Закон перехода количественных изменений в качественные

Классификация законов развития технических систем

В живой природе возникновение новых видов животных возможно в результате воздействия различных мутагенных факторов. Естественных отбор бракует особи с неудачными новыми признаками и способствует сохранению и распространению особей с полезными признаками.

Таков и традиционный механизм работы при решении изобретательских задач. Изобретатели генерируют множество вариантов решения задачи. Жизнеспособными оказываются те варианты, которые совпадают с объективно существующими законами развития техники.

Цель ТРИЗ – использовать существующие объективные законы развития технических систем для сознательного решения изобретательских задач без слепого перебора вариантов.

Материалом для выявления конкретных закономерностей является патентный фонд.

Анализ патентных материалов позволил выявить ряд важнейших законов развития технических систем.

Первая группа этих законов («статика») относится к критериям жизнеспособности новых технических систем.

Необходимыми условиями жизнеспособности технических систем является:

1. наличие и хотя бы минимальная работоспособность ее основных частей;

2. сквозной проход энергии через систему к ее рабочему органу;

3. согласование собственных частот колебаний (или периодичности действия) всех частей системы (закон согласования ритмов ТС) .

Вторая группа законов развития технических систем (динамика) характеризует направление развития независимо от конкретных технических и физических механизмов этого развития.

Все технические системы развиваются:

1. в направлении увеличения степени идеальности;

2. в направлении увеличения степени динамичности;

3. неравномерно – через возникновение и преодоление технических противоречий, причем, чем сложнее система, тем неравномернее и противоречивее развитие ее частей;

4. до определенного предела, за которым система включается в надсистему в качестве одной из ее частей, при этом развитие на уровне системы резко замедляется или совсем прекращается, заменяясь развитием на уровне надсистемы.

Наука о законах техники только начинает формироваться. Сегодня нет пока достаточно обоснованных общепризнанных отдельных законов техники. Создание системы законов развития техники – одно из важнейших актуальных современных направлений фундаментальных исследований.

Закон перехода количественных изменений в качественные вскрывает общий механизм развития. В процессе развития количественные изменения в системе происходят непрерывно. При достижении определенного предела совершаются качественные изменения. Новое качество ускоряет темпы роста. Количественные изменения при этом совершаются постепенно (эволюционно), а качественные - скачком. Характер и продолжительность скачка могут быть разнообразными - длительными и кратковременными, бурными и относительно спокойными, с взрывом и без него и так далее.

Любая система (в том числе и техническая) проходит несколько этапов своего развития (см. рис. 3.2).

Вначале система развивается медленно (участок I), при достижении некоторого уровня развитие ускоряется (участок II) и после достижения некоторого более высокого уровня скорость роста уменьшается и в конечном итоге рост параметра системы прекращается (участок III), что означает появление в системе некоторых противоречий. Иногда параметры начинают уменьшаться (участок IV) - система "умирает".

Подобные кривые часто называют S - образными.

Для технических систем:

· участок I - "зарождение" системы (появление идеи и опытных образцов),

· участок II - промышленное изготовление системы и доработка системы в соответствии с требованиями рынка,

· участок III - незначительное "дожимание" системы, как правило, основные параметры системы уже не изменяются, происходят "косметические" изменения, чаще всего не существенные изменения внешнего вида или упаковки,

· участок IV - ухудшение определенных параметров системы, которое может вызываться несколькими фактами:

- следование моде, влияние экономической, социальной или политической ситуации, религиозные ограничения и т.п.;

- физическое и моральное старение системы.

Как правило, на участке IV система прекращает свое существование или утилизируется.

Прекращение роста данной системы не означает прекращение прогресса в этой области. Появляются новые более совершенные системы - происходит скачок в развитии. Это типичный пример проявления закона перехода количественных изменений в качественные. Такой процесс изображен на рис. 3.3.

На смену системе 1 приходит система 2. Скачкообразное развитие продолжается - появляются системы 3, 4 и т.д. (рис. 3.4).

Общий прогресс в отрасли можно показать при помощи касательной к данным кривым (которая показана на рисунке пунктирной линией) - так называемой огибающей кривой,[1].

Развитие любого вида техники может быть примером, подтверждающим этот закон. Обратимся к судостроению.

Пример 3.1. Скорость передвижения гребных судов постепенно повышалась за счет увеличения числа весел, но не превышало 7-8 узлов[2].

Скачек в развитии - появление парусных судов. Рост скорости здесь осуществлялся путем увеличения общей площади парусов. Однако самые быстроходные парусные корабли не показывали более 12-13 уз. В тоже время коммерческие клиперы середины XIX в. развивали до 20 уз[3].

Дальнейшее повышения скорости передвижения и не зависимость его от скорости и направления ветра привело к очередному скачку - появились суда с двигателями.Увеличение скорости хода в этом типе судна происходило путем совершенствования двигателей и замены их на другие типы с большей удельной мощностью. Первоначально появился паровой двигатель, затем дизель, паровая или газовая турбина, атомная установка

Следующим скачком в развитии судостроения было вынесение водоизмещающей части корпуса судна из воды. Появились суда на подводных крыльях. В дальнейшем еще уменьшили сопротивление воды о корпус (о стойки крыльев) - придумали суда на воздушной подушке. И, наконец, дальнейшее уменьшение сопротивления движению корпуса – судно вынесли еще дальше от воды – появились экранопланы.