Закон согласования-рассогласования говорит о том, что при развитии технических систем происходят в диалектическом единстве процессы согласования, рассогласования и динамического согласования-рассогласования всех характеристик и параметров системы.

Выполнение согласования или направленного рассогласования позволяет избегать разрушения элементов системы, а также повысить эффективность процессов. Особенностью этого закона является то, что, как правило, эффект достигается весьма незначительными затратами, что крайне важно при внедрении.

Определения:

• под согласованием понимается выбор таких параметров и характеристик частей системы, которые обеспечивают оптимальный режим работы самой системы, а также системы во взаимодействии с надсистемой, внешней средой и человеком;
• под направленным рассогласованием понимается исключение условий для протекания нежелательных процессов или же создание новых свойств системы за счет использования различия параметров и свойств элементов системы;
• под динамическим согласованием-рассогласованием понимается такой режим функционирования системы, при котором на разных этапах работы управляемо выполняется то согласование, то рассогласование.

1. СОГЛАСОВАНИЕ В ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

В соответствие с законом согласования-рассогласования для всех элементов системы (включая элементы надсистемы, внешней среды и человека) должны быть согласованы:

• материалы;
• форма и размер;
• ритмика, скорость, темп действия.

1.1. Направленное согласование материалов

Как мы определили выше, под согласованием материалов понимается такой состав материалов элементов системы, который не вызывает их взаимного разрушения или иного вредного действия.

К типовым приемам согласования материалов относятся:

• использовать один материал в разных частях системы

Использование одного и того же материала для изготовления разных частей системы позволяет избежать многих неприятностей, в частности, если в системе возможно загрязнение какого-либо объекта из-за контакта с другими частями системы, то следует изготовить эти части из того же материала, чтобы избежать загрязнения.

Пример 1:
Медный порошок высокой чистоты хранят в медных емкостях.

• обеспечить надежное соединение деталей за счет буферного материала.

Если трудно обеспечить соединение двух частей из разных материалов из-за их несовместимости, то следует найти третий материал (принцип посредника), легко соединяемый с обоими и сделать из него буферную прослойку.

Пример 2:
При изготовлении фильтрующих элементов потребовалось припекать бронзовый порошок к поверхности пористого никеля. Бронзовый порошок плохо припекался к никелю. Решение было простым - на поверхность пористого никеля электролитическим способом был нанесен 3-5 микронный слой меди. При спекании этот слой, образуя твердый раствор, хорошо соединяется как с никелем, так и бронзой. Соединение фильтрующих слоев стало прочным.
(Из практики Л.Певзнера, патент РФ № 2 038 217)

Илл. 1: 1 – слой пористого никеля, 2 – слой порошковой бронзы, 3 – слой пористого никеля, покрытый электролитической медью

• согласовать коэффициенты теплового расширения, чтобы избежать разрушения.

Если разрушение материалов происходит из-за различия коэффициентов теплового расширения материалов деталей соединенных (контактирующих) между собой, то для различных элементов системы следует выбирать материалы с близким коэффициентом теплового расширения.

Пример 3:
При эмалировании крайне важно подобрать эмаль так, чтобы коэффициент теплового расширения эмали совпадал с коэффициентом теплового расширения металла. В противном случае эмаль будет отпадать от металла при сильном охлаждении.

1.2. Согласование формы и размеров элементов системы

Под согласованием формы и размеров понимается такое их сочетание в элементах системы, которое не вызывает их взаимного разрушения или иного вредного действия. В частности, используется буферное согласование элементов. К способам введения буфера относятся:

• использование прирабатывающегося буфера

Если сопрягаемые поверхности двух элементов невозможно точно изготовить, то решение может быть в том, что вводится прокладка более пластичная, чем материал этих поверхностей. Она обеспечивает полное сопряжение с двух сторон.

Примеры 4, 5:

Илл. 2. Резиновая прокладка между двумя элементами унитаза

Илл. 3. Резиновая муфта между трубой и корпусом детали, к которой присоединяется труба

• использование гофры, как элемента соединения

Если необходимо согласовать два элемента так, чтобы гарантировать герметичность соединения двух элементов при их подвижности друг относительно друга, то соединение в виде гофрированного перехода позволяет разрешить противоречие.

Пример 6:
Соединение гофрой вагонов поезда и двух частей троллейбуса.

Илл. 4, 5. Соединение гофрой вагонов поезда и двух частей троллейбуса.

• использование буфера из дисперсных материалов

Если необходимо согласовать поверхности так, чтобы гарантировать равномерное распределение усилия в зоне контакта (или иного поля, например, теплового, химического), то это возможно за счет буферного согласования за счет использования мелкодисперсных материалов, типа песка или твердеющих жидких материалов.

Пример 7:

Илл. 6. Песчаная подушка для бетонного блока

Пример 8:

Илл. 7. Кофе по-турецки варится на нагретом песке, который равномерно нагревает дно

1.3. Согласование ритмики, скорости, темпа действия.

Если необходимо повышение эффективности работы системы, или устранить противоречия, связанные c несогласованием ритмики работы элементов системы, то необходимо выполнить их согласование через такое сочетание параметров в системе, которое не вызывает их взаимного разрушения или иного вредного действия, а также обеспечивает оптимальное функционирование системы. К основным приемам согласования ритмики относятся:

• буферное согласование ритмики (использование накопителей)

Если один процесс дискретный, а совмещающийся с ним процесс непрерывный, то противоречие разрешает введение накопителя, который переводит дискретный процесс в непрерывный.

Пример 9:
На новолипецком пятиклетьевом стане непрерывной прокатки процесс происходит с равномерной скоростью. Одна полоса подката подваривается к другой и направляется в петлевой накопитель, из которого с равномерной скоростью подается в стан. Затем к ней подваривается другая полоса. При выходе из стана, полоса наматывается в рулон на моталки и обрезается при достижении определенного веса. Рулон снимается с моталки, а новый конец полосы наматывается на другую моталку. Процесс подвода и отвода полосы со стана – дискретный, а процесс прокатки – непрерывный. Аналогично работают печи непрерывного отжига полосы на Верх-Исетском металлургическом заводе в цехе холодного проката.

• принудительное согласование ритмики

Если производительность (скорость, допустимая мощность или иной параметр) различных элементов (подсистем) системы различна, то самым простым способом согласования ритмики может служить снижение этой характеристики всех элементов (подсистем) системы до минимальной в системе.

Пример 10:
Хрестоматийный пример – эскадра движется со скоростью самого медленного корабля

Илл. 8. Плывущая эскадра.

Пример 11:
При сопровождении бомбардировщиков, истребители летят с их скоростью. Если они не могут лететь так медленно, то делают сложные маневры, чтобы согласовать скорость.

Илл. 9. Бомбардировщики в сопровождении истребителей

• согласование ритмики с резонансом

Любая система или процесс имеет частоту собственных колебаний. При наличии колебаний с частотой, равной собственной частоте системы, возможно возникновение резонанса и резкого возрастания амплитуды. Это повышает эффективность работы системы.

Пример 12:
При проектировании музыкальных инструментов часто корпус самого инструмента делают такой формы, что бы звук усиливался за счет резонанса.

2. НАПРАВЛЕННОЕ РАССОГЛАСОВАНИЕ В СИСТЕМЕ

Направленное рассогласование в системе почти всегда связано с подавлением вредных воздействий.

В процессе работы рекомендуется для всех элементов системы последовательно проверить возможность направленного рассогласования:

• материалов,
• формы и размеров,
• ритмики, скорости, темпа действия,
• других характеристик и параметров системы,

в тех случаях, если где-либо замечено разрушение или иное вредное действие.

2.1. Направленное рассогласование материалов

Под направленным рассогласованием материалов понимается такой состав или сочетание материалов элементов системы, который защищает их от взаимного разрушения или иного вредного действия, а также позволяет получить дополнительные положительные эффекты.

Направленное рассогласование позволяет:

• удовлетворить противоречивые требования в пространстве. Это связано с разрешением противоречия стандартными приемами и в значительной степени похоже на согласование;
• получить новые качественно новые свойства. Появление новых свойств возможно рассогласованием практически любого физического свойства у двух материалов. Причем свойства могут быть неожиданно новыми и крайне практичными.

Пример 13:
Термобиметалл – соединение двух металлов с разным коэффициентом теплового расширения

Илл. 10. Термометр на основе термобиметалла

2.2. Направленное рассогласование формы и размеров

Типовой ситуацией применения направленного рассогласования формы и размеров элементов является блокировка нежелательного использования.

Если существует опасность неправильного, нежелательного использования элемента системы или целой системы, есть вариант придать ему такую форму или такие размеры, которые исключают нежелательное использование.

Пример 14:
Соединения и крепеж на мебели ИКЕА выполнены так, что неправильно собрать мебель невозможно.

Илл. 11. Письменный стол Икеа

Пример 15:
Штекеры в компьютерах и соединительных шнурах выполнены так, чтобы собрать схему можно было только правильно.

Илл. 12. Компьютерный кабель

2.3. Направленное рассогласование ритмики, скорости, темпа действия

Направленное рассогласование реализуется через:

• «проскок», то есть сверхбыстрое выполнение действия
• отстройка от резонанса.

Пример 16:
В истории известны случаи разрушения мостов из-за резонанса. Например, в 1831 году разрушился Бротонский подвесной мост в Англии при проходе военного отряда – частота шагов воинов, шагавших в ногу, совпала с частотой собственных колебаний моста, через которые амплитуда резко возросла, цепи оборвались, и мост рухнул в реку.
Что бы не допускать повторение таких случаев, при входе на мост организованной группы людей дается команда «идти не в ногу».

3. ДИНАМИЧЕСКОЕ СОГЛАСОВАНИЕ - РАССОГЛАСОВАНИЕ В СИСТЕМЕ

Динамическое согласование-рассогласование обеспечивает разрешение ситуационных противоречий¹ во времени, за счет согласования (рассогласования) параметров материала, формы и других характеристик системы в различное время её функционирования. Также используется при согласовании-рассогласовании системы с требованиями надсистемы или потребителя. Наиболее эффективно это проявляется при использовании в нужное время ресурсов (или "умных" веществ - веществ, меняющих свойства в зависимости от некоторых внешних условий, являющихся ресурсами по отношению к системе). 

Для системы последовательно проверяется возможность динамического согласования-рассогласования материалов, формы и размеров, структуры систем, ритмики, скорости, темпа действия, потоков ВЭИ (вещество, энергия, информация), и других характеристик и параметров системы.

Пример 17:

Илл. 13. Самолет с изменяемой геометрией крыла

Пример 18:

Илл. 14. Боковое зеркало, меняющее сфероидальность, позволяет регулировать угол обзора

Пример 19:

Илл. 15. Коробка передач позволяет менять соотношение скорости и мощности в процессе движения

Выводы:
Обязательным этапом в развитии технической системы является согласование в ней работы всех материалов, элементов и ритмики для повышения эффективности ее работы, а также рассогласование этих элементов для устранения или предотвращения вредного действия. Именно за счет применения этого закона можно малыми затратами существенно повысить идеальность системы.

Подготовил к публикации: Лев Певзнер 

Редактор: Елена Гин

Источники иллюстраций:

2) http://kanalizaciya-prosto.ru/ustanovka-bachka-unitaza.html
3) http://www.azbuka-service.ru/
4) http://transphoto.ru/photo/319764/
5) http://www.tvc.ru/news/show/id/59365 
6) http://stroim-svoi-dom.ru/fundament/lentochnyj-fundament.html
7) http://turku.tkat.ru/?mod=offers&category=turku&product=URET+CELIK+KMK
8) https://www.badfon.ru/wallpaper/eskadra-avianoscy-pohodnyy.html
9) http://www.tvc.ru/news/show/id/86850  http://www.svoboda.org/a/27983418.html
10) http://pp-66.ru/katalog/temperatura/termometry/termometry_bimetallicheskie/
11) http://www.ikea.com/ru/ru/catalog/products/80213074/
12) http://mykomp2.ru/2013/06/connecting-two-computers-via-serial-or-parallel-cable/
13) http://olymp.as-club.ru
14) http://carrrsmag.com/articles/zerkala-zadnego-vida.html
15) http://wiki.zr.ru/

1. В классической ТРИЗ подобное противоречие называли «техническим противоречием». В настоящее время, когда мы убедились в применимости этого инструмента к задачам, далеко выходящим за пределы техники, этот термин устарел.