Что такое подсистема и надсистема

Что такое подсистема и надсистема

© Владимир Петров, 2020

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Это учебник талантливого мышления, которое также называют творческое, сильное, изобретательское мышление.

Талантливое мышление состоит из следующих составляющих:

– мышление через противоречия;

– мышление с использованием ресурсов;

– мышление с использованием моделей:

– развитие творческого воображения.

Данная книга описывает все составляющие этого мышления. Основное внимание уделено отработке навыков талантливого мышления.

Книга рассчитана на широкий круг читателей от детей до взрослых разных специальностей (бизнесменов, политиков, менеджеров, проектировщиков, преподавателей ТРИЗ и т. п). Она будет полезна тем, кто хочет быстро получать новые идеи и иметь развитое талантливое мышление.

Я премного благодарен Генриху Альтшуллеру, автору теории решения изобретательских задач – ТРИЗ, моему учителю, коллеге и другу, за то, что он создал эту увлекательную теорию. Признателен ему за незабываемое время, проведенное вместе с ним, и за то, что он изменил мою жизнь, сделал ее разнообразнее и интереснее. Некоторые из материалов этой книги обсуждались с Генрихом Альтшуллером.

Данный учебник содержит введение, 7 глав, заключение и приложение.

Введение описывает предназначение и структуру книги.

Глава 1 описывает качества и способы развития талантливого мышления.

Глава 2 посвящена системному мышлению.

Глава 3 рассматривает две составляющие эволюционного мышления:

– выявление закономерностей развития;

– использование законов развития систем.

Глава 4 описывает мышление через противоречия, которое главным образом использует логику решения нестандартных задач.

Глава 5 посвящена отработке навыков применения ресурсов.

Глава 6 представляет методы моделирования и их использования для решения задач.

Глава 7 учит комплексному использованию всех составляющих изобретательского мышления.

В заключении приведены рекомендации по отработке навыков изобретательского мышления.

В приложениях представлен авторский разбор задач.

Учебник написан в последовательности, в которой рекомендуется осваивать его.

Теоретическая часть иллюстрируется большим количеством примеров, задач и графического материала (около 200 примеров и задач и около 80 иллюстраций). В конце каждой главы приводятся задания для самостоятельной работы.

Книга предназначена для широкой публики. Она также может быть полезна бизнесменам, студентам, аспирантам, преподавателям университетов, инженерам, изобретателям, ученым и людям, решающим творческие задачи, и занимающимся ТРИЗ со старшими школьниками.

Желаю успехов, ДОРОГОЙ ЧИТАТЕЛЬ!

Глава 1. Понятие о талантливом мышление

Всегда старайся сначала подумать, а потом лучше промолчи.

Мысль нуждается в упорядочении.

Думать – вот самая тяжелая работа, и поэтому мало кто за нее берется.

Надо развивать ум, читая много, а не многих авторов.

Разум есть способность, дающая нам принципы априорного знания.

1.1. Качества талантливого мышления

Это мышление также называют Сильное, Творческое, Изобретательское или ТРИЗное мышление.

Оно включает составляющие:

1. Системное мышление;

2. Эволюционное мышление;

3. Мышление через противоречия;

4. Мышление через ресурсы (ресурсное мышление);

5. Мышление по моделям;

6. Развитие творческого воображения (РТВ).

Под системным мышлением автор понимает умение видеть составные части системы, ее элементы, иерархию системы, взаимовлияние элементов системы, системы с надсистемой и окружающей средой, учет изменений во времени и по условию, историческое развитие, цепочку по постановке цели, выявления потребностей, построение функциональной модели, дерева принципов действия, системный уровень. Системное мышление рассмотрено в главе 2.

Эволюционное мышление (глава 3) имеет две составляющие:

а) Выявление закономерностей развития (трендов) в любых явлениях, например, как это делается в тестах на логику или IQ (например, последовательность: треугольник, квадрат, пятиугольник… что дальше?).

б) Использование законов развития систем для развития конкретной системы.

Мышление через противоречия – предусматривает выявление и разрешение противоречий (глава 4).

Ресурсное мышление – это умение выявлять и использовать ресурсы (глава 5).

Моделирование (глава 6) – это умение решать задачи с помощью моделирования. Часто используется мыслительное моделирование. В ТРИЗ моделирование осуществляется с помощью веполей, маленьких человечков, компонентно-структурное и функциональное моделирование. Помимо различных методов мыслительного моделирования желательно выполнять простейшие модели из картона, пластилина и т. д. Желательно использовать различные виды математического и компьютерного моделирования.

РТВ нацелено на управление психологической инерцией. Для развития творческого воображения используются все известные в ТРИЗ приемы и методы, применяя которых в отдельности или комплексно поможет значительно расширить творческое воображение человека. В данной книге не будут изложены материалы РТВ. Они подробно описаны в [2] и [13].

