Основы инженерного творчества



страница7/9
Дата28.06.2015
Размер1,48 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Этап № 1. "Рождение" и "детство" ТС. ТС появляется на опреде-ленном этапе развития науки и техники при двух условиях: есть потребность в системе и имеются возможности для ее реализации. На этом этапе ТС развивается медленно, имеет массу недостатков, идет работа по ее совершенствованию. Например: какое количество крыльев должно быть у самолета? Одна пара, две, девять и где их размещать? Толкающий или тянущий винт? Сколько двигателей, как и где их размещать? Основная работа на первом этапе – снижение факторов расплаты: увеличивается надежность, удобство в эксплуатации, безаварийность.

Когда полезность ТС осознается обществом, а уровень факторов расплаты снижается до приемлемого значения, начинается этап № 2 – интенсивное развитие, массовое производство. Новая ТС активно вытесняет устаревшую (самолет вытеснил аэростаты и дирижабли).



Этап № 3 – "старость" ТС. Основное содержание этого этапа – стабилизация параметров ТС. На этом этапе возможны два варианта. Техническая система (а) на долгое время сохраняет свои показатели (участок 3).

Например, за последние полвека велосипед не претерпел существенных изменений и не был вытеснен мотоциклом). Другой вариант (участок 4) – ТС (а) вытесняется более совершенной, принципиально новой ТС (б) (например, радиолампы  транзисторы  микросхемы). Новая ТС сменяет старую лишь в том случае, когда слишком возрастут факторы расплаты. Кроме того, необходимо преодолеть инерцию финансовых, научных и психологических интересов (боязнь оставить привычную и обжитую систему).

Следует отметить, что в действительности полного "вымирания" с

№ I
тарой ТС, как правило, не происходит. Она может остаться, но уже в качественно ином виде (в виде игрушки, спортивного снаряда, вспомогательного средства). Например, подъем метеорологического зонда обеспечивается небольшим воздушным шаром. Возрождаются большие парусники, ветряные мельницы, воздушные шары и дирижабли (экологически чистые и экономичные). Этот феномен получил название спиралевидного развития техники.

Теперь рассмотрим диаграммы № II – IV.

Д
Рис. 2. Главные характеристики ТС


иаграмма II. Кривая изменения уровня изобретений. В начале – пионерное изобретение – появление новой идеи. Второй максимум – это переход к массовому производству – из "новой идеи" необходимо сделать "новую вещь".


№ I



Диаграмма III. Кривая изменения количества изобретений. Первый пик – переход к массовому производству (для изготовления ТС необходимы новые станки, технологические процессы и т. п.). Второй пик – стремление продлить жизнь ТС.

Д
Рис. 6. Изменение характеристик ТС во времени
иаграмма IV. Экономическая эффективность. ТС на первом этапе мала, а часто и отрицательна: пользы от системы мало, а затраты большие. ТС существует на "бумаге" или в единичных образцах с массой недостатков. Прибыль появляется на этапе № 2 за счет перехода к массовому производству. На этапе № 3 прибыль снижается за счет увеличения факторов расплаты (аварии супертанкеров, загазованность городов выхлопными газами …, т. е. тратятся деньги на защиту человека и природы).

Изобретателю надо знать особенности "жизненных кривых" технических систем (диаграммы № I – IV). Это необходимо для правильного ответа на важный для изобретателя вопрос: "Следует ли решать данную задачу и совершенствовать указанную в ней ТС или надо поставить новую задачу и создать нечто принципиально новое?"

Развитие ТС и ее подсистем по S-образной кривой может быть проиллюстрировано на примере следующих систем записи и воспроизведения музыки и другой информации (на трех физических принципах – механическом, магнитном, оптическом): фонограф, граммофон, электропроигрыватель, магнитофон, видеомагнитофон, персональный компьютер. При этом новые ТС постепенно вытесняют старые.

Законы, действующие на разных этапах развития ТС, сгруппированы в три блока, условно названные: статика, кинематика, динамика [2]. Законы статики (1–3) характерны для периода возникновения и формирования ТС ("детство" ТС). Законы кинематики (4–6) описывают начало роста и расцвета развития ТС ("зрелость" ТС). Законы динамики (7 и 8) характерны для завершающего этапа развития ("старость" ТС) и перехода к новой более совершенной системе.



