У Вас есть удачное изобретение?

Публикуйте концепцию и возможно инвестор заметит Вас!

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

О ПОНЯТИИ "СЛОЖНОСТЬ СИСТЕМЫ"

14-12-2015

Область применения теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) довольно быстро смещается в сторону социальных объектов. При этом всё явственней становится сомнительность прямого переноса на них представлений, сложившихся на основе изучения технических объектов, примитивных по существу.

Например, в рассуждениях о системах и объектах мы часто оперируем термином "сложность системы": простая система, сложная система… Особенно часто вспоминается этот термин в связи с "законом повышения идеальности" и "развитием технических систем". Но как это выглядит на социальных объектах? Нарастающая специализация, растущая громоздкость управленческих контор…

Согласно закону полноты технической системы (ТС) её состав определяется как совокупность 4-х взаимодействующих элементов: источника энергии, преобразователя, рабочего органа и органа управления. Быть может, это и есть самая простая система (если не считать бинарной)? А если ТС сложная, то она включает в себя ещё какие-то элементы сверх четырёх? А что такое сверхбольшая система? А если система упрощается, то она что-то теряет?

Было бы разумным совместить принятые в ТРИЗ представления с теми, что приняты в смежных дисциплинах, также имеющим дело с системами разной сложности. Конечно, можно сослаться на то, что системы эти просто разные. Можно, но это уловка, уход от ответа. А проект "Энциклопедия ТРИЗ" требует ясности.

Для начала следует условиться о терминах - одном из самых слабых мест ТРИЗ. Почти всегда "технической системой" называют и весь технический объект, и его структуру, и часть этой структуры, ответственную за реализацию определённой функции (определённого действия). Причём в одном и том же тексте. Поэтому, во избежание путаницы далее примем следующие определения:

объект - сущность, обладающая набором физических параметров и соответствующей структурой; представляет собой результат взаимодействия группы объектов (элементов);

элемент - объект низшего ранга; взаимодействие элементов в ходе какого-либо процесса (процессов) создаёт объект высшего ранга;

часть - произвольно выделенная группа элементов разного уровня; может совпадать с элементом;

структура - описание связей взаимодействующих элементов объекта; при этом макро- и микроструктуры различаются системным уровнем; обычно под микроструктурой понимается химическая структура - уровень молекул и атомов;

техническая система (ТС) - часть этой структуры, ответственная за реализацию определённой функции (определённого действия); как это, собственно, и следует из определения "технической системы, принятой в "законе полноты технической системы";

система - функциональное дерево, образующееся из "технической системы" при рассмотрении её элементов как объектов, имеющих собственную структуру; элементы которой… и так далее, до уровня, на котором мы сочтём разумным остановиться;

фрактал - структура, обладающая самоподобием в разных масштабах (на разных системных уровнях).

Некоторые определения требуют дополнительных пояснений.

О дереве. Всякий реальный объект (особенно социальный) содержит в себе множество деревьев, каждое из которых проявляется в зависимости условий взаимодействия этого объекта с внешней средой. Мы наблюдаем (или не наблюдаем по разным причинам) их проявления в виде явлений, привычно именуемых свойствами (известными и неизвестными). При этом совсем не редкость, когда одни и те же элементы структуры объекта используются в разных деревьях. Как правило, в разное время. И только несовершенные пока технические объекты характерны очень малой степенью совместного использования элементов структуры.

О числе системных уровней дерева. Структура объекта, как его отличительная, индивидуальная черта, заканчивается на том уровне, где появляются элементы, которые уже не специфичны только для данного объекта, которые - наоборот - универсальны для неопределённого множества других объектов. Например, при рассмотрении структуры трактора нет смысла докапываться до уровня кварков. Разумеется, можно прекратить детализацию задолго до кварков. Например, если мы сочтём возможным и достаточным остановиться на молекулах.

О величине системного уровня (количестве элементов). Если исходить из вышеприведённого понятия "техническая система" (а именно оно принято в ТРИЗ), то на одном уровне может существовать ровно четыре элемента. Если мы видим их больше, то это означает, что на самом деле они всё равно подразделяются на всё те же четыре группы, в рамках каждой из которых они монофункциональны. Скажем, ехать можно и на одном колесе (есть такие транспортные средства), но на практике мы встречаем объект с двумя, тремя, четырьмя или более колёсами. И сколько бы их ни было, все они составные части одного и того же элемента.

О фракталах. Строгого определения фрактала не существует [1], поэтому приходится ограничиться таким вот общим представлением и отсылкой к литературе.