1.2. Способы развития талантливого мышления

Талантливое мышление развивается с помощью постоянного применения каждого из описанных видов.

Системное мышление развивается использованием системного подхода (глава 2):

– умения видеть иерархию систем;

– взаимосвязи и взаимовлияния отдельных частей системы на систему, системы на надсистему и окружающую среду, обратное взаимодействие;

– учет любых изменений во времени и по условию, вызванных влиянием и взаимовлиянием;

– выявление и прогнозирование потребностей;

– построение функциональной модели;

– выявление принципа действия системы;

– построение структурной и потоковой модели;

– определение работоспособности и конкурентоспособности системы.

Эволюционное мышление развивается выявлением закономерностей в различных явлениях, системах, процессах, последовательностях и использованием законов развития систем (глава 3) для прогнозированная развития этих систем.

Источник

ПОДСИСТЕМЫ И НАДСИСТЕМЫ, СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Подсистемы

Как правило, техническая система (ТС) рассматривается не абстрактно, а в контексте какой-либо задачи.

Например, необходимо удешевить автомобильное колесо, не ухудшая его потребительских качеств. Колесо автомобиля, как и любая ТС, имеет части. Можно выделить эти части и представить колесо в виде структурной схемы (рис. 7):

При этом не забудем, что части колеса тоже могут рассматриваться как технические системы и детализация схемы может продолжаться настолько глубоко, насколько это необходимо для решения конкретной задачи.

Любые части (элементы) ТС в ТРИЗ называются подсистемами. Зачем нужно «вычислять» подсистемы, делать структурную схему? Дело в том, что все свойства ТС определяются её подсистемами и взаимодействием между ними. Структурная схема позволяет тщательно разобраться в устройстве и свойствах ТС, найти неиспользованные резервы совершенствования, ресурсы развития ТС.

Надсистемы

В то же время каждая ТС является частью какой-то большей системы. Эта большая система, в которую рассматриваемая ТС входит в качестве подсистемы, в ТРИЗ называется надсистемой.

Для каждой ТС можно найти много надсистем. Выбор надсистемы зависит от задачи, в рамках которой рассматривается система. Если решается задача о продаже кухонных плит, то в качестве одной из надсистем логично рассматривать торговый зал магазина, в котором их продают.

А что следует выбрать в качестве надсистем для вышеупомянутого автомобильного колеса в контексте задачи по его удешевлению? Это системы производства колёс и составляющих материалов. Если рассматривать не только удешевление производства колеса, а снижение его стоимости для потребителя, то в качестве надсистем следует также рассматривать и склады для хранения колёс, систему перевозок и рынок их сбыта, системы ремонта и утилизации.

Системный подход

Системный подход предполагает выявление совокупности подсистем и надсистем рассматриваемой ТС и учёт их взаимодействия в разных условиях и на разных этапах существования ТС. Рекомендуемый инструмент для этого называется системный оператор.

Так, проектируя автомобиль, необходимо рассмотреть его функционирование в разных надсистемах. Это дорога (с учётом разного вида дорог, разного их состояния, разной скорости автомобиля и режимов его работы), ремонтная мастерская, гараж, город и общество в целом с его проблемами (например, угон автомобилей). Водителя с пассажирами и грузом также можно рассматривать в единой надсистеме с автомобилем. Способ открывания дверей влияет на возможности парковки. Регулировка положения руля обеспечивает комфорт водителям разного роста. Имеют специфику и разные этапы жизни автомобиля: проектирование, производство подсистем, сборка, испытание, функционирование, обслуживание и ремонт, утилизация.

Всё связано со всем. Системность подхода выступает как синоним полноты, всесторонности.

Системный подход помогает найти:

Колесо автомобиля хорошо выполняет функции на сухом асфальте.
Но если на высокой скорости колесо попадёт на мокрую поверхность, может начаться скольжение, и управляемость автомобиля резко снизится.

В старые времена случилась такая история: корабль потерял управление и много дней блуждал по морю, пока не встретился с другим судном. С мачты потерявшего курс корабля был подан сигнал «Мы умираем от жажды!». Тотчас со встречного корабля ответили: «Опустите ведро за борт». И снова бедствующий корабль повторяет свой сигнал и получает тот же ответ. Тогда капитан внял совету и приказал опустить ведро. Когда его подняли, оно было наполнено пресной водой. Оказалось, в этом месте воду опреснял сток реки Амазонки, чьё влияние сказывается на расстоянии до 300 морских миль от устья.

С позиций ТРИЗ эта история рассказывает, как ресурс для решения задачи был найден в ближайшей надсистеме и как люди не смогли без подсказки самостоятельно найти этот ресурс из-за его неочевидности.