1. Закон полноты частей системы

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.

Каждая ТС должна включать 4 основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и средство управления. Двигатель – является накопителем (источником) энергии для выполнения требуемой функции. Трансмиссия – транспортирует энергию от двигателя к рабочему органу с преобразованием её качественных характеристик (параметров). Рабочий орган – передает энергию элементам окружающей среды (изделию) и завершает выполнение требуемой функции. Средство управления – регулирует поток энергии по частям ТС и согласует их работу во времени и пространстве.

Анализируя любую автономно работающую ТС везде можно видеть все эти составные части. Если что-то недосчитываемся, то функцию этой части выполняет сам человек или окружающая среда.

Из первого закона вытекает очень важное следствие: чтобы ТС была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой.

Быть управляемой – значить менять свои свойства (параметры) так, как это надо тому, кто управляет. Например, воздушный шар для вертикального подъема – это управляемая ТС (клапаны для выпускания газа, мешки с балластом, горелка для создания теплого воздуха). Но стоит предъявить к воздушному шару повышенные требования – движение по горизонтали – как шар превращается в неуправляемую ТС до тех пор, пока в ТС не будет введен дополнительный управляющий элемент, например, двигатель с винтом.

Все первые ТС появились из орудий труда: требовалось увеличение полезной функции рабочих процессов, а человек не мог обеспечить нужную мощность. Тогда сила человека заменялась двигателем (лошадь), появилась трансмиссия (дышло), рабочий орган (плуг), а рукояткой плуга управлял человек (орган управления).

Если в схему включить еще источник энергии и изделие, то получим полную принципиальную схему работающей ТС (рис. 7):

Чтобы правильно определить рабочий орган ТС, необходимо ответить на два вопроса: 1) что в данной ТС выполняет главную полезную функцию? 2) к чему в данной ТС подводится энергия?

Пример: автомобиль. ГПФ – перемещать груз. Рабочий орган – колесо. Трансмиссия – карданная передача, коробка передач, рама. Двигатель – двигатель внутреннего сгорания. Средство управления – рулевое колесо, тормоза, сцепление и различные приборы.

Ч


Рис. 7. Принципиальная схема ТС
асто изобретатели совершают ошибку, упорно развивая двигатель, трансмиссию, управление, но не рабочий орган. Никогда такая техника существенно не повысит коэффициент полезного действия (КПД). Существует закон опережающего развития рабочего органа. Например, производительность токарного станка оставалась почти неизменной на протяжении многих лет, хотя интенсивно развивался привод, трансмиссия и средства управления, потому что сам резец как рабочий орган оставался прежним, т. е. неподвижной моносистемой на макроуровне. Производительность станка всегда резко повышалась, когда появлялись новые резцы: ротационные, вибрирующие, газовые и лазерные.

2. Закон "энергетической проводимости" системы

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является сквозной проход энергии по всем частям системы.

Любая ТС является преобразователем энергии. Передача энергии от одной части системы к другой может быть вещественной (вал, шестерни, рычаги, удар и пр.), полевой (например электрическое, магнитное поле) и вещественно-полевой (поток заряженных частиц). Многие задачи сводятся к подбору поля и вида передачи, эффективного в данных условиях. При этом следует руководствоваться тремя правилами.

1. При синтезе ТС надо стремиться к использованию одного поля (одного вида энергии) на все процессы работы и управления в ТС. При развитии ТС (развертывании) любые новые подсистемы должны работать на энергии, проходящей сквозь систему или на бесплатной энергии (из внешней среды или отходы другой системы). Например, в Японии разработали способ обогрева парников с использованием ветросиловой установки, которая вращает колесо компрессора, сжимающего воздух. Воздух нагревается благодаря сжатию до 170 С. Такое прямое превращение энергии оказалось в 6 раз эффективнее, чем прежний метод с использованием электричества.

2. Если ТС состоит из веществ, менять которые нельзя, то используют поле, хорошо проводимое веществами системы.

