login
password
registration reminder  
 

Zákony vývoje technických systémů

Prechod ze sfery mozneho do sfery skutecneho.


Postup Formovani Zakonu Vyvoje Technickych Systemu
Zvladnuti TRIZ umoznuje nejen formulaci a reseni uloh, ale i prognozovani vyvoje technickych systemu.
Postup:

  1. Vymezeni idealich zakonitosti vyvoje konkretnich technickych systemu. Zdroj - patentova literatura.
  2. Stanoveni realnych zakonu vyvoje konkretniho druhu technickych systemu. Zdroj - predchozi, soucasne, nebo predpokladane technicke systemy.
  3. Vymezeni hranic mozneho vyvoje konkretniho druhu technickych systemu. Zdroj - predchozi dva pravidla.
  4. Pomoci TRIZ/ARIZ jsou porovnany a formulovany idealni zakonitosti a reseny fyzikalni a technicke rozpory. Zdroj - TRIZ/ARIZ
  5. Definovani moznych funkcii technickeho systemu. Zdroj - ruzne oblasti poznani.
  6. Analogicky jak pro strukturu, tak i pro funkci systemu jsou stanoveny idealni a realne funkcni zakonitosti konkretniho druhu technickych systemu.
  7. Porovnani zakonu vyvoje konkretnich technickych systemu s obecnimi funkcnimi zakonitostmi ARIZ/TRIZ.
  8. Prognozovani vyvoje konkretnich technickych systemu na zaklade zkusenosti ziskanych z postupu 1 az 7.

Libovolny technicky system vznika syntezi jednotlivych casti v jediny celek.
Avsak ne kazdy soubor casti vytvari zivotaschopny system.
Existuji nejmeni tri zakony, jejichz splneni je nutne k zivotaschopnosti systemu jako celku.

1. Zakon nezbytnosti existence vsech zakladnich casti technckeho systemu
a jejich aleaspon minimalni pracovni schopnosti.


Zakladni casti systemu jsou zdroj energie, prevody, pracovni organ a ridici organ.
Jestlize jen jedina z uvedenych casti je nevyhovujici (e.g. spalovaci motor v ponorce) pak system
jako celek neni schopen cinnosti. Aby technicky system mohl byt rizen je nutne, aby aleaspon jedna jeho cast
mohla byt rizena.

2. Zakon nutnosti prubezneho prenosu energie vsemi castmi technickeho systemu.
Znamena to napr., ze vykon motoru musi byt prenesen vsemi jeho castmi a nema smysl zvysovat vykon motoru, kdyz
ostatni casti tuto energii nejsou schopni prenest.
V ulohach resicich mereni musi byt zajisteno, ze energeticky tok musi prenaset informaci.
Casto je potrebne zjistit:

  1. Jaky druh energie je mozno nejjednoduseji privest?
  2. Jaky druh energie lze nejjednoduseji ze systemu odvadet?
Aby bylo mozne optimalne resit technicky system musi byt vsechny jeho casti schopny prenaset stejne mnozstvi energie
od zdroje az po pracovni organ.

3. Zakon souhlasnosti rytmu cinnosti vsech casti technickeho systemu.
Synchronizovanim a zfazovanim funkcii vsech casti technickeho systemu se snizuje jejich energeticka(casova) spotreba.

Tyto prvni tri zakony definuji podminky kladene na jednotlive casti systemu jejichz vlastnosti jsou kvalitativne rozdilne
diky cemuz, mohou vznikat technicke systemy predstavujici celek s novou kvalitou.

4. Zakon nerovnomernosti rozvoje jednotlivych casti technickeho systemu.
Cim slozitejsi system, tim nerovnomernejsi a rozpornejsi je vyvoj jeho jednotlivych casti.

Vyuzivani predchozich ctyr zakonu umoznuje odhalit analogie s jiz drive resenymi ulohami, na prvni pohled uplne odlisnymi
a primo prejit k reseni analyzovane ulohy. To umoznuje usmerneni vyvoje do perspektivnich a objektivne progresivnich smeru.