ВОПРОС-ОТВЕТ:
1. Существует ли чёткая методика деления ТС на подсистемы?
— Технические системы делят на части относительно произвольно. Иногда достаточно поверхностного деления, которое потом несколько раз уточняют в зависимости от цели задачи.
2. Всегда ли ресурсы, нужные для решения задачи, можно отыскать внутри ТС (среди её подсистем) или в ближайших надсистемах?
— Нет. Если внутренние или ближайшие ресурсы не обнаруживаются, то для решения привлекают внешние ресурсы.

Источник

Что такое подсистема и надсистема

По положению системы в иерархии можно выделить надсистему, систему и подсистему. В соответствии с законами, развитие системы и ее элементов идет из прошлого через настоящее в будущее. Все вышесказанное дает возможность построить структуру, которая получила название системного оператора, позволяющего не только проследить историю развития системы, но и прогнозировать ее будущее.

При решении отдельных задач, удобно рассматривать рассмотрение также и антисистемы:

Система – это и есть наш рассматриваемый объект.

Подсистема – это часть рассматриваемой системы, или её элементы

Надсистема – это более крупная система, частью которой является рассматриваемая нами система.

Антисистема – это система, которая выполняет функцию, противоположную функции рассматриваемой системы. Например, система – карандаш, антисистема – ластик.

Основные понятия теории систем

Для ОТС объектом исследования является не «физическая реальность», а «система», т.е. абстрактная формальная взаимосвязь между основными признаками и свойствами.

При системном подходе объект исследования представляется как система. Само понятие система может быть относимо к одному из методологических понятий, поскольку рассмотрение объекта исследуется как система или отказ от такого рассмотрения зависит от задачи исследования и самого исследователя.

Система S представляет собой упорядоченную пару S = (A, R), где A – множество элементов; R – множество отношений между A.

Система – это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.

Исследование объекта как системы предполагает использование ряда систем представлений (категорий), среди которых основными являются следующие:

Свойства систем

Состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени.

Под свойством понимают сторону объекта, обусловливающую его отличие от других объектов или сходство с ними и проявляющуюся при взаимодействии с другими объектами.

Характеристика – то, что отражает некоторое свойство системы.

Из определения «системы» следует, что главным свойством системы является целостность, единство, достигаемое посредством определенных взаимосвязей и взаимодействий элементов системы и проявляющееся в возникновении новых свойств, которыми элементы системы не обладают. Это свойство эмерджентности (от анг. emerge – возникать, появляться).

Эмерджентность (как и синергизм) – степень несводимости свойств системы к свойствам элементов, из которых она состоит. Это свойство систем, обусловливающее появление новых свойств и качеств, не присущих элементам, входящих в состав системы. Эмерджентность – принцип, противоположный редукционизму (расчленению), который утверждает, что целое можно изучать, расчленив его на части и затем, определяя их свойства, определить свойства целого. Эмерджентности близко свойство целостности системы. Однако их нельзя отождествлять.

Целостность системы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы. Целостность и эмерджентность – интегративные свойства системы.

Наличие интегративных свойств является одной из важнейших черт системы. Целостность проявляется в том, что система обладает собственной закономерностью функциональности, собственной целью.

Организованность – сложное свойство систем, заключающееся в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем являются их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно невозможно.

Функциональность – это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результат.

Структурность – это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь, как между философскими категориями содержанием и формой. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы (структуры), и наоборот.

Подходы в системном мышлении

Системное мышление включает в себя следующие подходы:

— компонентный, изучающий состав, вещества и поля системы (НС, ТС, ПС);

— структурный, изучающий взаимное расположение ПС в пространстве и времени, связи между ними;

— генетический, изучающий становление ТС, этапы её развития и замену одной системы (ТС, ПС, НС) другой.

Иерархия технических систем

Техника — это сложная иерархическая система. Тех­нические системы низшего ранга входят в состав систем более высокого ранга, а те в свою очередь входят в системы еще более
высокого ранга и т. д. В табл. приведена одна из важных схем иерархии технических систем. Ранги в этой таблице крупные, каж­дый из них можно разделить на несколько более мелких. Однако
и по этой таблице видно, сколь высока иерархическая лестница технических систем.

Несимметричная углеродная цепь

Характеристики технической системы любого ранга в принци­пе зависят от влияния характеристик технических систем всех других рангов, как «вышестоящих», так и «нижестоящих». Взаимное влияние очень сильно на дистанциях в 1—2 ранга и, естественно, значительно слабее на дальних дистанциях, однако в той или иной мере оно всегда сохраняется.

