Законы и закономерности развития систем. ТРИЗ. Изд. 2-е, испр. и дополненное
Таблица 7.3. Системный подход к прогнозированию
В этой главе подробно изложены методика прогнозирования, основные понятия и история развития методики.
Этот вид прогноза относится к любым искусственным системам.
В книге 4 монографии будет детально описана методика прогнозирования развития искусственных систем, разработанная автором с использованием системы закономерностей и системного подхода, рассмотренных в монографии и других инструментов ТРИЗ.
Методика прогнозирования включает:
– предварительный анализ системы;
– экспресс-прогноз;
– углубленный прогноз.
Анализ системы включает:
1. Анализ недостатков системы;
2. Анализ системы по S-образной кривой;
3. Анализ системы по закономерностям развития систем.
Методика выявления недостатков системы изложена в п. 1.7.3.
В результате анализа системы по S-образной кривой и закономерностям развития получают уровень развития системы в настоящий момент.
Анализ по S-образной кривой выявляет этап развития, который позволяет сказать, как следует развисать систему дальне:
– продолжить развитие существующей системы;
– начать разрабатывать систему нового поколения;
– и то и другое вместе.
Анализ по закономерностям показывает, насколько система развита по каждой из закономерности, тренду и в целом, а также указывается в каком направлении следовало бы развивать систему.
Кроме того, желательно провести анализ продвижения продукта (услуги) на рынок, который проводится по специальной методике, разработанной автором65. Эта методика использует закономерности развития продукта, компании и рынка и их взаимодействие. Особенно это важно для компаний стартап и инвесторов этих компаний.
Таким образом, определяется стратегия прогнозирования.
На следующем этапе проводится сам прогноз. В зависимости от потребностей и возможностей компании, для которой проводится прогноз осуществляю экспресс или углубленный прогнозы или и то и другое последовательно. При углубленном прогнозировании специальное внимание уделяется отбору и анализу информации. Результатом прогнозирования будет не только направления, в которых следует развивать исследуемую систему, но и прогрессивные решения для продукта, которые заказчик может оформить в виде заявок на изобретение, а при необходимости – пакет заявок, которые могут составить патентный зонтик (patent umbrella). Таким образом, заказчик сможет получить ощутимые конкурентные преимущества. Опираясь на эти патенты, патентообладатель сможет получить сверхприбыль от предоставления лицензий иным субъектам, так и блокировать конкуренцию на соответствующем рынке, распространив свое господство над изобретением.
Автор неоднократно проводил прогнозы развития различных систем для ведущих компаний мира.
Ниже приведем краткую методику прогнозирования
7.2. Анализ системы
Анализ производится по продукту (услуге), компаниям производителей продукт (услугу) и рынку, на котором реализуется данный продукт (услугу).
7.2.1. Последовательность проведения анализа
1. Анализ недостатков существующего продукта (услуги) и компании.
2. Сравнение существующего продукта (услуги) и с конкурентными продуктами (услугами) других компаний (бенчмаркинг).
3. Выявление тенденций развития продукта (услуги), компании и рынка.
4. Анализ уровня развития продукта (услуги) и компании и направления, в которых следует их развивать.
7.2.2. Анализ недостатков систем
Выявление недостатков продукта и компании осуществляется по методике, описанной в п. 1.7.3.
7.2.3. Бенчмаркинг
Бенчмаркинг может проводиться по любым продуктам (услугам) и компаниям, по любым параметрам, однако для сокращения времени на его проведение и уменьшения затрат, рекомендуется выбрать только неудовлетворительные параметры в продукте (услуге) и компании.
Последовательность проведения бенчмаркинга:
1. Выбор параметров для проведения бенчмаркинга;
2. Выбор лидирующих продуктов (услуг) и компаний по выбранным параметрам.
3. Поиск информации по выбранным параметрам у лидирующих продуктов (услуг) и компаний.
4. Сравнение параметров исследуемых и лидирующих продуктов (услуг) и компаний.
5. Определение способов достижения лидирующих параметров.