5. Zakon zvysovani stupne idealnosti reseni technickych systemu
Idealni varianta reseni je takova, ze funkce je zajistena a pri tom zadny system neni zapotrebi.
Reseni lze tedy vyslovit jako:
"Je nutno zajistit konkretni funkce, ale je to nutno provest bez zavedeni novych mechanizmu nebo zarizeni."
Diky formulovani idealni varianty reseni (poklop ze ztuhle struskove peny) pomoci presnych pravidel a nasledne stanovene myslenkove operace
podle zakonu umoznuje do znacne miry eliminovat metody pokus-omyl, stastnou nahodu, intuici, odhad a osviceni.

Zakladni zpusoby zvysovani stupne idealnosti reseni:

  1. Prohlubovani specializace technickych systemu, ktera vede k zvysovani mernych parametru:
    1. pomeru hodnoty uzitkoveho parametru (vykon, produktivita, presnost,...)
    2. k hodnote skodliveho pusobeni (ztraty, poruchy,...)
    3. nebo konstrukcniho parametru (hmotnosti, rozmeru,...)
    4. nebo ekonomickeho ukazatele (naklady, cena...).
    5. Zvysenim jednotkovych vykonu (energetickych, dopravnich, tezebnich nebo obrabacich stroju)
    6. nebo zvysenim jejich rychlosti (rychlosti provedeni pohybu)
  2. Zvyseni univerzalnosti - "Multifunction is better then single function."
  3. Vyuziti doposud nevyuzivanych vlastnosti, parametru nebo casti prislusneho technickeho systemu.
  4. Prechod k dynamickym, pregulovatelnym, nebo autoregulovatelnym systemum.Plati hlavne pro systemy na vysokem stupni rozvoje.
  5. Zvyseni stupne sladenosti jednotlivych casti systemu mezi sebou a okolim.
  6. Prechod do nadsystemu. (e.g. Modem)
  7. Prechod z makrourovne na mikrouroven (jestlize dalsi zvysovani stupne idealnosti v konkretnich podminkach jiz neni mozne).
  8. Zvyseni automatizace a postupne vylouceni cloveka ze systemu.

6. Zakon zvysovani dynamicnosti a regulovatelnosti technickych systemu

  1. Prechod od systemu s konstantnimi parametry k systemu s promenlivymi parametry (letoun s promenlivou geometrii kridel).
  2. Prechod od systemu s uzce vymezenymi funkcemy k multifunkcnimu systemu.
  3. Prechodem k systemu s diferencovanymi vnitrnimi podminkami.
  4. Prechodem k systemum s vetsim poctem volnosti.
  5. Prechodem k systemum s promenlivymi vazbami mezi prvky. (latkove vazby menici se pusobenim pole, teploty...)
  6. Prechodem k regulovatelnym systemum se zvysovanim stupne regulovatelnosti. (vyuzitim napr. fazovych prechodu, ionizace a rekombinace, disociace a syntezy rizene el. mg. polem,
    prechodem pomoci zavedeni dobre riditelneho opacneho procesu, prechodem k zpetnovazebnimu rizeni)
  7. Prechodem od systemu se statickou stabilitou k systemum s dynamickou stabilitou dosahovanou vhodnou regulaci systemu.
  8. Vyuzivani samoprogramujicich, samoucicich a automaticky se prestavujicich systemu.

7. Zakon sladovani v technickych systemech
Sladovanim jednotlivych podsystemu mezi sebou a s vnejsim prostredim (okolim) systemu, kdyz se sladuji:

  1. materialy (predpiaty beton),
  2. tvary a rozmery (bulba na nosu pridi lodi),
  3. rytmus cinnosti (samoserizujici systemy, samosynchronizace kmitajicich soustav - radio primac, nastenne hodiny na stejne stene)
  4. sladovani podsystemu slozitychj systemu (vylouceni vlozenych podsystemu, zobecneni jednotlivych uzlu podsystemu, tendence k zeslozitovani elementarnich casti podsystemu,
    standardizace elementarnich casti systemu)
  5. jine parametry (pevnost, spolehlivost, zivotnost, teplota (bimetalicky pasik), vstupni a vystupni elektricke odpory, magneticke a opticke vlastnosti...), lze docilit optimalizaci funkcnosti danneho systemu.

Sladovani obvykle probiha ve trech etapach:
  1. Sladovani parametru podsystemu (pro zvysovani uzitecneho efektu nebo vylouceni skodliveho efektu - oddelit plevel od zrna)
  2. Rizene rozladovani parametru podsystemu (nasledne ziskani noveho uzitecneho efektu)
  3. Prechod k dynamickemu sladovani a rozladovani pri priprave k cinnosti, nebo v prubeho pracovni cinosti podsystemu.

