Размещено на сайте 21.05.2008.

Работа представлена на «Саммит-2008»
Редактор

Краткое содержание

Многофункциональность, заключающаяся в выполнении объектом нескольких различных функций, широко используется для решения практических и изобретательских задач в большинстве областей человеческой деятельности, а также лежит в основе ряда инструментов ТРИЗ. Многофункциональность системы во многих случаях позволяет улучшить ее потребительские свойства, уменьшить массу и занимаемый объем, уменьшить число элементов и связей, повысить надежность и безопасность, получить преимущества в конкурентной борьбе. Широкое распространение и получаемый положительный эффект обуславливают актуальность исследования многофункциональности с целью получения развернутого систематизированного знания о сущности явления, разработки рекомендаций и инструментов по эффективному использованию многофункциональности для решения практических и изобретательских задач.

На основе анализа примеров многофункциональных решений выявлены виды многофункциональности и предложена их классификация. Установлено, что на практике применяются два подхода к использованию многофункциональности и, соответственно, можно выделить два класса задач: “от требуемой функции - к системе, ее реализующей” и “от имеющейся системы - к новым функциям”. Выявлено значительное число способов достижения многофункциональности, среди которых наиболее часто используются группы способов «Объединение носителей функций», «Трансформация» и «От взаимосвязей, взаимодействий, условий, свойств и ресурсов - к функциям». Предложены укрупненные алгоритмы решения задач указанных классов. Показана целесообразность создания специализированных информационных фондов для поддержки поиска новых функций исследуемых систем. В настоящее время проявляются тенденции повышения многофункциональности и уровня интеграции систем и их элементов, стремление к функциональной полноте и числу функций, оптимальному для потребителя.

1. Явление «Многофункциональность».

Раньше всех для решения задач сотворения мира использовал многофункциональность сам Господь Бог: «В четвертый день сказал Бог: да будут светила на тверди небесной для освещения земли и для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов; и да будут они светильниками на тверди небесной, чтобы светить на землю. И стало так». С древнейших времен многофункциональность широко использовали и люди. Первые же человеческие орудия труда были многофункциональными. Рубило не только рубило, но и скоблило, пилило, ударяло и даже убивало. Юлий Цезарь, по преданию, мог делать не менее двенадцати дел одновременно. Беспризорники прошлого века, прося попить имели в виду гораздо больше: «Тетенька дай попить, а то так есть хочется, что переспать негде».

В современном мире нас окружает множество многофункциональных вещей, устройств, систем. Отличаются высоким уровнем многофункциональности современная сложная бытовая и, особенно, информационно-вычислительная техника. Например, сотовые телефоны реализуют многие десятки, а персональный компьютер – сотни разнородных функций. Не отстают и существенно более простые достижения цивилизации: универсальная зубная паста «Аквафреш» имеет тройное действие - чистит зубы, удаляет налет, и предупреждает кариес. А в большинстве флаконов - как минимум «три в одном». Наверное, поэтому уровень многофункциональности во многих случаях является одним из основных показателей систем, одним из основных аргументов в конкурентной борьбе.

В ТРИЗ явление многофункциональность занимает особое место. Сделать объект многофункциональным – это содержание одного из наиболее часто используемых принципов разрешения противоречий – «принципа универсальности», одна из форм реализации ИКР и ведущего закона развития систем – «закона повышения степени идеальности при развитии системы». [1. Г.С.Альтшуллер. Алгоритм изобретения. М., Московский рабочий, 1973 г. 2. Г.С.Альтшуллер. Найти идею. Новосибирск, Наука, 1989 г. 3. Г.С.Альтшуллер, Б.Л.Злотин, А.В.Зусман, В.И.Филатов. Поиск новых идей: от озарения к технологии. Кишинев. Картя Молдовеняскэ. 1989г.]. ТРИЗ и сама многофункциональна, успешно выполняя функции анализа, постановки и решения задач, создания средств информационной поддержки процесса решения, выявления законов и тенденций развития сначала технических, а потом и всех других систем, обучения и воспитания всех поколений всех стран и народов, в процессе которых страждущие окунаются не только в ТРИЗ, но и во множество других культурных ценностей, получая не только Знание и Мировоззрение, но и высокий эмоциональный заряд, уверенность в решаемости проблем и настрой на конструктивную деятельность.

В числе положительных результатов, обусловленных многофункциональностью системы, - улучшение потребительских свойств, уменьшение массы и занимаемого объема, уменьшение числа элементов и связей, повышение надежности по сравнению с совокупностью заменяемых однофункциональных систем.

Недостатки многофункциональности – во многом продолжение ее достоинств. К числу типовых недостатков можно отнести относительное усложнение разработки, отработки и эксплуатации многофункциональных систем, более высокие требования к обслуживающему персоналу. В отдельных случаях снижение некоторых составляющих надежности вследствие усложнения системы и ее взаимосвязей по сравнению с однофункциональными системами. Качество и технологичность выполнения отдельно взятой функции во многих случаях у многофункциональной системы несколько ниже, чем у специализированной однофункциональной. Многофункциональные устройства эксплуатируются относительно более интенсивно, чем устройства однофункциональные, а выход из строя многофункционального устройства эквивалентен выходу из строя всей группы устройств, функции которых оно выполняет. В частности, в том числе и поэтому, актуален вопрос об оптимальном уровне многофункциональности.

Многофункциональность является характерным свойством, м.б. даже атрибутом, как устройств и систем, так и действий, способов и технологий, а областью ее возможного использования являются практически все сферы человеческой деятельности. Трудно представить себе объект, обладающий одним свойством и имеющий одну взаимосвязь. А ведь каждое свойство может быть использовано для реализации нескольких функций. По сути, многофункциональность является богатейшим видом ресурсов – понятным, востребованным, относительно доступным и наиболее готовым к применению по сравнению с другими видами ресурсов.

Широкое распространение и во многих случаях получение существенного положительного эффекта при реализации многофункциональности обуславливают необходимость и актуальность всестороннего исследования этого явления, целью которого является:

• Получение развернутого систематизированного знания о сущности явления «многофункциональность».
• Разработка рекомендаций и инструментов по эффективному использованию многофункциональности для решения практических задач. [4. С.И.Перницкий Направления исследований явления «многофункциональность». докл. на регион. конф. ТРИЗ. г. Москва, 2003]

2. Виды многофункциональности

Повышению эффективности поиска многофункциональных решений способствует раскрытие видов многофункциональности. С этой целью была использована традиционная ТРИЗовская технология получения новых знаний – сбор «патентного фонда» уже известных решений, их анализ и получение выводов, содержащих новую обобщенную информацию.

Анализ известных технических решений показал, что на практике используется достаточно большое число видов многофункциональности. Для примера в таблице 1 приведено несколько примеров решений, в которых использованы различные виды многофункциональности.

Таблица 1

Анализ этих многофункциональных решений показывает, что система может выполнять разные функции одновременно, на разных этапах нормального функционирования системы, в условиях нормального функционирования системы и в аварийной ситуации, а действие функции может быть направлено на различные объекты.

Расширение базы рассмотренных примеров практически реализованной многофункциональности показало наличие и других видов многофункциональности. Многообразие требует классификации и ее попытки показали, что используемые на практике разнообразные виды многофункциональности могут быть классифицированы по следующим основаниям (обобщенным признакам):

• действие функций;
• момент реализации функций во времени,
• условия реализации каждой функции,
• объекты функций (объекты, на которые направлено действие функций).

