Bài giảng Phương pháp luận sáng tạo - Chương 4: Các quy luật hệ thống

Phương pháp luận sáng tạo

Quy luật về tính đầy đủ của các hệ thống kỹ thuật

Quy luật về tính đầy đủ của

các hệ thống kỹ thuật

 Một hệ kỹ thuật hoạt động tự lập phải bao gồm động cơ, bộ phận

truyền động, bộ phận làm việc và bộ phận điều khiển. Trong đó mỗi

bộ phận phải có khả năng làm việc tối thiểu và ít nhất phải có một bộ

phận điều khiển được.

Thí dụ, chiếc máy tiện có đầy đủ các bộ phận này : động cơ để cho

máy hoạt động; các trục, các bánh xe răng cưa, các khớp nối đóng

vai trò truyền động; bộ phận làm việc là lưỡi dao tiện; các tay vặn,

nút bấm, các tay đòn thực hiện chức năng điều khiển. Ở đây, bộ phận

điều khiển còn "yếu" nên cần sự tham gia của người thợ

tiện. trong các máy tiện tự động hoá cao, bộ phận điều khiển hoàn

thiện hõn, người thợ chỉ còn làm công việc lắp ráp, chỉnh và theo dõi

hoạt động của máy.

Quy luật về tính đầy đủ của

các hệ thống kỹ thuật

 Quy luật vừa nêu cho thấy khuynh hướng hệ kỹ thuật thay thế dần một số chức năng

của con người. Sự hình thành một hệ kỹ thuật thực hiện chức năng mới thường bắt

đầu từ sự nảy sinh bộ phận làm việc. các bộ phận còn lại do con người hoặc môi

truờng bên ngoài đảm nhiệm cho đến khi được thay thế bởi các bộ phận kỹ thuật

tương ứng.

Chiếc xe đạp ban đầu chỉ gồm hay bánh xe ( bộ phận làm việc ) và thanh ngang nối

chúng. Các phần còn lại, người đi xe tự làm lấy : dùng chân đạp xuống đường (

động cơ ), dùng thân mình để truyền chuyển động cho bánh xe và phải dùng sức để

nghiêng xe đi ( lái ) khi đến chổ quẹo. sau đó, pedal, đĩa, xích được sáng chế ra để

thực hiện chức năng truyền động từ thân người đến bộ phận làm việc. tay lái (ghi

đông ) xuất hiện làm công việc điều khiển trở nên dễ dàng hơn. Động cơ lắp vào xe

đạp ( xe gắn máy ) giải phóng người đi xe, khỏi phải sử dụng sức lực cơ bắp.

Quy luật này cho thấy, nếu ở đâu đó, nhà sáng chế còn bắt gặp máy móc chưa có

đầy đủ các bộ phận nói trên, không chần chờ gì nữa, hãy làm cho chúng trở thành

các hệ kỹ thuật tự lập.

C – Chất

NL – Năng lượng

TT – Thông tin

TT

C,NL,TT

Sản phẩm được thay

C, NL

TT

đổi

C, NL

C – Chất

NL – Năng lượng

TT – Thông tin

TT

Làm việc

(Công cụ)

TT

C, NL

TT

Sản phẩm

Đầu

vào

Đầu

ra

TT

C, NL

ĐK

ĐC

ĐK

SP

Máy sơ khai

LV

T

Đ

T

Đ

SP

ĐC

Máy hoàn thiện

Máy tự động hoàn toàn

t

Đ

SP

Quy luật về tính thông suốt

 Bất kỳ hệ kỹ thuật nào cũng là hệ tiêu thụ và biến đổi dạng năng

lượng nào đó, cho nên cần có sự thông suốt về mặt năng lượng từ

động cơ qua bộ phận truyền động đến bộ phận làm việc. Để tăng tính

điều khiển của hệ còn cần phải bảo đảm sự thông suốt năng lượng

mang thông tin giữa bộ phận điều khiển và các bộ phận khác của hệ.

Nhà thiết kế, nếu không tính đến quy luật này, có thể mắc những sai

lầm như : hoặc năng lượng bị tích tụ thừa tại các chi tiết nào đó và

làm mau hỏng chúng, hoặc do sự dẫn năng kém mà phải sử dụng

động cơ có công suất lớn hơn mức cần thiết, gây lãng phí. Mặt khác,

biết quy luật này, người ta ý thức được việc chế tạo các chốt an toàn,

các cầu chì để ngắt dòng năng lượng nếu chúng vượt qua giới hạn

cho phép, có thể làm hỏng máy.