Чаще всего лидирующие продукты (услуги) и компании выбираются по критериям:
1. массовости (массовое производство);
2. тяжелые условия: разработки, производства, распространения (продажи) и эксплуатации.
7.2.4. Выявление тенденций развития
Выявляются тенденции развития исследуемых продуктов (услуг), компаний и рынка.
По продукту проводится:
1. Анализ реально существующих продуктов;
2. Анализ патентной информации;
3. Построение тенденции развития реальных продуктов;
4. Построение тенденции развития продуктов по патентным данным;
5. Сопоставление тенденций развития.
6. Построение общей тенденции развития продукта.
Технология поиска информации и построения трендов будет изложена в п. 7.4.2.
Кроме того, желательно провести анализ продвижения продукта (услуги) на рынок, который проводится по специальной методике, разработанной автором66. Эта методика использует закономерности развития продукта, копании и рынка и их взаимодействие. Особенно это важно для компаний стартап и инвесторов этих компаний
7.2.5. Анализ уровня развития системы
Анализ уровня развития исследуемой системы осуществляется, чаще всего, следующими путями (рис. 7.1):
– определением развития системы в соответствии с S-образной кривой;
– сравнением параметров системы с требованиями закономерностей развития систем;
Рис. 7.1. Анализ уровня развития системы
Такой анализ дает только качественную, но не количественную оценку, поэтому он, как правило, проводится экспертным путем. К анализу должны быть привлечены опытные эксперты в исследуемой области. Результаты анализа должны быть статистически обработаны.
7.2.6. Анализ по S-кривой
Анализ по S-кривой осуществляется по основным параметрам системы, а затем определяют суммарную или среднеквадратичную оценку развития системы. В результате получают картину развития системы по каждому из ее важных параметров и общую картину развития системы. Звездочкой на графике (рис. 7.2) показан уровень развития исследуемой системы.
Рис. 7.2. Уровень развития системы
В качестве параметров могут рассматриваться не только технические параметры, например, скорость, мощность, КПД, быстродействие, габариты и т. д., но и экономические, маркетинговые, например, количество продаж, прибыль и т. д.
Такой анализ позволяет определить стратегическое направление развитие исследуемой системы, т. е. направление, в каком следует развивать систему:
– продолжить развитие рассматриваемой системы;
– начать разработку системы нового поколения;
– продолжить развитие существующей системы и параллельно начать разработку новой системы и т. д.
7.2.7. Анализ по закономерностям развития систем
Анализ исследуемой системы по закономерностям развития систем осуществляется сравнением параметров системы с требованиями каждой из закономерностей развития (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Схема выявления уровня развития системы
Такой анализ желательно провести не только по существующей системе, но и по ее предшественнице и конкурирующим системам.
Сопоставляя результаты анализа существующей системы и предыдущей, можно судить, насколько улучшилась (или ухудшилась) существующая система, по каким закономерностям.
Сопоставление с конкурирующей системой покажет разницу в развитии исследуемой и конкурирующей системы. Такой анализ позволяет увидеть сильные стороны конкурирующей системы и слабые анализируемой. Задача заключается в достижении всех наилучших качеств.
При анализе систему оценивают значение развития ее по каждой из закономерностей и выставляю экспертные оценки от нуля до максимальное, например, 10.
В заключении строится диаграмма (рис. 7.4).
Рис. 7.4. Диаграмма развития системы
Где
1. Увеличение степени идеальности.
2. Увеличение степени управляемости и динамичности.
3. Переход системы на микроуровень.
4. Переход системы в надсистему.
5. Свертывание.
6. Развертывание.
7. Согласование.
8.Неравномерность развития частей системы (уровень несбалансированности системы).
Диаграмма показывает, по каким из закономерностей система развита больше, а по каким меньше. В соответствии с этим выбирается стратегия дальнейшего развития системы.
7.3. Экспресс-прогноз
Анализ по закономерностям показал, что и по каким направления еще следует развивать данную в систему.
Прежде всего, следует определить, по каким именно закономерностям следует развивать исследуемую систему, а какие закономерности в данных обстоятельствах не релевантные.