3. Если вещества частей системы можно менять, то плохо управляемое поле заменяется хорошо управляемым по цепочке: гравитационное механическое тепловое магнитное электрическое электромагнитное. Наиболее прогрессивные технические решения (повышающие идеальность ТС всегда лежат в конце приведенной выше цепочки.

Из второго закона вытекает важное следствие: чтобы часть ТС была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органами управления.

Все изобретательские задачи делятся на 2 типа:

1) задачи на изменение ТС (синтез, развитие), когда энергия движется от источника энергии к рабочему органу и к изделию;

2) задачи на измерение (обнаружение, контроль параметров), когда требуется ловить энергию, исходящую от изделия (изделие  датчик (вместо рабочего органа)  трансмиссия  преобразователь (вместо двигателя)  приемник энергии (вместо источника энергии).

Главным условием "равнопрочности" частей ТС с позиции энергопроводимости является равенство их способностей по принятию и передаче энергии. А эти способности зависят от уровня развития каждой части системы, определяемой по трем параметрам – вещество, энергия, организация. Каждый параметр имеет свои показатели.



Вещество: агрегатное состояние, физико-химические свойства, уровень задействования (макро-, микро-).

Энергия: вид (механическая, тепловая, химическая и т. д.), уровень, источник (система, подсистема, надсистема).

Организация по веществу и энергии: расположение в пространстве (линейное, плоскостное, объемное, точечное), проявление во времени (постоянное, временное, импульсное, ударное и т. д.), степень динамизации (неподвижные, подвижные, гибкие, пластичные и т. д.) уровень (моно-, би-, полисистема).

В задачах на синтез, развитие или восстановление системы приходится повышать уровень согласования, а там, где существует вредное взаимодействие, напротив, максимально рассогласовывать уровни развития частей системы.



3. Закон согласования-рассогласования частей системы

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является согласование (или сознательное рассогласование) ритмики (частоты колебаний, периодичности работы) всех частей системы.

В процессе развития ТС на первых этапах происходит последовательное согласование системы и ее подсистем между собой и с надсистемой, заключающееся в приведении основных параметров к определенным значениям, обеспечивающим эффективное функционирование. На последующих этапах происходит рассогласование – целенаправленное изменение отдельных параметров, обеспечивающее получение дополнительного полезного эффекта (сверхэффекта). Конечным этапом в этом цикле развития является динамическое согласование-рассогласование, при котором параметры системы изменяются управляемо (а в последствии и самоуправляемо), так, чтобы принимать оптимальные значения в зависимости от условий работы.

Согласование (рассогласование) может идти не только по частоте колебаний, но и по другим различным характеристикам и показателям системы: материалам, форме, размерам, прочности, надежности, температуре, энергетическим и информационным потокам и т. п. Например, согласование по материалам устраняет контактные явления (электрохимические и термоэлектрические эффекты). Однако, если рассогласовать материалы, то та же контактная разность потенциалов может быть использована для получения сигнала о соприкосновении двух веществ.



4. Закон увеличения степени идеальности ТС

Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.

Идеальная ТС – это система, вес, объем, габариты и энергоемкость которой стремятся к нулю, а ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Иначе говоря, идеальная ТС – та, которой нет, а ее функции сохраняются и выполняются. Аналогично можно определить идеальный технологический процесс, как процесс, которого нет, а результат его – продукция – получается. Закон увеличения степени идеальности ТС является важнейшим в ТРИЗ.

Возьмем в качестве примера любое транспортное средство. Главная полезная функция любого транспорта – перевозка грузов и людей. Следовательно, идеальное транспортное средство – это когда его нет, а грузы и люди сами перемещаются в нужную точку пространства.

Транспортное средство, очень близкое к идеальному, существует на самом деле – это обычный плот. На время перемещения груза (т.е. бревен) он, как транспортное средство – есть, а затем, прибыв на место, исчезает, и остается один груз – бревна.

Различают два вида идеализации системы.



Исчезновение системы, когда масса, габариты, энергоемкость стремятся к нулю, а главная полезная функция или количество выполняемых функций остаются неизменными.

Увеличение ГПФ или количества функций при постоянных массе, габаритах, энергоемкости.