Кроме того, в некоторых случаях целесообразно учитывать степень выполнения функции - полное или частичное, а также возможность использования составного носителя функций, когда носителем функции является несколько разных объектов.

Каждое основание классификации охватывает несколько конкретных вариантов реализации. Например, во времени разные функции могут быть реализованы:

• одновременно;
• в разные моменты, но в пределах одного этапа функционирования системы;
• на разных этапах функционирования;
• на разных этапах жизненного цикла.

Действие функций отличается огромным разнообразием и может быть классифицировано по предметной области, к которой они относятся, и по многим другим основаниям, которые могут отличаться для различных объектов. Например, для объекта «топливо» функции могут быть отнесены к группам: энергетические, механические, физико-химические, технологические «бытовые»...

Различные сочетания вариантов по каждому основанию классификации дают различные виды многофункциональности. Для компактного и наглядного представления совокупности возможных вариантов удобно использовать морфологическую таблицу, которая кроме описательного значения может использоваться для постановки и решения конкретных технических задач.

Возможны и другие классификационные виды многофункциональности, в частности, по смежности выполняемых функций. Например, осьминог использует дыхательную воронку как реактивный двигатель - функции дышать и приводить в движение являются смежными в цикле функционирования организма. Возможна также смежность по жизненному циклу, циклу эксплуатации, местоположению, времени и т.д.

3. Изобретательские задачи, решаемые с использованием многофункциональности

При рассмотрении примеров применения многофункциональности выявляется, что существует два противоположных подхода к ее использованию [10. С.И.Перницкий Использование принципа универсальности в авиационно-космической технике Авиакосмическая техника и технология.1998г, № 2, стр.7]:

• “от требуемой функции - к системе, ее реализующей” (кратко: “от функции - к системе”), т.е. требуемую функцию реализовать заданной или какой-нибудь системой.
• “от имеющейся системы - к новым функциям” (“от системы - к функции”).
• С учетом этих подходов и в зависимости от ограничений, накладываемых на преобразуемые системы и функции, многофункциональность может использоваться для решения следующих типов задач:
• Требуемую функцию выполнить заданной системой (Например, выполнить функцию вращать самолет по крену посредством руля высоты);
• Требуемую функцию выполнить какой-нибудь системой (Выполнить функцию вращать самолет по крену какой-нибудь системой самолета, кроме элеронов). Эту задачу можно свести к первой и последовательно ее решать для имеющихся (доступных) систем);
• Создать многофункциональную систему с заданным набором функций (Создать систему, выполняющую функции вращать самолет по тангажу, вращать самолет по крену и тормозить самолет);
• Выявить функции, которые способна выполнить данная система (Какие функции дополнительно может выполнить руль высоты?).

К типовым задачам, решаемым посредством использования многофункциональности можно отнести также задачи, характеризующиеся наличием противоречия типа: ”Необходимо выполнить функцию, однако на обычно используемые для ее реализации средства, накладываются жесткие ограничения”. Такое положение характерно для систем, достаточно продвинутых в своем развитии, вследствие чего ресурсы, “лежащие на поверхности”, уже использованы. В частности, многофункциональность целесообразно использовать в системах, к которым предъявляются жесткие требования по массе, габаритам, качеству, надежности и безопасности функционирования, которые имеют сложные, многовариантные циклы функционирования. В этих случаях вместо развертывания технической системы, вместо подхода: «Когда системе нужна функция – берем специальную систему, которая выполняет эту функцию, и объединяем с исходной системой», нужно использовать подход «Когда системе нужна функция – получаем ее из того, что есть, что доступно».

На 3-4 стадиях развития системы актуальной становится задача ускорения экспансии –распространения, расширения областей и условий применения системы. Для выявления возможных направлений экспансии за счет многофункциональности может быть использовано выявление и предсказание свойств, функций, характеристик, ограничений, преимуществ, особенностей системы в новых условиях, взаимосвязях, взаимодействиях, при наличии новых ресурсов, потребностей и выявление при этом на каждом шаге функций, которые может выполнять система. Выявленные возможности многофункциональности могут способствовать повышению потребительских свойств и ускорению «приживания» системы в новом месте и в новых условиях.

Также могут быть выделены некоторые частные задачи:

В настоящее время все более актуальной становится проблема обеспечения и повышения надежности и безопасности техники. Одним из типовых способов ее решения является дублирование систем. Однако простое дублирование приводит, например к повышению массы летательных аппаратов и соответствующему снижению их эффективности. Идея многофункциональности позволяет ставить задачи типа “Осуществить дублирование ... без введения специальных дублирующих систем”, а также решать их, в частности, увеличивая степень многофункциональности имеющихся систем.

Еще одной задачей и областью применения многофункциональности является конкурентная борьба. Многофункциональность – действенное средство при решении задач конкурентной борьбы, поскольку уровень многофункциональности во многих случаях является одним из основных показателей системы, одним из основных аргументов в конкурентной борьбе. В современной рекламе масса тому примеров.

Таким образом, можно констатировать существование нескольких видов задач, направленных на повышение многофункциональности различных классов систем.

Решение задач повышения многофункциональности технических систем наиболее целесообразно проводить на ранних стадиях их разработки, - на этапах постановки задачи, формирования принципиальной схемы, оптимизации структуры системы, а также на этапах опытной эксплуатации, и этапах эксплуатации, характеризующихся изменением условий функционирования или возникновением новых потребностей.

Явление многофункциональность может использоваться не только для решения конкретных изобретательских задач, но и для планомерного исследования систем с целью выявления ресурсов их развития и для собственно развития, т.е. получения конкретных решений.

4. Инструменты для решения задач по повышению многофункциональности

Хотя бы иногда, для определения «размеров бедствия», полезно посмотреть на объект исследования в целом, с достаточно общих позиций. В таких случаях эффективен системный подход, который, в частности, предполагает рассмотрение объекта с системных позиций, т.е. рассмотрение объекта как системы, надсистемы, подсистемы, во всем многообразии связей и отношений, реализуемых в процессе функционирования и других этапов жизненного цикла, а также развития. С этой точки зрения для выявления возможных новых функций системы и, следовательно, для увеличения ее многофункциональности, необходим систематизированный анализ целого ряда объектов, на каждом шаге которого оцениваются потребности, ресурсы и возможность реализации новых функций. Подлежащие анализу варианты целесообразно представить в виде многомерной морфологической матрицы со следующими обобщенными признаками и их конкретными вариантами:

Морфологическая матрица вариантов исходных данных для анализа возможности реализации новых функций:

1. Виды объектов: исходная система и ее подсистемы, надсистемы нескольких видов и уровней, смежные системы по функционированию, местоположению, периодам жизненного цикла, окружающая среда, конкурирующие системы, случайные системы, различные их совокупности.

2. Облик объектов: состав, характеристики, особенности, взаимосвязи, взаимодействия, свойства, имеющиеся и потенциальные ресурсы.

3. Условия функционирования объектов: наилучшие, нормальные, в пределах допустимого рабочего диапазона, предаварийные, аварийные, катастрофические, поставарийные и посткатастрофические. (для выявления потребностей и возможностей реализации новых функций при анализе систем необходимо оценивать прямое и опосредованное влияние вышеперечисленных условий на исходную систему с ближайшим (в системном понимании) ее окружением).

4. Этапы жизненного цикла и их подэтапы, т.е., этапы изготовления, отработки, ввода в строй, функционирования, эксплуатации, утилизации, «жизни после смерти».

Кроме этого для выявления требуемых функций и оценки найденных решений в процессе анализа необходимо также анализировать и учитывать:

5. Недостатки явные, скрытые, потенциальные, в том числе недостатки, обусловленные многофункциональностью.