Прогнозирование развития системы можно начинать с любой из закономерностей эволюции систем. Оно проводится последовательным использованием отдельных закономерностей и механизмов осуществления этих закономерностей развития систем.
После применения всех закономерностей необходимо проверить, не имеются ли противоположные направления развития. При наличии таких фактов необходимо выявить и разрешить противоречия с помощью инструментов ТРИЗ.
7.4. Углубленный прогноз
7.4.1. Последовательность проведение углубленного прогноза
Углубленный прогноз проводится в следующей последовательности:
1. Анализ уровня развития системы, описанных в п. 6.3.
2. Выявление потребностей, функций и принципа действия (п. 1.7.2).
3. Построение модели альтернативных потребностей:
3.1. Выявление скрытых потребностей (п. 8.1.7).
3.2. Прогноз развития потребностей (пп. 8.1.3 – 8.1.6).
4. Выбор наиболее подходящей потребности.
5. Построение модели рабочего органа
5.1. Построение модели главных функций системы
5.1.1. Прогноз изменения функций (п. 8.2) для выбранной потребности или построение дерева функций для всех спрогнозированных потребностей.
5.1.2. Выбор главной функции, наиболее удовлетворяющей выбранную потребность или в построенном дереве выбрать наиболее удовлетворяющие главные функции для каждой из ветвей (потребности).
5.2. Построение модели принципов действия
5.2.1. Выбор альтернативных принципов действия, для выбранной главной функции (альтернативные принципы действия, выбираются используя эффекты и трансфер технологий) или в построенном дереве выбрать альтернативные принципы действия для каждой из ветвей главных функций.
5.2.2. Выбор принципа действия наиболее удовлетворяющей для выбранной главной функции.
5.3. Построение модели альтернативных рабочих органов
5.3.1. Выбор альтернативных рабочих органов для выбранного принципа действия или выбор альтернативных рабочих органов для каждых из ветвей принципов действия. Поиск информации для выбора альтернативных рабочих органов осуществляется по технологии изложенной в п. 7.4.2. При выборе альтернативных систем используются закономерности эволюции систем (глава 5).
5.3.2. Выбор рабочего органа наиболее удовлетворяющего для выбранного принципа действия или выбор рабочего органа наиболее удовлетворяющего принцип действия для каждой из ветвей принципов действия.
5.3.3. Верификация модели рабочего органа.
6. Построение модели основных частей системы.
6.1. Выбор основных функций системы
6.1.1. Выбор функции обеспечивающий источник и преобразователь
а) выбор альтернативных функций для функции обеспечения источника и преобразователя (п. 8.2);
б) выбор функции для функции обеспечения источника и преобразователя, наиболее удовлетворяющей выбранному принципу действия или в построенном дереве выбрать функцию, обеспечивающую источник и преобразователь наиболее удовлетворяющую для каждой из альтернативных функций.
6.1.2. Выбор функции, обеспечивающий связи
а) выбор альтернативных функций для функции обеспечения связей (п. 8.2);
б) выбор функции для функции обеспечения связи, наиболее удовлетворяющей выбранному принципу действия или в построенном дереве выбрать функцию, обеспечивающую связи наиболее удовлетворяющую для каждой из альтернативных функций.
6.1.3. Выбор функции, обеспечивающий систему управления
а) выбор альтернативных функций для функции обеспечения систему управления (п. 8.2);
б) выбор функции для функции обеспечения систему управления, наиболее удовлетворяющей выбранному принципу действия или в построенном дереве выбрать функцию, обеспечивающую систему управления, наиболее удовлетворяющую для каждой из альтернативных функций.
6.2. Построение модели альтернативных основных частей системы. Поиск информации для выбора альтернативных основных частей системы осуществляется по технологии изложенной в п. 7.4.2. При выборе альтернативных систем используются закономерности эволюции систем (глава 5).
6.2.1. Выбор источника и преобразователя
а) выбор альтернативных источников и преобразователей.