8. Zakon prechodu na uroven nadsystemu

  1. etapa: Kvalitativni vymezeni prvnku systemu: Co to je? Z ceho se tento novy system musi skladat?
  2. etapa: Nalezeni optimalniho konstrukcniho reseni: Jak je to usporadano?
  3. etepa: Zkoumani systemu ve sve dynamice: Jak se technicky system meni v interakci s okolim (vnejsim prostredim)?
  4. etapa: Prognoza rozvoje: Jak se tento technicky system bude dale rozvijet?

Prechod a vcleneni technickeho systemu do nadsystemu lze uskutecnit nekterou ze tri cest:
  1. cesta: Vytvorit nadsystem ze stejnorodych (nebo stejnych) systemu.
  2. cesta: Vytvoreni nadsystemu z konkurujicich si (alternativnich) systemu. (kdyz jeden system dosahl vrchol sveho rozvoje)
  3. cesta: Vytvoreni nadsystemu z antagonistickych systemu (ze systemu s opacnymi funkcemi) pro zvyseni stupne riditelnosti.
Takto vznikaji tri zakladni typy systemu:
  1. Nadsystem z prakticky samostatnych systemu, ktere se pri spojeni nemeni.
  2. Nadsystem z castecne pozmenenych systemu, vzajemne sladenych
  3. Nadsystem z uplne zmenenych, vzajemne plne sladenych systemu, ktere mohou fungovat pouze v ramci daneho nadsystemu
    (spiralovy prechod: monosystem-bisystem-polysystem-monosystem)
Etapy vyvoje nadsystemu:
  1. etapa: Skupina prvku (system s nulovou vazbou mezi prvky)
  2. etapa: Castecne zjednodusene systemy
    1. Efektivnost vytvoreneho nadsystemu muze byt zvysena predevsim rozvojem vazeb (posilnovani vazeb, zvyseni dynamicnosti techto vazeb) prvku v tomto nadsystemu
    2. Efektivnost nove vytvorenych bisystemu a polysystemu muze byt zvysena specializaci prvku
      (zvysovanim rozdilnosti mezi puvodne podobnymi prvky noveho nadsystemu)
      1. od stejnorodych prvku k prvkum s rozlisenymi charakteristikami (vice-naplnova tuzka)
      2. od prvku s rozlisenymi charakteristikami k ruznorodym prvkum (tuzka s ramenkem kruzitka)
      3. od ruznorodych prvku k integrovanym prvkum - "prvek+antiprvek" (tuzka s gumou)
    3. etapa: Plne zjednoduseny system (multifunkcni dom)
    4. etapa: Integrovany system - novy monosystem (kvalitativne nove vnitrni prostredi v nadsystemu)

9. Zakon prechodu na mikrouroven
Prechod na mikrouroven se uskutecnuje v nekolika etapach:

  1. etapa: Vzajemne pusobeni (interakce) slozitych podsystemu nebo soucasti slozitych tvaru (na makro urovni casti systemu).
  2. etapa: Vzajemne pusobeni soucasti jednoduchych tvaru (plochych, valcovitych, kulatych,...).
  3. etapa: Vzajemne pusobeni drobnych casti (prasku, poru v kapilarne-porovitych materialech).
  4. etapa: Zmena krystalicke mrizky latek (fazove prechody latky, zmena molekularni struktury latky).
  5. etapa: Chemicke reakce (rozklad a synteza, kataliticka reakce, polymerizace,...)
  6. etapa: Procesy probihajici mezi atomy a uvnitr atomu (radiace, proudy elementarnich castic,...)
  7. etapa: Vzajemne pusobeni latek a poli (magneticke a elektricke vlastnosti latek, ionizace,...)

10. Zakon postupneho vylucovani ucasti cloveka zvysovanim uplnosti casti technickych systemu
Technicky system je povazovany za uplny, je-li slozen ze vsech casti potrebnych k zajisteni funkci tohoto systemu bez spoluucasti cloveka.
V uplnem technickem systemu musi byt zajistovany tyto tri funkcni utovne:

  1. uroven: Zajistovani primarnich funkci technickeho systemu
  2. uroven: Rizeni procesu zajistovani primarnich funkci
  3. uroven: Zpracovavani informace a provadeni regulacnich a ridicich rozhodnuti a prikazu v procesu zajistovani primarnich funkci.
Uplny technicky system se zklada ze tri casti: zdroje energie, prevodniku energie a vykonneho organu.