6. Текущие и перспективные потребности надсистем нескольких уровней, смежных систем по функционированию, местоположению, периодам работы, других систем, случайных систем, конкурирующих систем.

7. Потребности потребителей, эксплуатационщиков, изготовителей, сферы обслуживания, связанные с исходной системой и ее системным окружением (обозначим этим термином множество надсистем нескольких видов и уровней, смежные системы по функционированию, местоположению, периодам жизненного цикла, окружающая среда, конкурирующие системы).

8. Требования: нормативные, опыта, сложившейся практики и перспективные к подобным системам.

9. Тенденции развития видов систем, к которым относится исходная система, ее несколько надсистем различных видов и уровней.

Такой полномасштабный анализ характеризуется высокой трудоемкостью, но именно многообразие вариантов может оказаться источником искомой многофункциональности. В некоторых случаях в соответствии с особенностями конкретной задачи морфологическая матрица может быть упрощена. Кроме того, в ТРИЗ выработаны специфические методы анализа информационных массивов больших размеров. В частности, это выделение зоны анализа в наиболее плодородной области, выявление и обострение противоречий, целеполагающий ИКР. Для решения задач используется целая иерархия методов и средств - приемы, операторы, процедуры, стандарты, алгоритмы.

Для решения такого относительно частного, но по сфере возможного применения достаточно всеобщего вида изобретательских и прикладных задач как «повышение многофункциональности», также усматривается и накапливается определенный набор инструментов. В целом, в зависимости от конкретной ситуации, для задач повышения многофункциональности может использоваться несколько видов решательных инструментов:

• частные способы достижения многофункциональности («приемы»);
• алгоритмы-методики;
• методические материалы для анализа потребности, задач, ресурсов и поиска решения;
• информационные фонды для поддержки процесса решения.

Рассмотрим некоторые из них.

4.1. Способы (приемы) достижения многофункциональности

На практике используется достаточно большое (несколько десятков) число способов получения многофункциональности. При этом часто существует несколько механизмов и особенностей реализации каждого способа. Многие способы можно рассматривать как способы, реализуемые в рамках единого принципа, что позволяет объединить их в обособленные группы.

Наиболее часто для достижения многофункциональности используются следующие группы способов:

•  «Объединение носителей функций».
•  «Трансформация».
•  «От взаимосвязей, взаимодействий, условий, свойств и ресурсов - к функциям».

Рассмотрим их более подробно.

4.1.1. Группа способов повышения многофункциональности “Объединение носителей функций.”

Группа способов “Объединение носителей функций” [11.С.И.Перницкий Многофункциональность. Направления исследований и некоторые способы реализации. TRIZ-fest-2007] на практике используется особенно часто. Она включает в себя способы и частные механизмы получения многофункциональных систем путем объединения двух или нескольких обособленных носителей различных функций, в результате чего образуется некое целое, выполняющее эти функции. В эту группу можно включить следующие 12 частных способов:

1. Объединение носителей функций без их изменения (развертывание технической системы).

2. Объединение носителей функций с согласованием их ключевых для объединения параметров.

3. Объединение носителей функций с интеграцией их элементов (начало свертывания технической системы).

4. Объединение носителей функций без возможности разъединения, с возможностью разъединения или с возможностью гибкого управления процессами объединение-разъединение.

5. Разделение целого на универсальные части и образование из них новых вариантов целого с новыми функциями.

Этот перечень может быть дополнен частыми способами объединения:

6. Согласование параметров объединяемых объектов (входных, выходных, питания, управления, установочных, сопрягающих, формы, размеров и устройства). Унификация и стандартизация связей, свойств, конструкций. Введение и использование соответствующих стандартов, протоколов и т.п.

7. Модульное строение, т.е. построение функциональных устройств в виде обособленного конструктивного целого с унифицированными стыковочными устройствами для образования связей различного рода (по физической природе: связей механических, оптических, электрических, гидравлических...; по назначению: связей силовых, энергетических, транспортных (для рабочих тел), управляющих, информационных...).

8. Выявление ресурсов для объединения-наращивания функциональных систем (объемы, связи, энергия, управление…) и использование их для формирования новых функций. Это увеличивает вероятность их использования.

9. На стадии проектирования специально предусмотреть возможность введения в систему дополнительных функциональных устройств и наращивать их по мере возникновения потребности (свободные слоты, разъемы, объемы, избыточная мощность блока питания в компьютере).

10. Уменьшение у дополняемых объектов-носителей функций размеров, объемов, массы, энергопотребления, количества требуемых ресурсов и связей.

11. Изменение взаимного положения объектов, их частей и их взаимосвязей.

12. Изменение вида и технологии объединения (объединить части объекта в различных сочетаниях, объединить элементы, структуры, взаимосвязи, ресурсы, операции...).

Возможно также использование различных сочетаний способов 1...12.

При создании многофункциональных объектов путем объединения носителей функций существенную роль играет интеграция структурных элементов, которая в той или иной степени наблюдается практически во всех многофункциональных объектах и, по-видимому, является их атрибутом.

Каждый способ имеет свои особенности. Рассмотрим подробнее интеграцию.

4.1.1.1. Интеграция как «высший» вид объединения (в том числе носителей функций)

Будучи в составе целого, исходные части, как правило, претерпевают изменения, одним из которых является интеграция их внутренних функциональных элементов. При этом степень и формы интеграции весьма многообразны

Под интеграцией (лат. integratio — восстановление, восполнение, от integer — целый) обычно понимается объединение в целое ранее разнородных частей и элементов, состояние связанности отдельных дифференцированных частей и функций системы (организма) в целое, а также процесс, ведущий к этому состоянию [14]. Интеграция, по сути, может рассматриваться как высшая форма объединения объектов – взаимное их врастание и срастание с образованием единого целого.

Примеры:

• Бак окислителя и бак горючего летательного аппарата имеют совмещенное общее днище.
• Рулевая реактивная система имеет четыре поворотные каме­ры сгорания, питаемые одним общим турбонасосным агрегатом.

С интеграцией связаны три процесса- интеграция, дезинтеграция, оптимизация уровня интеграции.

1))) Рассмотрим модель процесс интеграции структурных элементов многофункциональной системы, созданной путем объединения носителей различных функций. Этот процесс можно представить в виде линии развития интеграции. В простейшем случае каждый объект - носитель функции можно условно представить в виде совокупности главного и нескольких вспомогательных функциональных элементов. Главный функциональный элемент (ГФЭ) выполняет главную функцию объекта – ту, которая отражает назначение объекта, ту, ради выполнения которой объект создавался, ту, которая нужна надсистеме. Вспомогательные функциональные элементы (ВФЭ) выполняют вспомогательные функции, совокупность которых позволяет главному функциональному элементу выполнить главную функцию.

Модель образования и развития многофункционального объекта путем интеграции его элементов может быть рассмотрена на примере объединения двух однофункциональных объектов (рис.1).

Рассмотренная схема представляет собой простейшую модель интеграции. Возможны, и в реальной практике встречаются, более сложные варианты: каждый из объединяемых объектов является многофункциональным; объединяются не два, а несколько объектов; осуществляется интеграция не только внутренних элементов между собой, но и интеграция внутренних элементов с надсистемой, окружающей средой или смежными системами; главную функцию реализует не один главный функциональный элемент, а совокупность нескольких элементов, причем некоторые из них также могут быть принадлежностью надсистем, смежных систем или окружающей среды; объединение может быть не полное, а частичное, и т.д.