Изобретательская задача чаще всего возникает вследствие по­явления потребности в улучшении той или иной характеристики конкретной технической системы. Формулировка задачи оказывается привязанной к системе определенного ранга, и изобретатели пытаются решить задачу путем изменения системы, указанной в условиях задачи. Между тем во многих случаях менять надо систему совершенно иного ранга — более высокого или более низ­кого (как в медицине: если болит голова, то совсем не обязатель­но лечить надо голову). Бывают ошибки и противоположного ха­рактера: изменяется система, значительно удаленная по шкале рангов от данной, хотя для решения достаточно изменить имен­но ее. Положение осложняется еще и тем, что реальные технические системы обычно включают много систем одного и того же ранга.

Так, двигатель внутреннего сгорания (система 8-го ранга) состоит из десятков однородных механизмов (систем 9-го ранга) и сотен узлов, пар и деталей (систем 10—13 рангов). Если, например, перегревается какой-то механизм, не обязательно изменять именно его: решение задачи может заключаться в изменении всей систе­мы, одного из механизмов или же узла, пары, детали. Так возни­кает неопределенность: какой бы объект не назывался в задаче, всегда кроме него существует множество других, каждый из кото­рых может оказаться «очагом» возникновения задачи, а поскольку все эти объекты могут быть изменены множеством способов, общее количество вариантов, среди которых находится единственно нуж­ный, чрезвычайно велико даже для задачи средней трудности.

Источник: Альтшуллер Г.С. Дерзкие формулы творчества // Дерзкие формулы творчества: сб. Петрозаводск: Карелия, 1989. С. 20-95.

Источник

Целевая и другие системы

Найти целевую систему не просто, особенно начинающему, потому что нет алгоритма выделения целевых систем. И даже опытный деятель или команда, выделяя целевую систему понимают, что за это решение они будут нести ответственность. Системное мышление лишь помогает не совершить методологические ошибки при выборе целевой системы. Однако, насколько это решение правильно с точки зрения жизни проверяется в конкретном проекте.

Системы обеспечения — это системы, которые участвуют в задумывании, проектировании, создании, ремонте и эксплуатации целевой системы. Концерт «БМВ», дилеры, продающие и ремонтирующие автомобиль, и утилизаторы — все они являются системами обеспечения для целевой системы автомобиль.

Ещё один пример — доставленная к ужину пицца. В данном случае можно считать доставленную пиццу — целевой системой, а надсистемой — ужин членов семьи. Системой обеспечения будут — повар со всеми своими кулинарными технологиями, доставщик пиццы со своими технологиями

Три области интересов непосредственно связаны с основными системами, то есть можно говорить о модели «области интересов и три главные системы»:

С целевой системой разными способами взаимодействуют системы в окружении. Например, для автомобиля системами в окружении будут водитель и пассажир, а также дорога, заправка Системы в окружении помогают лучше понять границы целевой системы. В случае с «доставленной к ужину пиццей» системами в окружении будут другие яства и напитки, столовые приборы

Понимание систем в окружении позволяет лучше понимать какой должна быть целевая система, а также даёт пишу для размышлений на предмет экспансии бизнеса. Ваша компания может расширить линейку целевых систем за счёт создания систем в окружении. Если вы доставляете пиццу, то вполне можете также доставлять другую еду или напитки. С точки зрения методологии последние станут новыми целевыми системами, однако стоит ли так делать в бизнесе системное мышление не говорит. Вам придётся решать это исходя из предпринимательских прикладных практик.

Подсистемами являются части целевой системы. Для автомобиля подсистемами являются мотор, салон, шасси Подсистемы физически входят в целевую систему, в свою очередь целевая система является подсистемой для надсистемы. В итоге связь подсистема-целевая система-надсистема символизирует системные уровни. Как мы помним из прошлого раздела, на каждом системном уровне возникает свойство эмерджентности.

Выделение разных систем происходит по отношению к какой-то целевой системе. Если говорим о надсистеме, то значит есть целевая система, а если есть система обеспечения, то ей тоже всегда соответствует целевая система. Однако, прежде чем выделять целевую систему необходимо разобраться со своими ролями, должностями и командой. Это понимание позволяет определить свою ответственность и полномочия, от которых зависит системный уровень и границы целевой системы. Вам могут дать полномочия создавать поршень или весь мотор или автомобиль в целом. В примере с автомобилем системные уровни понятны, но, скорее всего, такая ясность не свойственна вашим рабочим проектам.

К сожалению, в одном разделе невозможно рассказать все детали про разные системы и про то, как с ними работать. Для этого потребуется освоить весь понятийный минимум системного мышления. Изучение учебника «Системное мышление 2020» имеет целью познакомить читателя не только с понятийными минимумом, но и показать связь разных понятий между собой. А далее необходимо применять системное мышление к работе с разными целевыми системами. Например, после изучения учебника на практикуме «Системное мышление» студенты составляют итоговое эссе для учебных проектов, а после этого можно переходить к вашим рабочим реальным проектам.

Источник: учебник/онлайн-курс «Введение в системное мышление»

Источник