Zakladni casti technickeho systemu
Funkcni uroven a. Vykonny organ b. Prevodnik c. Zdroj
1. Zajistovani funkci nastroj sil a energii energie
2. Rizeni procesu ovladaci zarizeni povelu povelu
3. Informacne rozhodovaci cidla informaci rozhodnuti

Etapy procesu vylucovani cloveka z technickeho systemu:
  1. Funkcni uroven: Zajistovani funkci
    1. pouzivani pracovnich nastroju (kyj, kamenny nuz, sekera,...)
    2. vyuzivani mechanizmu k premene energie (paka, klin, klika, kladka,...)
    3. vyuzivani ruznych zdroju energie (prirodni energie - vitr, voda, slunce, zvirata,...
      tepelna energie - parni stroje, parni turbiny, spalovaci motory,...)
  2. Funkcni uroven: Rizeni procesu
    1. zarizeni pro nastavovani a ovladani mechanizmu (kormidelni kolo na lodi,...)
    2. mechanizmy, prevodniky a menice v systemovem rizeni stroju (kormidelni stroje v namornictvi,...)
    3. zarizeni vydavajici impulsy a povely pro rizeni procesu, pracujici bez zpetne vazby (ruzna kopirovaci zarizeni,...)
  3. Funkcni uroven: Informacne-rozhodovaci
    1. pouzivani cidel, doplnujicich smysly cloveka
    2. strojove vyhodnocovani udaju, agregovani a pretvareni informaci do formy vhodne pro vnimani
    3. automatizovane systemy rizeni
Na 1. urovni se vyzaduji fyzicke vlastnosti cloveka (mohutnost), na 2. urovni se jedna o smyslovou mohutnost cloveka,
na 3. urovni jde o intelektualni mohutnost cloveka. Existuje vsak i 4. uroven ktera se projevuje zvysovanim socialne-spolecenskych
mohutnosti cloveka. Je nutne zduraznit, ze systemy na vyssi urovni neodstrani systemy na nizzi urovni uplne (napr.: automobil a jizdni kolo).

11. Zakon zvysovani stupne VEPOLnosti
Metodika TRIZ/ARIZ vyuziva pro modelovani specificky jazyk, kterym je VEPOLova analyza. VEPOLove modely - minimalni modely technickych systemu -
vyjadruji vzajemne pusobeni dvou hmotnych prvku (nastroje a vyrobku) z urcitych latek (VEscestva) v nejakem POLi, charakterizujicim energii tohoto
vzajemneho pusobeni. Janko nastroj mohou pusobit i latky tvorici okoli (vnejsi prostredi) systemu.

Rozvoj soucasnych technickych systemu probiha ve smeru zvysovani stupne VEPOLnosti, coz znamena:

  1. NEVEPOLove (dan pouze jeden prvek) a neuplne VEPOLove (dany pouze 2 prvky) systemy prechazi do uplnych VEPOLu (dany 2 hmotne prvky a pole).
  2. Zvysuje se stupen dispersnosti castic latky B2 (nastroje)
  3. VEPOLy maji tendenci menit se na FEPOLy (VEPOLy, v nichz je jeden latkovy prvek ferromagneticky, nejcasteji z drobnych castecek a pole je magneticke nebo elektromagneticke).
  4. VEPOLy a FEPOLy prechazeji na dvojite nebo retezove VEPOLove nebo FEPOLove systemy, na biVEPOLy nebo biFEPOLy, pripadne na polyVEPOLy a polyFEPOLy.
  5. Zvysuje se pocet takovych vazeb v systemech, ktere je mozne ridit.
  6. Ve VEPOLech a ve FEPOLech jsou pouzivany takove latky a pole, ktere umoznuji, bez zvysovani slozitosti systemu zavadenim dalsich latek, realizovat
    potrebne fyzikalni jevy a efekty, rozsirovat funkcni moznosti systemu, zvysovat stupen idealnosti systemu...