2 ))) Следует отметить, что на многополосной улице развития интеграции существует и полоса с противоположным направлением движения, т.е. наблюдаются процессы дезинтеграции, декомпозиции, разъединения, дробления. Взаимосвязанное существование и эффективность использования противоположных приемов “объединение” и “дробление” отмечено в работе [2. ГСА]. Дезинтеграция в определенных случаях (в силу изменения условий функционирования, многообразия эксплуатационных ситуаций, изменения старых и возникновения новых потребностей, например, для обеспечения эффективности таких этапов жизненного цикла как ремонт, переналадка, модификация) становится более выгодной. В ряде случаев путем дезинтеграции можно повысить многофункциональность объекта. Один из механизмов этого явления заключается в том, что из исходного объекта при дезинтеграции получаем части, свойства которых, естественно, отличаются от свойств целого (исходного объекта), а новые свойства потенциально являются источником новых функций.

Возможны ситуации, например, в часто и быстро меняющихся условиях, когда система должна быть то объединенной, то разъединенной, т.е. гибкой, а иногда и управляемой. Тогда должна быть обеспечена обратимость процессов объединения-разъединения, интеграции-дезинтеграции. По степени "мобильности" можно выделить три уровня способности системы к изменениям типа объединение - разъединение: преобразование системы производится заранее в стационарных условиях, заранее в полевых условиях или в тот момент и в том месте, когда и где возникла необходимость.

3 ))) По-видимому, в каждом конкретном случае существует Оптимальный уровень интеграции, определяемый многими факторами (стоимостью системы, уровнем надежности, условиями эксплуатации, стоимостью ее восстановления,

С многофункциональностью связаны ряд тенденций развития ТС. Эти тенденции являются проявлением действия ЗРТС

4.1.2. Группа способов «трансформация»

Анализ примеров многофункциональных решений показывает, что многие из них получены в результате разного вида трансформаций, например:

Прием «Увеличить число однотипных объектов для получения новых свойств и новых функций». Пример реализации: Введение второго двигателя на самолете, кроме увеличения тяги и повышения надежности, приводит к дополнительной возможности ограниченно управлять самолетом по курсу за счет ассиметричного изменения тяги двигателей. Такая функция может оказаться ключевой в аварийной ситуации, например, при отказе руля направления.

Прием «Изменить ориентацию». Изменение направления действия силы тяги двигателя с горизонтального на вертикальное приводит в выполнению новых функций: взлетать и садиться с укороченной взлетно-посадочной полосы, либо вообще на неподготовленной площадке, "в любом месте". Изменение направление тяги двигателя осуществляется в результате установки специальных подъемных двигателей или путем поворота маршевого двигателя, его сопел или специальных дефлекторов.

Прием «Выделить часть объекта и сделать ее подвижной». Братья Райт первые ввели подвижность оконечных частей задней кромки крыла самолета (что в последствие стало называться элеронами) и получили новую функцию – управлять самолетом по крену. Это техническое решение резко повысило надежность и безопасность полета и оказалось прорывным для развития авиации.

Приемы «Изменить взаимное расположение объектов», «Ввести новую взаимосвязь, выполняющую требуемую функцию». Иногда коврик мыши скользит по столу и мешает работе на компьютере. Для получения требуемой функции «Удерживать коврик от скольжения», коврик, в частности, может быть частично придавлен системным блоком или монитором.

......

Совокупность таких приемов, может использоваться для решения задач и создает базу для анализа и рассмотрения проблемы с более общих позиций.

Трансформация (от латинского transformatio - преобразование, превращение) в Современном энциклопедическом словаре определяется как «превращение из одного в другое, преобразование». Таким образом в широком понимании трансформация – это изменение. Изменять можно практически все. Однако для локализации зон реализации новых функций желательно понимать структуру этого «всего».

При использовании трансформации для повышения многофункциональности существенными являются ответы на вопросы: Что менять, как менять, когда и при каких условиях.

Рассмотрим возможные объекты изменения.

Объекты изменения – Что может меняться? При использовании трансформации для повышения многофункциональности системы трансформации могут подвергаться:

• Виды объектов: исходная система и ее подсистемы, надсистемы нескольких видов и уровней, смежные системы по функционированию, местоположению, периодам жизненного цикла, окружающая среда, конкурирующие системы, случайные системы, различные их взаимосвязанные совокупности.

• Облик объектов: взаимосвязи, взаимодействия, взаимоотношения, характеристики, ресурсы (слишком обще?), ограничения,, операции, последовательности операций технологии, свойства, функции, принципы действия, функционирование, условия (функционирования, эксплуатации, взаимодействия..), влияющие факторы,
• Положение и взаимоположение в пространстве по степеням свободы (по координатам, углам(ориентации)) и во времени, относительно смежного объекта, надсистемы, ОС, стран света, солнца, светил, источников освещения, источников излучения электромагнитного, тепла (ИФК), акустического...
• Количество – один, часть, два, несколько, взаимосвязанная группа, множество.
• Качество.
• Сила, фактор или причина, выполняющая или вызывающая трансформацию.

Методика получения функций за счет трансформации

Основным звеном методики поиска новых функций системы за счет трансформации является оператор выявления новых функций измененной системы. Он включает в себя: моделирование (мысленное, компьтерное или физическое на простейших или более сложных моделях) результатов одного или нескольких актов возможной трансформации системы и ее системного окружения и анализ возможности реализации новых функций с помощью полученных «трансформеров». В целом методика содержит этапы постановки и уточнения задачи, уточнения облика изменяемой системы, ее системного окружения и диапазона условий функционирования. Блок массива входных данных оператора, в котором определяются логика и последовательность изменения входных данных оператора перед каждым к нему обращением. Оператор выявления новых функций повторяется многократно. Полученные в результате работы оператора данные фиксируются, накапливаются, систематизируются, при необходимости используются для коррекции работы блока массива входных данных. На каждом этапе, при необходимости могут использоваться информационные фонды.

Например, имея в качестве исходного объекта гвоздь, мысленно меняем его форму: сплющиваем острый конец – получаем лопатку; выравниваем сплющенный конец и вводим его во взаимодействие с головкой винта – получаем отвертку, которая реализует функцию вращать винт; делаем этот конец острым и вводим во взаимодействие с деревом – получаем стаместку, а при взаимодействии с бумагой – резак. Плющим весь гвоздь – получаем прокладку, щуп. Скручиваем вокруг продольной оси и сбиваем две доски– получаем функцию соединять детали с повышенной прочностью и надежностью за счет увеличения трения. Скрученный гвоздь может вращать движущийся вдоль его оси предмет. Кроме того, в скрученном гвозде можно увидеть прообраз шурупа, винта, шнека, а также .... и тут на глаза попадается розетка электрической сети.... .

Богатство воображения, обширные знания, практический опыт и умения – хорошие помощники в подобной работе.