б) выбор источника и преобразователя, наиболее удовлетворяющих выбранному принципу действия или в построенном дереве выбрать источник и преобразователь наиболее удовлетворяющую для каждой из альтернативных функций.
в) верификация работоспособности источника и преобразователя
6.2.2. Выбор связи
а) выбор альтернативных связей
б) выбор связи, наиболее удовлетворяющей выбранному принципу действия или в построенном дереве выбрать связи наиболее удовлетворяющую для каждой из альтернативных функций.
в) верификация работоспособности связи
6.2.3. Выбор системы управления
а) выбор альтернативных систем управления
б) выбор системы управления, наиболее удовлетворяющей выбранному принципу действия или в построенном дереве выбрать систему управления, наиболее удовлетворяющую для каждой из альтернативных функций.
в) верификация системы управления
6.2.4. Верификация работоспособности рабочего органа и основных частей системы.
7. Полная верификация прогноза.
Представим описанную последовательность проведения углубленного прогноза в виде графа (рис. 7.5). Показан граф только для выбранных потребности, главной функции, принципа действия, основных функций и основных элементов.
Выбранные элементы показаны в виде затемненных прямоугольников.
Рис. 7.5. Граф выбора рабочего органа
Рис. 7.6. Граф выбора источника и преобразователя, связей и
системы управления
Где
ФИП – функция источника и преобразователя;
ФС – функция связи;
ФСУ – функция системы управления
При необходимости аналогично может быть проделан прогноз для второстепенных функций.
Аналогично может быть выполнен прогноз для систем с противоположной главной функцией.
В процессе проведения прогноза могут возникнуть решения, противоречащие друг другу. Такие противоречия разрешаются с помощью инструментов ТРИЗ.
Кроме того, решения, полученные в системе, согласуются с надсистемой, окружающей средой и подсистемами. Если в этом случае возникают противоречия, то они так же разрешаются с помощью элементов ТРИЗ. Полученное новое решение и является продуктом поискового прогнозирования.
В результате составляется общий прогноз развития системы.
На завершающем этапе осуществляется верификация прогноза.
Верификация модели при проектировании системы часто осуществляется с помощью специальных симуляторов (компьютерная программа). Такие симуляторы узко специализированы, например, для моделирования микросхем. Одним из универсальных способов верификации является проведение «диверсионного» анализа.
7.4.2. Технология работы с информацией
Поиск информации осуществляется по патентной базе, научным статьям и документации существовавших и существующих систем.
Информация ищется по предметному и функциональному признакам.
В патентной информации предметным признаком является класс изобретения, а в статьях и документации – определенное направление или вид техники.
Функциональный поиск осуществляют по главной и основным функциям.
Сначала отбрасывают несущественную и дублирующую информацию.
Предметную информацию для продукта классифицируют по способам осуществления изделия (технологии) и по устройствам (конструкции).
Оставшаяся информация классифицируется по конкретным направлениям и поднаправлениям развития системы.
Первоначально информация выстраивается в исторической последовательности (в патентах – по году появления изобретения, в статьях по году выхода).
Историческая последовательность решений не всегда логична. В этой последовательности часто изобретения, сделанные раньше повторяются через определенный промежуток времени.
Иногда эти решения даже менее перспективны, чем первоначальные. Бывает, что некоторые изобретения появляются слишком рано и не получают развития в ближайшие годы. Через некоторое время эти решения повторяются в несколько ином виде, начинают развиваться в других изобретениях. По исторической последовательности сначала определяют логику развития и выстраивают решения в логико-исторический ряд вне зависимости от времени их появления. Логико-историческая последовательность определяется по каждому классификационному направлению (признаку).
Логика развития каждого направления определяется следующим образом:
– в каждом отобранном решении выявляют отличительные признаки;
– отличительные признаки предшествующего и последующего изобретений сравниваются;
– выявляют цель изобретения и способ получения этого изобретения (это может быть своего рода прием разрешения противоречий, задача-аналог или стандарт на решение изобретательских задач);
– далее преимущественно в историческом порядке выстраивают способы получения решений.
