Основы
теории решения изобретательских задач

3.4.2. Закон перехода в надсистему.

Закон перехода в надсистему формулируется следующим образом: исчерпав ресурсы развития, система объединяется с другой системой, образуя новую, более сложную систему. Механизм такого перехода состоит в объединении двух исходных систем, при этом получают бисистему, или нескольких систем с получением полисистемы. Переход "моно-би-поли" - неизбежный этап в развитии всех технических систем. Механизм перехода "моно-би-поли" показан на рис. 3.51. После объединения систем в би- или полисистему происходит некоторое изменение новой системы. При этом сокращаются вспомогательные элементы, и устанавливается более тесная связь между отдельными системами. Такие системы называются частично свернутыми.

Дальнейшее развитие приводит к полностью свернутым системам, в которых один объект выполняет несколько функций. Полностью (а иногда и частично) свернутая би- или полисистема становится новой моносистемой и может совершить новый виток спирали (рис. 3.52).

Объединение в би- и полисистему может происходить нескольким путями:

1. Создание системы из однородных (одинаковых) элементов. Объединение производится таким образом, что полезное(необходимое) качество отдельных элементов складывается, усиливается, а вредные взаимно компенсируются или остаются не прежнем уровне. Объединение такого типа возможно как для достаточно высокоразвитых систем, как и для простых элементов.
   Объединяются электростанции в единую энергетическую систему, вагоны - в железнодорожный состав, детали - для совместной обработки торцевых поверхностей.
2. Соединение би- или полисистемы из однородных элементов со сдвинутыми характеристиками. Элементами со сдвинутыми характеристиками называются однородные элементы с неодинаковыми параметрами, свойствами, характеристиками. Объединение элементов в систему происходит аналогично объединению однородных элементов.

Примерами объединения однородных элементов со сдвинутыми характеристиками являются объединение стержней разного цвета в шариковой авторучке, объединение металлов с различными коэффициентами температурного расширения в биметаллической пластине, объединение корпусов разных размеров и форм в катамаране и полимаране и т.д.

1. Создание би- или полисистемы из конкурирующих (альтернативных) систем. Такое объединение систем применяется в тех случаях, когда для выполнения той или иной функции имеется несколько разных путей, а, следственно, и систем. Объединение, также и в предыдущих случаях, производится таким образом, что недостатки каждого из элементов компенсируется, а преимущества складываются. Примерами объединения такого типа может служить Максутовский телескоп, объединяющий линзовые и зеркальные телескопические системы; турбовинтовой двигатель, объединяющий преимущества реактивного и винтового двигателя и т.д. Этот вид объединения систем часто применяется в тех случаях, когда одна система достигла своего потолка развития, а другая, более совершенная, еще не может заменить ее полностью. Например, паровая машина на парусных кораблях использовалась при штиле, но из-за низкой экономичности не могла обеспечить весь трансатлантический рейс. Поэтому на промежуточных этапах появились парусно-паровые корабли. Аналогично в настоящее время создаются автомобили, имеющие не только двигатель внутреннего сгорания, но и электродвигатель.
2. Объединение в Би- или Полисистему разнородных элементов. Примером такого объединения являются полисистема "мотоцикл", объединившая велосипед, двигатель, баки и т.д.; различного рода предметы, объединенные в мебельном гарнитуре; вообще любая система, объединяющая элементы, выполняющие разные функции.
3. Соединение би- или полисистем из антагонистических элементов (элементов с противоположными свойствами). Объединение систем с противоположными функциями позволяет повысить управляемость надсистемы, произвольно менять ее параметры в широком диапазоне и наделить систему новыми функциями. Примерами может служить карандаш с резинкой, позволяющий не только писать, но и стирать; кондиционер, объединивший нагреватель и холодильник.

Дальнейшее развитие би- и полисистем происходит в двух направлениях:

1. Эффективность новых систем может быть повышена увеличением различия между элементами системы. Движение идет от однородных элементов (пачка одинаковых карандашей) к элементам со сдвинутыми характеристиками (набор цветных карандашей), к альтернативным элементам (карандаш и авторучка); к разнородным элементам (карандаш с циркулем), а затем - к инверсным (карандаш с резинкой).
2. Эффективность новых систем повышается развитием связей между элементами. Связь элементов изменяется от "нулевой", т.е. без вещественных связей между элементами, до усиленных межэлементарных (жестких) связей. Дальнейшее развитие связей во многих системах происходит в соответствии с цепочкой связанности (см. рис. 3.43).

Кроме того, при объединении систем может происходить дальнейшее их развитие по линии упрощения. В результате возможны следующие варианты:

1. Система из практически самостоятельных, несвязанных элементов, не изменяющихся при объединении.
2. Система частично изменяемых, согласованных между собой элементов, которые функционируют только вместе и только в данной системе. Например, отдельные радиоэлементы в микросхеме. Такая система получила название полностью свернутой системы.
3. Полностью свернутую систему можно представить как новую моносистему. Ее дальнейшее развитие связано с движение по новому витку спирали. Иногда в качестве новой моноститемы может выступать частично свернутая система.

Пример 3.48. Холодильный костюм для горноспасателей должен мало весить (не более 28 кг), чтобы он смог работать. Кислородный аппарат весит более 12 кг, инструменты - 7 кг и остается 9 кг на сам костюм и холодильный агрегат (хладовещество и оборудование).
В качестве хладовещества применяют: сухой лед, фреон, сжиженные газы. Этого веса не достаточно, чтобы обеспечить холодильную мощность для работы не менее двух часов (это условие, поставленное заказчиком). Необходим запас не менее 15-20 кг.
Предложено объединить холодильную и дыхательную системы в единый скафандр, в котором одно холодильное вещество (жидкий кислород) выполняет две функции: сначала испаряется, а потом идет на дыхание.
Отпадает необходимость в тяжелом дыхательном аппарате, что позволяет во много раз увеличить запас холодильного вещества¹.
На рис. 3.53 показано устройство газотеплозащитного костюма. Жидкий кислород размещен в ранцевом резервуаре 1. Испаряясь, кислород поступает в инжектор 2, расположенный по оси сквозного канала 3. Вытекая из инжектора, кислород смешивается с теплым воздухом подкостюмного пространства и охлаждает его.

Оглавление