Трансформация формы

Одним из часто используемых видов трансформации является изменение геометрической формы объекта. Форма изменится, если изменится любой параметр, характеризующий форму. Геометрическую форму объекта можно характеризовать: видом, взаимным положением и количеством образующих элементов, соотношением размеров образующих элементов, величиной определяющих форму параметров (например, эксцентриситета и межфокусного расстояния у эллипса). Кроме общих положений, на практике всегда оказываются полезными перечни конкретных вариантов, которые упрощают процесс анализа и более эффективно воздействуют на воображение и ассоциативное мышление. С этой целью приведем фрагменты перечней видов форм, приемы трансформирования формы объекта и способов деформации формы объекта

Виды форм:

• Игольчатая – нитевидная – плоская – объемная - четырехмерная – многомерная;
• Симметричная – ассиметричная;
• Выпуклая - вогнутая;
• Острая - тупая;
• Обтекаемая – угловатая;
• Простая - сложная – составная – комбинированная;
• Цельная – разомкнутая (формообразующие элементы связаны между собой – разомкнуты, расположены «пунктирно»);
• Неизменяемая - изменяемая, стабильная - нестабильная
• Красивая - некрасивая;
• Естественная – неестественная;
• Количество ребер, поверхностей, выпуклостей, вогнутостей, характерных элементов, составных частей;
• Поверхность плоская, криволинейная, апериодическая, периодическая;
• Количество, ориентация и форма отверстий и разрывов поверхности;
• Количество и форма полостей внутри объекта;
• По степени поддаваемости изменению формы: гибкая – жесткая, самоизменяемая.

Некоторые приемы образования и трансформирования формы объекта

1. Менять форму и размеры элементов;

2. Менять количество элементов - добавляя или отнимая элементы;

3. Деформировать исходную форму: растягивать, сжимать, изгибать, скручивать, сдвигать,.

4. Нарушать целостность;

5. Дробить, расчленять (любыми способами),

6. Локально отщеплять материал (глыба-скульптура);

7. Объединять, осуществлять сборку (по аналогии: кирпич-здание-архитектура),

8. Локально наращивать материал - лепная аппликация, напылять, осаждать из газа, раствора, расплава, приклеивать, вспучивать, вспенивать материал.

9. Изменить расположение

10.Расположить симметрично, ассиметрично;

11.Изменить ориентацию;

12.Изменить направление деформации;

13.Изменить структуру формы (создать структуру однородную, неоднородную, периодическую...);

14.Отверстия и полости частично или полностью закрыть или заполнить;

15.Изменить взаимное расположение элементов объектов;

16.Выделить из целого часть, разделить целое на части и использовать функции частей, целого и частей;

17.Изменить варианты и методику разделения (и трансформации вообще)

18.Образовать форму из совокупности объектов соответственно размещая их в пространстве.

19.Изменить взаимосвязи формообразующих элементов;

20.Ввести управление трансформированием. Повысить управляемость;

21.Привести систему в движение. Использовать формы траекторий движения, поверхностей раздела для реализации новых функций.

22.Изменить изменчивость.

23.Неравномерно нагревать (изгиб, коробление);

24.Использовать физические эффекты, связанные с перемещением, изменением размеров, ориентации и т.п.

Некоторые способы деформации формы объекта

Объект деформируется под действием сил (поля):

внешних поверхностных сил - сосредоточенных (величина, направление, точка приложения) и распределенных (закон распределения);

массовых сил (сила тяжести, ускорение )

внутренних сил;

механических - сила, давление, перепад давления

температурного (температурное расширение-сжатие, деформации, коробление)

электрического поля,

магнитного поля

.....

Свойства и функции формы меняются в зависимости от условий и взаимодействий. Например, элемент корытообразной формы будучи помещенным в воду, проявит свойство плавать, а будучи перевернут вверх дном , проявит свойство защищать от осадков, а два проводящих элемента, помещенные в электромагнитное поле могут выполнять функцию экранировать . Поэтому поиск новых функций для исходной системы путем изменения формы необходимо сопровождать изменением и анализом условий и взаимодействий.

На современных летательных аппаратах за счет изменения формы аппарата в целом и его отдельный частей реализуют большое число функций. Это обусловлено тем, что в аэродинамическом способе летания используются силы и моменты, возникающие при взаимодействии движущегося аппарата и его частей с окружающей средой – атмосферным воздухом. Изменение формы тела приводит к изменению его обтекания воздухом, что приводит к изменению действующих на тело сил и моментов. Это и используется для поддержания полета и управления летательным аппаратом.

4.1.3. Группа способов «От взаимосвязей, взаимодействий, условий, свойств и ресурсов - к функциям»

Часть известных многофункциональных решений характеризуется использованием для получения новых функций взаимосвязей, взаимодействий, условий, свойств и ресурсов систем. Для примера можно привести следующие способы:

Вводить систему в новые взаимодействия. Пример: Пластмассовая бутылка наполненная горячей водой выполняет функцию грелки, а погруженная в воду – функции поплавка.

Предусматривать и использовать функциональную избыточность. Примеры: Принцип функциональной избыточности лежит в основе надежности всех организмов, например аорта выдерживает 20 атм, у гипертоников наблюдается максимум 0,3 атм.

Разработанный в 1984 г процессор Intel 80286, мог непосредственно адресовать 16 Мб оперативной памяти (до этого было 1024Кб) и реализовать мультизадачность. В то время это было во много раз больше, чем требовалось.

Форсировать свойства объекта. Пример: Каленый гвоздь, обладающий высокой твердостью (за счет состава сплава и термообработки), относительно легко проникает в бетон. Свертываются обычно выполняемые операции сверления и установки пробок и дюбелей. Каленый гвоздь заменяет сверло, дюбель (пробку, и простой гвоздь. Форсированное свойство - твердость - выше большинства строительных материалов

Привести систему в движение. Примеры: Птица Киви в Австралии делает особые характерные движения, забрасывая пищу в желудок. Зоб (небо ) недоразвито и не может как у других птиц проталкивать пищу в желудок. Рассказы о животных. ТВ991023 Отсутствующая функция «проталкивать пищу в желудок» (так как отсутствует носитель функции) заменяется движением всей системы

Жидкий металл в сосуде с круглым сечением, приведенный во врашение, выполняет роль параболического зеркала

Аэродинамическая сила возникает при движении.

Изменить условия. Пример: Известное народное наблюдение: «Когда кончается водка, закуска становится просто едой».

Использовать внутреннюю структуру «предрасположенную к многофункциональности», например, пористую. Пример: Пористая структура обладает свойствами легкость, проницаемость, плохая звуко- и теплопроводность. Соответственно материалы и конструкции с пористой структурой могут выполнять функции: уменьшать вес, впитывать, хранить и отдавать вещество, звуко- и теплоизолировать.

Использовать окружающую среду для выполнения новых функций. Пример: Обтекающий крыло самолета воздух создает подъемную силу, а на больших углах атаки сам «вытягивает» предкрылок, что предотвращает сваливание самолета в штопор.

Питание рации на самолете Р-5 осуществлялось электрогенератором, который вращался пропеллером, раскручиваемым воздушным потоком. Набегающий поток создает подъемную силу самолета и крутит пропеллер электрогенератора.

Приведенные приемы и примеры иллюстрируют возможность получения новых функций за счет использования имеющихся и введения новых взаимосвязей, взаимодействий, свойств и ресурсов. Это направление повышения многофункциональности основано на том, что функция является проявлением свойств объекта [12. Основные положения методики проведения ФСА. Методические рекомендации. М. Информ-ФСА, 1991г. 13.Справочник по ФСА, под ред. М.Г.Карпунина и Б.И.Майданчика. М.ЖФинансы и статистика, 1988 с 9]. При этом сами свойства объекта проявляются только во взаимосвязях и отношениях с другими объектами [14. Философский энциклопедический словарь. М.СЭ, 83г Взаимодействие, +с598].

 Можно говорить об однозначной зависимости - чем больше известно свойств объекта, тем больше функций можно реализовать с его помощью. Поскольку свойства проявляются в отношениях, взаимодействиях и условиях, то представление о многообразии свойств (и возможных функций) можно расширить путем рассмотрения объекта в многообразии отношений, взаимодействий и условий. Действительно, во многих практических случаях функцию реализует не один отдельно взятый объект, а объект

- взаимодействующий с другими объектами,

- включенный в особую систему связей,

- находящийся в особых условиях.