В рамках классической ТРИЗ понятие "сложность системы) сводится к оценке степени идеальности технического объекта, понимаемой как отношение числа полезных функций к числу "факторов расплаты". К сожалению, реальной пользы от этого нет. Обычно неясны единицы измерения, сомнительность простого сложения числа функций разной интенсивности и значимости в различных условиях, неопределённость количества функций...

На самом деле мы можем более-менее определённо говорить только об изменении количества функций (и то не всех). То есть, можно сказать, что данный объект стал идеальнее, если приобрёл дополнительную полезную функцию или расстался с одним из факторов расплаты за уже имеющуюся полезную функцию. А вот сколько было тех и других до изменения объекта - сказать нельзя просто потому, что неизвестно число взаимодействий, в которых участвует рассматриваемый объект. Точно также нельзя сказать, как изменилось количество неучтённых по разным причинам "полезных" и вредных" функций. То есть, при оценке идеальности можно сравнить не два разных объекта, а лишь один и тот же объект на разных этапах своей эволюции с целью измерения "цены" его очередного эволюционного изменения.

Существенно, что по большей части "полезность" или "вредность" зависит не от самого объекта, а от внешней среды, в которой существует объект. Один и тот же параметр объекта может быть и полезной функцией, и фактором расплаты. Всё это относительно. Скажем, повышенная цена изготовления объекта плоха для заказчика. Но она безусловно хороша для подрядчика. Вес кирпича безусловно плох для заказчика при перевозке, но он столь же безусловно хорош, когда из него строится надёжный дом. И плох, когда при строительстве падает на ногу тому же заказчику. Вес плох тем, что требует мощного фундамента, но хорош в бурю. И так далее.

Весьма характерно, что несмотря на все рассуждения об идеальности в различных книгах, когда дело доходит до практического применения этого принципа, руководствуются именно относительным изменением объекта, ничуть не интересуясь полной оценкой его "идеальности". Для подтверждения этого достаточно прочитать, например, формулировки мини-задачи, Икс-элемента и ИКР из Алгоритма решения изобретательских задач АРИЗ-85В [2].

В действительности, идеальность - это "цена" изменения объекта. То есть, не абсолютная, а относительная величина. И не более того. Аналог этого термина - экономическая эффективность нововведения. И считать мы её умеем.

Если заглянуть в справочники, то увидим, что подходы к определению степени сложности сводятся всего к двум. Первый подход опирается на попытку совмещения описания структуры технического объекта с механическими характеристиками его элементов. Например, предлагается рассчитать степень сложности как отношение между произведением числа элементов, числа связей между ними, числа используемых физических и других эффектов и т.п. на произведение показателей точности изготовления и функционирования [3].

Затруднительно представить себе расчёт по такой формуле из-за заведомой несопоставимости подставляемых в неё величин. Ну, скажем, в каждом креплении непременно существует эффект трения. В резьбе используются геометрические эффекты. Строго говоря, в любом техническом объекте мы используем (осознанно или нет) множество самых разнообразных эффектов. Даже если мы и не подозреваем о существовании таковых. А если задаваться критериями (что учитывать, а что нет), то получим очень условную оценку, не имеющую практической ценности. И что понимать под точностью функционирования? Её можно измерить в миллиметрах, метрах, градусах, паскалях … да мало ли в чём приходится измерять изменение состояния обрабатываемого объекта (если точность считать по нему)?

Смысл тоже не очень улавливается - достаточно пройтись по предельным условиям, чтобы получить полную чепуху. С другой стороны, здесь косвенно присутствует оценка по числу исполняемых функций. И хотя это вполне субъективная оценка, этот подход позволяет оценивать не только иерархические структуры. В какой-то мере этот подход близок к пониманию идеальности в ТРИЗ при всех расхождениях в толковании этого термина.

Второй подход (самый распространённый) основан на сведении понятия "сложность" к числу системных уровней [4]: чем их больше, тем система сложнее. То есть, трёхуровневая система сложнее двухуровневой. Здесь возможна градация степени сложности по числу уровней. Правда, разница между системами разной сложности при таком подходе заметна лишь при малом числе уровней (например, 2-3). При большом числе уровней (например, 10-11) она практически незаметна. Более того, сомнительно, что к обычным иерархическим системам, различающимся только числом уровней, вообще можно применить понятие "сложность".

Рассмотрим две многоуровневые структуры. Например, функциональные деревья (хотя это и упрощение, модель). Пусть они отличаются лишь по числу уровней (величине), а по своей организации они подобны, так как обыкновенно имеют фрактальное строение. Более того, пусть это будут структуры одинаковых машин (допустим, двух одинаковых автомобилей). Принято, что самый низкий уровень обычно является условностью: мы каждый раз уславливаемся в разной форме, что самым простым элементом данной системы будет то-то и то-то. Заведомо ясно, что и самый простой элемент тоже из чего-то состоит. Получается, что только потому, что мы приняли в одном случае в качестве элементов самого низкого уровня, например, тормозную, топливную и прочие системы, а в другом добрались до тормозных колодок, прокладок и прочих гаек, оба одинаковых автомобиля будут представлены как системы разной сложности.