TT

C,NL,TT

Sản phẩm được thay

C, NL

TT

đổi

C, NL

C – Chất

NL – Năng lượng

TT – Thông tin

Diễn tả sự thông suốt

C – Chất

NL – Năng lượng

TT – Thông tin

TT

Làm việc

(Công cụ)

TT

C, NL

TT

Sản phẩm

Đầu

vào

Đầu

ra

TT

C, NL

Một số yếu tố ảnh hưởng

•Tốc độ phát

•Loại mã

•Tốc độ mã hóa

•Loại kênh truyền

Phát

Thu

•Tốc độ truyền trong kênh

•Khả năng thông qua cực đại của kênh

•Nhiễu

•Tốc độ giải mã hoặc mã hóa tiếp

•Tốc độ thu

Mã hóa

Giải mã

Hoặc

Mã hóa tiếp

Kênh truyền 2

Kênh truyền 1

Quy luật về tính tương hợp

các phần của hệ

 Điều kiện cần để cho một hệ kỹ thuật có sức sống, về mặc nguyên

tắc, phải có sự tương hợp giữa các phần của hệ theo các thông số sau:

dạng năng lượng và cách truyền tãi, vật liệu, trạng thái vật lý của vật

chất, thời gian, không gian, cách tương tác giữa các phần của

hệ...Mức độ tương hợp càng cao thì khả năng làm việc của hệ kỹ

thuật càng lớn. Sự hoàn thiện bất kỳ hệ kỹ thuật nào, ở mức độ này

hay mức độ khác, đều liên quan đến việc nâng cao tính tương hợp

giữa các phần của hệ và sau đó là với môi truờng bên ngoài.

Thí dụ, các nhà xây dựng khi đóng cọc công trình, chọn tần số búa

đập phù hợp với tần số riêng của cọc ( tạo cộng hưởng) làm công

việc trở nên dễ dàng hơn. Khi ghép, nối các chi tiết máy móc cần để

ý lựa chọn vật liệu trung gian sao cho tương hợp với các chi tiết đó,

nếu không, mối hàn, ghép hay dán sẽ không cho độ tin cậy và tuổi

thọ như ý muốn.

TT

C,NL,TT

Sản phẩm được thay

C, NL

TT

đổi

C, NL

C – Chất

NL – Năng lượng

TT – Thông tin

Diễn tả sự thông suốt

C – Chất

NL – Năng lượng

TT – Thông tin

TT

Làm việc

(Công cụ)

TT

C, NL

TT

Sản phẩm

Đầu

vào

Đầu

ra

TT

C, NL

Quy luật tăng tính lý tưởng của hệ kỹ thuật

Quy luật tăng tính lý tưởng

của hệ kỹ thuật

 Các hệ thống kỹ thuật phát triển theo hướng làm tăng mức độ

lý tưởng của hệ.

Hệ kỹ thuật ra đời không phải là mục đích tự thân mà là

phương tiện để thực hiện một công việc xác định. Lúc đầu, hệ

kỹ thuật còn “xấu xí”, hoạt động chưa thật hiệu quả và nhiều

khuyết tật. Dần dần, người ta hoàn thiện và mở rộng khả năng

của nó, nói cách khác, đưa hệ dần đến mẫu lý tưởng. Mẫu lý

tưởng là mẫu mang tính quy ước, được hiểu : không có hệ mà

chức năng của hệ vẫn được thực hiện. Tất nhiên, trên thực tế

không có chuyện như vậy, và các hệ kỹ thụật chỉ tiến gần đến

mẫu lý tưởng chứ không bao giờ đạt đến cả.

Quy luật tăng tính lý tưởng

của hệ kỹ thuật

 Giải pháp kỹ thuật được coi là tiến đến gần mẫu lý tưởng nếu có một hoặc vài tính

chất sau :

1. các kích thước của hệ kỹ thuật tiến gần hoặc trùng với kích thước của chính sản

phẩm mà nó phải chế tạo, xử lý hoặc vận chuyển. Khối lượng của hệ kỹ thuật nhỏ

hơn rất nhiều khối lượng của sản phẩm.

2. khối lượng và kích thước của hệ kỹ thuật hoặc của các phần chức năng chính tiến

dần đến zero ( trong trường hợp giới hạn bằng zero ).

3. thời gian chế tạo, xử lý sản phẩm của hệ kỹ thuật tiến tới zero hoặc bằng zero.

4. hiệu suất của hệ kỹ thuật tiến tới một hoặc bằng một, còn chi phí năng lượng tiến

tới zero hoặc bằng zero.

5. tất cả các phần của hệ kỹ thuật luôn luôn thực hiện công việc có ích một cách đầy

đủ theo khả năng thiết kế.