Систематическое исследование объекта по выявлению его свойств путем анализа имеющихся взаимосвязей, взаимодействий и ресурсов, а также введения новых, позволяет получить достаточно обширный перечень его возможных функций.

Например, углеводородное топливо при взаимодействии с маслом выполняет функцию "растворять масло", с пламенем - функции «гореть», «выделять энергию», «повышать температуру», при взаимодействии условиях полета с днищем крыльевого бака, -выполняет функцию разгружать крыло (Подъемная сила изгибает крыло вверх, сила веса топлива - вниз, в результате суммарная вертикальная сила и изгибающий момент, действующие на крыло, уменьшаются), в условиях криогенных температур криогенное топливо замерзает и может выполнять функции конструкционного материала [5. Макаров В.А., Перницкий С.И., Прищепа В.И., «Способ временного упрочнения конструкции ЛА и ЛА, его реализующий», патент РФ № 2 033 947, B64d, 1992 г.].

Понятно, что значимость, эффективность и сфера применения находимых функций изменяются в широчайших пределах, причем они находятся в существенной зависимости от конкретных условий и потребностей. Например, в условиях эксплуатации современной авиации (учитывая в первую очередь внешние условия функционирования и типовые технологические циклы эксплуатации) применение функции топлива «образовывать конструкционные материалы» маловероятно. Однако, для летательных аппаратов с криогенными компонентами топлива, особенно для таких объектов, как ракета-носитель или воздушно-космический самолет, ценность такой функции повышается. Еще выше она при решении задачи по доставке топлива на орбиту, особенно при высокой стоимости выведения полезного груза и ограниченных ресурсах. Интересно отметить предложение использовать топливо, как конструкционный материал в проекте межзвездного перелета [15 Hydrogen ice spacecraft for robotic interstellar flight / Vos Post Jonathan // J. Brit. lnterplanet. Soc. .—1996.—49, № 4.—C. 139—146 .— Англ. РЖ ВИНИТИ Ракетная техника и космонавтика, 1997 г. 12.41.57. Ледяные межзвездные КА.].

Имеющиеся в системе ресурсы также являются важным источником новых функций. Для выявления ресурсов системы может быть использована методика, изложенная в работе [16. С.В.Вишнепольская, Б.Л.Злотин. Использование ресурсов при поиске новых технических решений. Кишинев, 1986г.],

Значимость функций относительна и непостоянна. По видимому можно найти условия, в которых практически любая функция может оказаться целесообразной, по крайней мере послужить источником ассоциативных решений. Поэтому представляется целесообразным не делать скоропалительных оценок и фиксировать все выявленные функции.

4.2. Процедуры, Алгоритмы-Методики

Опыт ТРИЗ свидетельствует о целесообразности перехода от разрозненных приемов к некоторой их системе и алгоритмизированным методикам.

Алгоритмизированная методика должна отражать основные этапы решения задачи - постановку, анализ и уточнение, нахождение решений, из анализ, развитие, и оценку и выбор, и может быть представлена в виде набора взаимосвязанных вопросов, учитывающих как общие идеологические подходы к решению поисковых задач, так и специфику рассматриваемого вида задачи. Повышению эффективности решения задач обособленного вида способствует формирование и использование специализированных информационных фондов. А повышению эффективности самого алгоритма - учет логики, последовательности стадий и шагов, инструментов, информационных фондов и опыта применения АРИЗ, разработанного Г.С.Альтшуллером с учениками и соратниками.

В рамках одного класса задач (повышение многофункциональности) для различных видов задач (например, «Требуемую функцию выполнить заданной системой» и «Выявить функции, которые способна выполнить данная система») специализированные алгоритмы, естественно, будут отличаться.

Для решения задач вида «Требуемую функцию выполнить заданной системой» логика алгоритма и укрупненный алгоритм могут иметь следующий вид:

1. Уточнить облик исходной системы, ее системное окружение, с особым вниманием к анализу функций, взаимосвязей, взаимодействий , условий и свойств.
2. Уточнить требования и ограничения к требуемой дополнительной функции.
3. Сформулировать задачу.
4. Проанализировать известные способы и средства реализации требуемой функции.
5. Проанализировать возможность и конкретные механизмы объединения и интеграции известных решений с исходной системой
6. Если найденные решения удовлетворяют имеющимся потребностям, а возможности дальнейших поисков отсутствуют, то можно на этом и закончить или перейти к последнему шагу.
7. Проанализировать имеющиеся, а затем измененные взаимосвязи, взаимодействия, условия, ресурсы и свойства исходной системы и ее системного окружения, при этом на каждом шаге анализировать возможность реализации новых функций.
8. Трансформировать исходную систему и ее системное окружение, при этом на каждом шаге анализировать возможность реализации новых функций. С трансформированными объектами целесообразно повторить предыдущий шаг.
9. Найденные решения поставленной задачи и решения, ведущие к совершенствованию и развитию исходной системы, систематизировать, оценить, провести сравнительный анализ и выбор решений для дальнейшей проработки.

Шаги алгоритма сопровождаются обращением к имеющимся и доступным информационным фондам и методическими рекомендациями.

Для решения задач вида «Выявить функции, которые способна выполнить данная система» логика алгоритма и укрупненный алгоритм, особенно в начальной и завершающей стадиях, могут иметь во многом схожий вид. Однако в этом случае целесообразно более детально проанализировать исходные и измененные взаимосвязи, взаимодействия, условия, ресурсы исходной системы и ее системного окружения, более детально выполнять операции трансформации и последующий анализ ее результатов. Целесообразен учет потребности в функциях в системном окружении и у потенциальных потребителей исходной системы.

Таким образом для решения задач вида «Выявить функции, которые способна выполнить данная система» логика алгоритма и укрупненный алгоритм могут иметь следующий вид:

1. Уточнить облик исходной системы, ее системное окружение, с особым вниманием к анализу функций, взаимосвязей, взаимодействий, условий и свойств.
2. Уточнить требования и ограничения к требуемым дополнительным функциям.
3. Выявить потребности в функциях в системном окружении и у потенциальных потребителей исходной системы.
4. Сформулировать задачу.
5. Проанализировать возможность и конкретные механизмы объединения и интеграции элементов системного окружения с исходной системой, при этом на каждом шаге анализировать возможность реализации новых функций, со специальным вниманием к возможности реализации функций, требуемых системному окружению и потенциальным потребителям системы.
6. Проанализировать имеющиеся, а затем измененные взаимосвязи, взаимодействия, условия, сразу усматриваемые свойства и ресурсы исходной системы и ее системного окружения свойств для выявления скрытых свойств и ресурсов, при этом на каждом шаге анализировать возможность реализации новых функций, со специальным вниманием к возможности реализации функций, требуемых системному окружению и потенциальным потребителям системы.
7. Трансформировать исходную систему и ее системное окружение с анализом на каждом шаге возможности реализации новых функций. С трансформированными объектами целесообразно повторить предыдущий шаг.
8. Найденные решения поставленной задачи и решения, ведущие к совершенствованию и развитию исходной системы, систематизировать, оценить , провести сравнительный анализ и выбор решений для дальнейшей проработки.

Шаги алгоритма сопровождаются обращением к имеющимся и доступным информационным фондам и методическими рекомендациями.

4.3. Информационные фонды для поддержки процесса поиска новых функций

В практике ТРИЗ для повышения эффективности процесса решения изобретательских задач формируются и широко используются средства информационной поддержки, например междисциплинарные фонды физических и химических эффектов. Для повышения эффективности решения задач определенного вида также могут быть полезны специальные средства информационной поддержки. В частности для решения задач по повышению многофункциональности систем и объектов могут быть полезны указатели типа: "Функция - средства достижения», "Объект, действие - возможные функции", «Свойство - функции», «Сочетание свойств - функции».

Указатель "Функция - средства достижения» будет полезен при функциональном проектировании систем, поиске принципов действия, для повышения надежности и безопасности. Пример вариант наполнения такого указателя: Функция: "Увеличить скорость полета самолета" - Средства достижения функции: увеличить тягу двигателя; уменьшить аэродинамическое сопротивление, например, путем улучшения аэродинамических характеристик, уменьшения размеров, увеличения высоты полета, воздействия на среду полета; уменьшить массу ЛА; уменьшить угол атаки; лететь со снижением; изменить среду полета. Кроме вышеперечисленных физических способов возможны системные способы: объединить несколько ЛА в группу, конфигурация которой уменьшает сопротивление (подобно клину птичьей стаи); перейти к другому, неаэродинамическому способу полета, использовать свойства окружающей среды, например, уменьшить плотность среды полета, например, увеличив высоту полета: осуществлять полет по ветру, в струйных течениях....

Пример наполнения указателя «Объект, действие - возможные функции»:

Объект: Керосин (авиационное топливо) – Возможные функции [17. С.И.Перницкий Выявление многофункциональности объекта на примере топлива летательного аппарата. Авиакосмическая техника и технология ж2002 №4]: Энергетические функции: выделять энергию (выделять тепло, повышать давление и кинетическую энергию), нагревать, охлаждать, аккумулятором холод, стабилизировать температуру, стабилизировать температуру, теплоизолировать, переносить теплоту, служить источником получения более высокоэффективного топлива, взрывать.

Механические функции: упрочнять конструкцию, передавать давление, разгружать крыло, управлять - положением центра масс летательного аппарата (ЛА), углом атаки, креном, величиной моментов инерции ЛА, служить балластом управлять вектором тяги передавать, гасить или усиливать колебания, вибрацию транспортировать объекты и вещества служить рабочим телом в трубопроводном транспорте промывать поверхности, полости, емкости, трубопроводы. смывать другие вещества с предметов, смазывать поверхности трения, служить поверхностью скольжения, защищать поверхности от абразивной механической, кавитационной, химической эрозии, разрушать вещества струями под высоким давлением, создавать значительные механические усилия, создавать высокие давления, служить рабочим телом при испытаниях емкостей на герметичность, герметизировать (например, в совокупности с мелкодисперсным магнитным порошком в магнитном поле), передавать информацию.

Физико-химические функции: генерировать газообразное рабочее тело, разжижать, растворять, поглощать, аккумулировать и выделять газы. очищать поверхности от красок, загрязнений, удалять ржавчину, разбавлять, размягчать. зажигать, освещать, генерировать механические колебания, проводить, преломлять, рассеивать, поглощать механические колебания, фильтровать акустическое и оптическое излучение, проводить, преломлять, рассеивать, поглощать электромагнитные излучения. поглощать тепловое и радиационное излучение, генерировать световое излучение, служить оптическим телом, передавать световую энергию, концентрировать солнечную энергию, генерировать запах, генерировать бескислородный газ, использовать при проведении химических анализов, служить средой для передачи информации, предотвращать образование льда и разрушать его на поверхностях ЛА, генерировать аэрозоли.

«Бытовые» функции: обогревать, нагревать, разжигать освещать чистить, промывать, смывать, протирать, стирать, обезжиривать, разбавлять загустевшую краску, лак, эмульсию, клей, герметик, предотвращать засыхание краски на кисти, уменьшать усилие отвертывания заржавевшей резьбовой пары, пропитывать дерево перед покраской для повышения стойкости покрытия и в качестве антисептического средства, уничтожать насекомых, ускорять сушку, восстанавливать печатную ленту для пишущих машинок и матричных принтеров, лечить простуду растиранием груди керосином, лечить ангину керосином.

Пример наполнения указателя «Свойство (сочетание свойств)- функции»:

Свойство: Липкий – Функции: фиксировать, соединять, приклеивать, пачкать, удерживать, герметизировать....

Острый и твердый - резать, отделять, разделять

Острый, твердый и тяжелый - рубить

Острый и электропроводный -создавать высокую напряженность электрического поля, давать стекать зарядам, оставлять след на электрографической бумаге...

Подобные указатели в электронном виде совместно с поисковыми средствами, позволят «моментально» при минимальных трудозатратах составлять полные перечни требуемых для решения конкретной задачи перечни возможных вариантов.

Указатель «Трансформация – функция»:

Пример наполнения указателя: Объект – крыло самолета. Исходное положение – расположено в горизонтальной плоскости. Трансформация 1 – изменим ориентацию относительно горизонтальной плоскости и установим консоли крыла под углом к горизонтальной плоскости (т.е. с поперечным V) - Получаем функции: повысить поперечную устойчивость самолеты. Трансформация 2 – отклоняем часть консоли крыла в корневой части – улучшается обзор в верхней полусфере (И-153); отклоняем часть консоли крыла в концевой части вверх – получаем «законцовки», уменьшающие аэродинамическое сопротивление дозвукового самолета; ... вниз - снижается волновое сопротивление, увеличивается путевая устойчивость, чем создаются условия для достижения больших скоростей сверхзвукового самолета (XB-70 V=3200 км/час).

Создается ощущение, что систематичность, последовательность трансформаций и вдумчивость при анализе цепочек их последствий гарантированно награждается многообразием свойств и функций и, в конечном счете искомой многофункциональностью.

Для удобства создания и использования целесообразно использовать модульный принцип построения информационных фондов вообще и для частных видов задач в частности.

5. Некоторые тенденции развития многофункциональности

В настоящее время для многих видов технических систем в которых многофункциональность широко используется, например, авиационно-космических, информационных, коммуникационных системах и в сложной бытовой технике, проявляются следующие тенденции [11]:

Т1 Тенденция повышения многофункциональности.

Т2 Тенденция повышения интегрированности элементов системы.,

Т3. Тенденция многофункциональной системы. Объединяются два функциональных элемента, несколько, столько, сколько нужно для выполнения "всех" (по крайней мере на уровне понимания потребностей в текущий момент) требуемых от подобной системы функций. Эту тенденцию развития систем можно сформулировать в виде тезиса: "От одной функции - к многофункциональности, от многофункциональности - к функциональной полноте".

Т4 Тенденция оптимизации набора функций: «От “бесконечного” набора функций – к набору действительно необходимому, оптимальному для потребителя». Эта тенденция, по сути являющаяся противоположной тенденции увеличения полноты набора функций, начала проявляться в последнее время в области бытовой и информационной техники. Это тоже способ повышения конкурентоспособности, поскольку уменьшение количества функций позволяет уменьшить цену, а цена – один из ключевых факторов завоевания рынка. Возможно, это очередной пример принципа устройства нашего мира: каждое действие в определенных условиях вызовет действие обратное.

При установлении оптимального уровня многофункциональности необходимо учитывать:

• качество выполнения функции,
• уровень надежности,
• удобности использования,
• частоту выполнения функций,
• частоту смены функции,
• затраты на переналадку, настройку для выполнения новой функции и спектр возникающих при этом проблем и потребностей,
• затраты труда, времени, финансов, ресурсов,
• получаемую прибыль,
• конкурентоспособность.