Такой критерий сложности системы (по числу системных уровней) условен, не объективен. Можно говорить, что чем больше уровней, тем система более подробно описывает объект, но нельзя говорить, от этого как-то меняется сложность самой системы. Её детальность, подробность - да, но и только. То есть, можно говорить о величине системы как совокупности всех её определяемых элементов разного системного уровня.

Всё сказанное справедливо, если мы детализируем систему "вглубь". А теперь рассмотрим случай, когда один из двух наших автомобилей входит в качестве элемента в состав системы более высокого уровня - автопарка. Естественно, что автопарк, как система, получается вроде бы сложнее, чем автомобиль: целое, как известно, всегда больше и сложнее части.

Следовательно, оценивать сложность объектов по числу уровней можно лишь тогда, когда "основание" этих иерархических систем устроено из одинаковых первичных элементов. Иначе говоря, считать уровни надо не "сверху", а "снизу", от общего "основания". И тогда по числу системных уровней можно сравнивать сложность объектов, основание которых состоит из одинаковых элементов. Например, разных зданий, которые строятся из одинаковых кирпичей. Но можно ли назвать разницу между такими зданиями (например, кирпичным сараем и многоэтажным жилым кирпичным же домом) разницей именно в сложности систем? Нет, здесь опять имеет место только величина дерева.

Вернёмся, однако, к автопарку. Здесь ситуация та же самая, так как не произошло изменения главной функции. Иначе говоря, имел место только рост дерева.

Сравнить же, скажем, здания и автомобиль уже нельзя. Разве что начинать отсчёт от атомов. Пользы от такого критерия никакой.

Число элементов на уровнях системы (ветвистость дерева) также не может определять сложность. Например, некоторые элементы системы присутствуют в числе, большем единицы. Скажем, токарный станок, снабжённый набором сменных инструментов, закреплённых в суппорте. Но и в этом случае принцип строения структуры остался прежний (фрактальная формула)). Одну из нескольких систем можно считать большей, если одинаков принцип их строения. Можно даже не обращать внимания на нарушения равномерности фрактала по каким-либо ветвям. Если одно дерево больше и гуще другого, то это ещё не означает, что оно сложнее.

Таким образом, к понятию "система" можно применить определение "большая" или "маленькая", но нельзя говорить "сложная" или "простая", различающихся количественно. Другое дело - структура объекта.

Обычно в техническом объекте сосуществуют два и более функциональных дерева: куст. Но если в одном объекте присутствуют два функциональных дерева, то они непременно имеют хотя бы один общий элемент. Скажем, корпус. Тогда они (деревья) срастаются, образуя мангровый куст. Здесь действительно имеет место сложность в полном смысле этого слова: структура сложена из нескольких систем, не являющихся подсистемами по отношению к структуре: число и время существования таких систем обычно определяется внешними условиями. Они как бы мерцают в структуре объекта. Важно отметить, что деревья мангрового куста существуют независимо друг от друга и не создают надсистему с неким новым т.н. "системным свойством". Они создают среду совместного "обитания".

Например, зерноуборочный комбайн, имеющий один источник энергии для нескольких трансмиссий и инструментов. Их может быть больше, может быть меньше. Или автомобиль, имеющий радиоприёмник или магнитолу. Есть магнитола или нет, на функционировании автомобиля как транспортного средства это никак не отражается. Совсем как в социальном объекте. Здесь можно говорить о сложной (или мангровой) системе, образованной двумя и более сросшимися в какой-то мере системами. Ещё наглядней это явление заметно при возникновении разного рода нежелательных эффектов типа брака или аварий, когда на элементах структуры объекты "вдруг" возникают непредусмотренные шунтирующие системы со всеми вытекающими неприятностями.

В этом смысле становится яснее, как подойти к оценке сложности химических молекул. Совсем ведь не редкость когда молекулы самых разных веществ образованы из одинакового числа одинаковых же атомов. Молекулу можно рассматривать как мангровый куст какого-то количества деревьев, каждое из которых ответственно за какой-либо параметр взаимодействия этой молекулы с внешней средой.

Применительно к системам можно говорить только об их величине. А вот о сложности можно говорить только применительно к структуре объекта. И сложность эта определяется числом систем, которые существуют (или могут возникать при изменении условий) на основе элементов структуры и связей между ними (с учётом шунтирующих).