По этой цепочке определяют «провалы» в логике и перестраивают ее, получая логическую линию. Эта логико-историческая последовательность и представляет собой закономерность развития системы.
Аналогичным образом выстраивается информация по главной и основным функциям.
Сначала по главной функции отбирается информация, как можно осуществить данную функцию в различных областях. Прежде всего, желательно отбирать информацию в ведущей области техники.
Под ведущей областью системы понимается область, где этот вид системы выпускается (используется) в массовом производстве и в наиболее тяжелых условиях.
Эту информацию выстраивают в исторической, логической и логико-исторической последовательностях.
Затем такую же работу проводят по каждой из основных функций.
Получают закономерность развития функций.
В некоторых случаях полезно построить и закономерность развития по анти-функциям. Это позволяет взглянуть на развитие исследуемой системы, с другой стороны.
На следующем этапе сравниваются закономерности развития системы и функций. Если возникают противоречия между закономерностями, то они разрешаются с использованием инструментов ТРИЗ. Таким образом, выстраивают общую закономерность – общую тенденцию.
Глава 8. Закономерности развития потребностей и функций
Эти закономерности подобны закономерностям эволюции систем
8.1. Закономерности развития потребностей
8.1.1. Общие понятия
Закономерности развития потребностей подчиняются закону возрастания потребностей.
Всеобщий экономический закон возрастания потребностей отражает внутренне необходимые, существенные и постоянные взаимосвязи между производством и потреблением, потребностями и существующими возможностями их удовлетворения. Согласно этому закону, непрерывное развитие потребностей является движущей силой экономического и духовного прогресса человечества, что, в свою очередь, стимулирует возникновение все новых и новых потребностей.
Возрастание и развитие потребностей всегда опережает возможности производства и не совпадает с уровнем фактического потребления. В этом проявляется авангардная роль потребностей, отраженная в экономическом законе возрастания потребностей.
Структура потребностей изменяется в следующей последовательности перехода:
– от удовлетворения примитивных материальных потребностей к удовлетворению духовных, эстетических, интеллектуальных, творческих потребностей;
– от удовлетворения массовых потребностей к индивидуализации нужд и средств их удовлетворения;
– от вещественной структуры потребления к преобладанию в ней услуг.
Постоянно возрастает потребность освобождения человека от участия в процессе создания товаров и услуг. Как следствие, идет процесс постоянного увеличения свободного времени у людей и потребность занять свободное время.
К примитивным потребностям относятся потребности в пище, сне, защите от окружающей среды и других обитателей, сексе. Развитие этих потребностей приводит к увеличению разнообразных способов их удовлетворения и улучшению их качества.
Каждый из видов потребностей также имеет иерархическую структуру. Один вид потребностей вызывает появление нового вида, который в свою очередь вызывает появление следующего вида. Этот процесс бесконечен.
Закономерности развития потребностей идут в двух направлениях:
– Появление принципиально новых потребностей;
– Развитие существующих потребностей.
Удовлетворение потребностей может осуществляться известными и вновь появляющимися функциями (рис. 8.1), изменение которых подчиняется определенным закономерностям.
Известные и новые функции могут выполняться известными и новыми принципами действия.
Осуществление указанных принципов действия может выполняться:
– применением имеющихся систем;
– применением имеющихся систем по новому назначению;
– созданием новых систем.
Рис. 8.1. Удовлетворение потребностей
Развитие каждого из видов потребностей происходит по определенным законам.
8.1.2. Структура закономерностей развития потребностей
Закономерности развития потребностей определяют тенденции их изменения. Это необходимо для определения функций и систем, с помощью которых можно удовлетворить возрастающие потребности. Эти закономерности могут использоваться для прогнозирования новых потребностей.
Закономерности развития потребностей включают:
– закономерность идеализации потребностей;
– закономерность динамизации потребностей;
– закономерность согласования потребностей;
– закономерность объединения потребностей;
– закономерность специализации потребностей.
Идеализация потребностей проводится путем их динамизации, объединения или специализации и последующего согласования (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Структура закономерностей развития потребностей
8.1.3. Закономерность идеализации потребностей