеру ТРИЗ, Генеральному конструктору подводной техники, Лауреату премии Правительства РФ в области науки и техники, Почетному судостроителю, ветерану-подводнику (Нижний Новгород, Россия).

Для анализа и синтеза систем используется моделирование, которое является одной из составляющих талантливого мышления 2 2 Петров Владимир. Талантливое мышление: ТРИЗ/ Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 280 с. — ISBN 978-5-4493-5785-4 . Существуют разные способы моделирования, например, вещественное, математическое, компьютерное мысленное и т. д.

В данной книге будет рассматриваться только мысленное моделирование, помогающее решать сложные (изобретательские) задачи. Напомним, что изобретательская задача — это задача содержащая противоречие 3 3 Петров Владимир. Решение нестандартных задач: ТРИЗ / Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 218 с. — ISBN 978-5-4493-6332-9 , являющееся одним из важных понятий теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).

Моделированием структуры системы в ТРИЗ занимаются функциональный и вепо́льный анализ.

Вепо́льный анализпредназначен для представления исходной системы в виде определенной (структурной) модели и преобразования ее для получения структурного решения, устраняющего недостатки.

Структурный вещественно-полевой (вепо́льный) анализ — раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру систем. Вепо́льный анализ разработан Г. С. Альтшуллером.

Вепо́льный анализ — это язык схем, позволяющий представить исходную систему в виде определенной (структурной) модели. С помощью специальных правил выявляются свойства этой системы. Затем по конкретным закономерностям преобразовывают исходную модель задачи и получают структуру решения, которое устраняет недостатки исходной системы.

Статистический анализ решений показал, что для повышения эффективности систем их структура должна быть определенной. Модель такой структуры называется веполем.

Вепо́ль — модель минимально управляемой системы, состоящей из двух взаимодействующих объектов и их взаимодействия.

Взаимодействующие объекты условно названы веществамии обозначаются В 1и В 2, а само взаимодействие называется полеми обозначается П.

Под « веществом» будем понимать любой объект, начиная с материала, его структуры, молекул, атомов, до самых сложных систем, например, космическая станция. В информационных системах это может быть элемент или данные .

Полеможет представлять собой любое действиеили взаимодействие, например, энергию , силу или информацию . В информационных системах это может быть алгоритм .

Веполь изображается схемой (1.1).

Термин ВеПольпроизошел от слов «Вещество»и «Поле».

Вепольный анализвключает в себя определенные правила и тенденции. Эти тенденции подчиняются закону увеличения степени вепольности,который будет описан ниже.

Вепольный анализпредназначен для:

— представления исходной структуры задачи (системы);

— определения структурного решения задачи;

— выявления перспективы развития структуры системы.

Если В 1 — изделие, В 2 — инструмент, «обрабатывающий» изделие В 1, а П — поле (энергия, сообщаемая инструменту), то веполь будет иметь вид (1.2).

Пример 1.1. Разрезание хлеба

Продемонстрируем веполь на примере нарезки хлеба.

Хлеб В 1разрезают ножом В 2, прикладывая силу руки П 1(поле механических сил). В данном случае П 1 — линейное перемещение ножа и давление.

Этот же пример можно представить и другой вепольной схемой (1.3): нож В 2действует на хлеб В 1через механическое поле П 2, представляющее собой давление ножа на хлеб или трение между ножом и хлебом.

Пример 1.2. Информационная система

Если В 1 — элемент (программа) 1, В 2 — элемент (программа) 2, а П 1 — поле (сигнал — информация), то вепольную модель можно представить схемой (1.4). Эту же формулу можно представить и так: В 1 — данные (информация) 1, В 2 — данные (информация) 2, а П 1 — алгоритм.

Введем понятие «отзывчивости».

Отзывчивостьв вепольном анализе — это свойство вещества В реагировать (отзываться) на воздействие поля П, т. е. выполнять необходимое (заданное) действие или вещества В генерировать необходимое поле П.

Приведем примеры «отзывчивых» веществ и полей: