Структурный анализ систем. Вепольный анализ. ТРИЗ

Глава 1. Понятия вепо́льного анализа

Структурный вещественно-полевой (вепо́льный) анализ – раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру систем. Вепо́льный анализ разработан Г. С. Альтшуллером.

Вепо́льный анализ – это язык схем, позволяющий представить исходную систему в виде определенной (структурной) модели. С помощью специальных правил выявляются свойства этой системы. Затем по конкретным закономерностям преобразовывают исходную модель задачи и получают структуру решения, которое устраняет недостатки исходной системы.

Статистический анализ решений показал, что для повышения эффективности систем их структура должна быть определенной. Модель такой структуры называется веполем.

Вепо́ль – модель минимально управляемой системы, состоящей из двух взаимодействующих объектов и их взаимодействия.

Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В₁ и В₂, а само взаимодействие называется полем и обозначается П.

Под «веществом» будем понимать любой объект, начиная с материала, его структуры, молекул, атомов, до самых сложных систем, например, космическая станция. В информационных системах это может быть элемент или данные.

Поле может представлять собой любое действие или взаимодействие, например, энергию, силу или информацию. В информационных системах это может быть алгоритм.

Веполь изображается схемой (1.1).

Термин ВеПоль произошел от слов «Вещество» и «Поле».

Вепольный анализ включает в себя определенные правила и тенденции. Эти тенденции подчиняются закону увеличения степени вепольности, который будет описан ниже.

Вепольный анализ предназначен для:

– представления исходной структуры задачи (системы);

– определения структурного решения задачи;

– выявления перспективы развития структуры системы.

Если В₁ – изделие, В₂ – инструмент, «обрабатывающий» изделие В₁, а П – поле (энергия, сообщаемая инструменту), то веполь будет иметь вид (1.2).

Пример 1.1. Разрезание хлеба

Продемонстрируем веполь на примере нарезки хлеба.

Хлеб В₁ разрезают ножом В₂, прикладывая силу руки П₁ (поле механических сил). В данном случае П₁ – линейное перемещение ножа и давление.

Этот же пример можно представить и другой вепольной схемой (1.3): нож В₂ действует на хлеб В₁ через механическое поле П₂, представляющее собой давление ножа на хлеб или трение между ножом и хлебом.

Пример 1.2. Информационная система

Если В₁ – элемент (программа) 1, В₂ – элемент (программа) 2, а П₁ – поле (сигнал – информация), то вепольную модель можно представить схемой (1.4). Эту же формулу можно представить и так: В₁ – данные (информация) 1, В₂ – данные (информация) 2, а П₁ – алгоритм.

Введем понятие «отзывчивости».

Отзывчивость в вепольном анализе – это свойство вещества В реагировать (отзываться) на воздействие поля П, т. е. выполнять необходимое (заданное) действие или вещества В генерировать необходимое поле П.

Приведем примеры «отзывчивых» веществ и полей:

1. Ферромагнитное вещество отзывчиво на магнитное поле.

2. Тензорезистор отзывчив на деформацию, давление, напряжение, перемещение (механическое поле).

3. Материал с памятью формы отзывчив на тепловое поле.

4. Флуоресцентные и фоточувствительные вещества отзывчивы на рентгеновское излучение.

5. Поляризационная пластина отзывчива на оптическое поле.

6. Фотодиод отзывчив на оптическое поле.

7. Жидкие кристаллы отзывчивы на тепловое и электрическое поле.

8. И т. д.