Сложность структуры объекта определяется количеством функциональных деревьев, сосуществующих в ней или способных возникать при изменении внешних условий. Очевидно, что далеко не всегда можно подсчитать число этих деревьев, но можно дать приблизительную - качественную - сравнительную оценку: эта структура сложнее, эта - проще. В самом общем случае сложность структуры зависит от числа и разнообразия её элементов, от числа существующих и потенциальных связей между ними. То есть, от материала, на котором могут возникать деревья, образующие мангровые кусты.

Складывается следующая классификация функциональных систем фрактального типа, различающихся только величиной:

Бинарная система - состоящая из двух взаимодействующих элементов.

Простая система - эквивалент "машины" в исконном составе (источник энергии, преобразователь, рабочий орган).

Полная система - эквивалент "машины" с обратной связью ("техническая система" в ТРИЗ).

Большая система - совокупность элементов, на которой построена многоуровневая система (дерево) из звеньев любого из трёх вышеперечисленных типов. Включая, разумеется, и смешанный состав. То есть, когда каждое звено в свою очередь также рассматривается как система (детализация).

Сложная система - куст сросшихся монофункциональных независимых деревьев-систем. То есть, систем имеющих общие элементы. Включая и системы с ограниченным временем существования. Вообще говоря, "сложная система" и "структура" - синонимы. А вот "техническая система" и "структура" могут быть синонимами только как абстракции, так как структура любого реального объекта всегда представляет собой мангровый куст систем. Важно также, что монофункциональные деревья-системы имеют мерцающий характер.

О практической пользе данной классификации говорить рано. Но можно указать на то, что определённости стало больше. А это рано или поздно приносит свои плоды. Ну, например, как предварительная тренировка в овладении разными навыками, необходимыми для какой-либо работы. Она даёт, как правило, пользы больше, нежели непосредственное обучение на собственных ошибках в процессе выполнения этой же работы. Или изучение правил уличного движения: то ли по учебнику, то ли всё тем же методом проб и ошибок непосредственно на проезжей части.

Рассмотрим, в качестве примера возможной пользы от повышения определённости, распространённый метод решения изобретательских задач, известный под названием "мозговой штурм" или "мозговая атака". Во всех своих модификациях это никакой не штурм, а облава, организованность которой зависит от квалификации участников. Охотники идут цепью и отстреливают всё, что видят и во что попадут. А утомившись, начинают разбираться, что же они подстрелили, что им из всего этого пригодится и, главное, что же они на самом деле хотели подстрелить. В лучшем случае такой штурм - натиск толпы дикарей на хорошо защищённую крепость: кричат, лезут, размахивают руками… Если дикарей много и своих они не жалеют, то когда-нибудь падёт любая, сколь угодно сильная крепость, будучи просто заваленной трупами (т.е. пробами и ошибками) атакующих.

Но ведь на самом деле штурм - это планомерная осада и атака после хорошей разведки, когда штурмующие уже совершенно чётко представляют себе цель, подготовили средства для пролома стены на избранном направлении и "каждый солдат знает свой манёвр". Но ведь цель - это ни что иное как идеальный конечный результат, "стена" - это стена психологической инерции, а средства - это… Прямо говоря, решение задачи с помощью ТРИЗ в наибольшей степени отвечает смыслу слов "мозговой штурм".

Между тем, "мозговой штурм" - это хорошо раскрученная торговая марка, приклеенная к товару, не имеющему рекламируемых потребительских качеств.

Автор: Королёв В.А.


Другие статьи по теме:
 ДУХОВНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ИЛИ ДЕГРАДАЦИЯ?
 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛИЧНОСТИ В УСЛОВИЯХ БАЛАНСИРОВАНИЯ НА ГРАНИ ЖИЗНИ И СМЕРТИ
 АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
 РЕКЛАМА: ЧЕГО МЫ О НЕЙ НЕ ЗНАЕМ?
 ЭНЕРГИЯ "ИЗ НИОТКУДА"

Добавить комментарий:
Введите ваше имя:

Комментарий:

Защита от спама - введите символы с картинки (регистр имеет значение):

Популярные услуги:

  • Ранжирование проектов в России и за рубежом

    Содействие в участии в зарубежных выставыках и конференциях: от подачи завки и подготовки рекламного материала до самого проведения. Подбор кадров для представительств зарубежных компаний и организаций.

    К услуге

  • Продвижение Ваших проектов и помощь бизнесу

    Любые Ваши коммерческие идеи мы превратим в логически законченный, наглядно оформленный документ (бизнес-план), который можно преподнести инвесторам и партнерам..

    К услуге

Подпишитесь на новости:

И на вашу почту всегда будут приходить только самые интересные и отбрные новости нашего проекта.

подписка:

* В данный момент новости возможно получать только по каналу RSS

НАВЕРХ