Наблюдаемые тенденции следуют из таких законов развития технических систем как стремление к повышению идеальности, согласование параметров, развертывание-свертывание технических систем, существование которых установлено в Теории решения изобретательских задач [2. Г.С.Альтшуллер. Найти идею. Новосибирск, Наука, 1989 г 3 Г.С.Альтшуллер, Б.Л.Злотин, А.В.Зусман, В.И.Филатов Поиск новых идей: от озарения к технологии. Кишинев. Картя Молдовеняскэ. 1989г. ].

Выводы

1. Повышение многофункциональности является одной из ведущих тенденцией развития современной техники. Развитие многофункциональности происходит в направлении "От одной функции - к многофункциональности, от многофункциональности - к функциональной полноте". В последнее время начала проявляться и обратная тенденция: «От “бесконечного” набора функций – к набору действительно необходимому, оптимальному для потребителя». Широкое распространение и во многих случаях получение существенного положительного эффекта при реализации многофункциональности обуславливают необходимость и актуальность всестороннего исследования этого явления.

2. Существует большое разнообразие видов многофункциональности. Предложена классификация видов многофункциональности по основаниям: действие функций; момент реализации функций во времени, условия реализации каждой функции, объекты функций.

3. На практике существует два противоположных подхода к использованию многофункциональности: “От требуемой функции - к системе, ее реализующей” и “От имеющейся системы - к новым функциям”, которые обуславливают существование двух соответствующих классов задач по повышению многофункциональности.

4. Для задач повышения многофункциональности может использоваться несколько видов решательных инструментов:

• частные способы достижения многофункциональности («приемы»);
• алгоритмы-методики;
• методические материалы для анализа потребности, задач, ресурсов и поиска решения;
• информационные фонды для поддержки процесса решения.

5. При анализе известных многофункциональных систем установлено, что существует значительное число способов достижения многофункциональности, среди которых наиболее часто используются группы способов «Объединение носителей функций», «Трансформация» и «От взаимосвязей, взаимодействий, условий, свойств и ресурсов - к функциям».

6. Для каждой из этих групп приведены ряд конкретных приемов, подходы к созданию специализированных информационных фондов с их фрагментами и некоторые методические рекомендации по повышению многофункциональности.

7. Предложены логика и укрупненные алгоритмы решения задач типа «Требуемую функцию выполнить заданной системой» и «Выявить функции, которые способна выполнить данная система».

8. Для решения задач по повышению многофункциональности систем целесообразно создавать специализированные информационные фонды, в частности могут быть полезными указатели типа: "Функция - средства достижения», "Объект, действие - возможные функции", «Трансформация - функции», «Свойство - функции», «Сочетание свойств - функции».

Ссылки.

1. Г.С.Альтшуллер. Алгоритм изобретения. М., Московский рабочий, 1973 г.

2. Г.С.Альтшуллер. Найти идею. Новосибирск, Наука, 1989 г

3 Г.С.Альтшуллер, Б.Л.Злотин, А.В.Зусман, В.И.Филатов Поиск новых идей: от озарения к технологии. Кишинев. Картя Молдовеняскэ. 1989г.).

4. С.И.Перницкий Направления исследований явления «многофункциональность» докл на регион конф ТРИЗ. г. Москва. 2003

5. Макаров В.А., Перницкий С.И., Прищепа В.И., Способ временного упрочнения конструкции ЛА и ЛА, его реализующий, пат. РФ № 2 033 947, B64d

6. Авиация и Космонавтика, 1991 г., №2, с.32

7. Высотный компенсирующий костюм ВКК-15, Проспект АО Объединение "Вымпел". 1995г.

8. Пат. № 3 390 853 США, НКИ 244-113, 1966\68гг.

9. Международная классификация изобретений, рубрика В60К 13/06.

10.С.И.Перницкий Использование принципа универсальности в авиационно-космической технике Авиакосмическая техника и технология.1998г, № 2, стр.7.

11. С.И.Перницкий Многофункциональность. Направления исследований и некоторые способы реализации. TRIZ-fest- 2007 070710.

12. Основные положения методики проведения ФСА. Методические рекомендации. М. Информ-ФСА, 1991г.

13.Справочник по ФСА, под ред. М.Г.Карпунина и Б.И.Майданчика. М. Финансы и статистика, 1988 с 9].

14. Философский энциклопедический словарь. М. СЭ. 1983г

15 Hydrogen ice spacecraft for robotic interstellar flight / Vos Post Jonathan // J. Brit. lnterplanet. Soc. .—1996.—49, № 4.—C. 139—146 .— Англ. РЖ ВИНИТИ Ракетная техника и космонавтика, 1997 г. 12.41.57. Ледяные межзвездные КА

16. С.В.Вишнепольская, Б.Л.Злотин. Использование ресурсов при поиске новых технических решений. Кишинев, 1986г.

17. С.И.Перницкий Выявление многофункциональности объекта на примере топлива летательного аппарата. Авиакосмическая техника и технология ж2002 №4.

Перечень опубликованных работ по теме «Многофункциональность»

1. С.И.Перницкий Многофункциональность. Направления исследований и некоторые способы реализации. TRIZfest- 2007.

2. С.И.Перницкий Направления исследований явления «многофункциональность» докл на регион конф ТРИЗ. г Москва. 2003

3. В.А.Макаров, С.И.Перницкий, С.С.Перницкий, В.И.Прищепа Несколько изобретений в области авиационно-космической техники, разработанных с использованием идей ТРИЗ Опубликовано в «Тезисы докладов конференции ТРИЗ» Новгород. 2001 г.

4. С.И.Перницкий Выявление многофункциональности объекта на примере топлива летательного аппарата. Авиакосмическая техника и технология. ж2002 №4

5. С.И.Перницкий Использование принципа универсальности в авиационно-космической технике. Авиакосмическая техника и технология.1998г, № 2, стр.7. + Фонд ЧОУНБ.

6. С.И.Перницкий, С.С.Перницкий. “Способ выведения полезного груза на орбиту”, патент РФ № 2083447, B64g 1/14, по з-ке 94001670 от 19.01 94, БИ 1997 №19.

7. В.А.Макаров, С.И.Перницкий, В.И.Прищепа. “Способ заправки самолета в полете, воздушный танкер и ВКС для осуществления способа”. Положит. решение ФИПС от 21.02.1995 г. по з-ке 93009481\23 от 19.02. 93. БИ 1996 №29.

8. В.А.Макаров, С.И.Перницкий, С.С.Перницкий, В.И.Прищепа. “Способ выведения полезного груза на орбиту”, патент РФ № 2092399, B64g 1/14 по з-ке 93042888 от 27.08 93. БИ 1997 №28.

9. В.А.Макаров, С.И.Перницкий, В.И.Прищепа. “Способ аварийного опорожнения баков ЛА”, патент РФ№ 2034752, B64d 37/00, по з-ке 5057332/23от 30.07.92.

10. Макаров В.А., Перницкий С.И., Прищепа В.И., «Способ временного упрочнения конструкции ЛА и ЛА, его реализующий», патент РФ № 2 033 947, B64d, БИ № 12, 1995 г., заявка 92014547/23, 1992 г.

11.  В.А.Макаров, С.И.Перницкий, С.С.Перницкий, В.И.Прищепа. “Транспортная космическая система”, патент РФ №2015079, B64d 37/00, по заявке 5050189/23 от 30.06.92, Бюллетень изобретений 1994г, №12.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.