Повышение идеальности осуществляется несколькими путями.



Дотягивание, выжимание и коррекция, т. е. улучшение выполнения полезных функций и снижение фактора расплаты за счет оптимизации, различного рода мелких усовершенствований, исправления недостатков.

Универсализация, т. е. увеличение количества выполняемых ТС полезных функций.

Специализация, т. е. резкое повышение качества выполнения одних полезных функций при отказе от других.

Повышение единичной мощности транспортного, обрабатывающего, добывающего и энергетического оборудования.

Одним из важных механизмов повышения идеальности является использование вещественно-полевых ресурсов (ВПР).

В своих воспоминаниях конструктор А. Морозов, один из создателей танка Т-34, писал: "Самой надежной, непоражаемой, легкой и дешевой является та деталь, которой нет в машине. Сложное сделать легко, куда сложнее сделать просто".

5. Закон неравномерности развития частей системы

Развитие частей системы идет неравномерно: чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.

Здесь в полной мере работают законы диалектики: "переход количественных изменений в качественные" и "движущей силой любого развития является противоречие". Неравномерность развития частей системы является причиной возникновения технических и физических противоречий и, следовательно, изобретательских задач. Анализ работы любой ТС обычно показывает, что ее отдельные узлы и блоки работают хорошо, другие – хуже, третьи, возможно, – совсем плохо.

Стремление конструкторов усовершенствовать один, плохо работающий узел или блок, приводит к тому, что происходит "скачок" в качестве работы именно этой подсистемы и опережение ею остальных.

Следующим шагом является усовершенствование работы других блоков, при этом оказываются "в хвосте" третьи и т. д. Так происходит до тех пор, пока вся система в целом не исчерпает возможности своего совершенствования или не появится новая, более совершенная, работающая на ином принципе система.

6. Закон перехода в надсистему

Развитие системы, достигшей своего предела, может быть продолжено на уровне надсистемы.

Обычно осуществляется переход МОНО – БИ – ПОЛИ. Исходная единичная система (моносистема) удваивается с образованием бисистемы или – при объединении нескольких систем – полисистемы. Объединяться могут не только одинаковые (однородные) системы, но и системы со сдвинутыми (чуть отличающимися) характеристиками, а также разнородные (с разными функциями) и инверсные (с противоположными функциями) системы.

Главный смысл перехода МОНО – БИ – ПОЛИ появление новых качеств или свойств (переход количества в качество).

Примеры:


  • Нож (моносистема) имеет одни свойства, а у ножниц (нож + нож = бисистема) появляются новые свойства, которых нет у двух отдельно взятых ножей. Полисистемы (много ножей): ножовка (пила), нож у мясорубки, косилка.

  • Обычный гаечный ключ с одним "захватом" – моносистема. Бисистема – ключ с двумя захватами для разных гаек. Полисистема – велосипедный гаечный ключ. Моносистема (динамичная, на новом уровне) – разводной гаечный ключ.

  • В бисистемах повышается надежность: двухмоторный самолет, у человека два глаза, две почки и т. д.

  • Многослойная фанера гораздо прочнее доски тех же размеров.

  • Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным.

  • Чтобы противостоять бронебойным пулям, у самолета необходимо было увеличить броню до 35 мм (масса 1 квадратного метра такой брони – 280 кг). Разумеется, самолет с таким "панцирем" не мог обладать нужной скоростью. Это противоречие разрешили переходом к бисистеме: броню сделали из двух тонких листов с воздушным промежутком. Пуля, ударив в первый лист, начинала кувыркаться и второй лист пробить уже не могла.

Однако не всякое соединение разнородных систем в одну систему дает новое свойство. Приведем примеры простого механического комбинирования: ученический пенал с таблицей умножения; стакан для карандашей с календарем; настольная лампа с часами; карандаш с ластиком на конце.

Как появляется новое свойство в бисистеме? Полезные свойства должны складываться и взаимоусиливаться, а вредные свойства должны гаситься, вычитаться, взаимонейтрализовываться. В наибольшей степени этот эффект проявляется при образовании инверсных систем:



  • Железобетон – типичная бисистема на уровне вещества: стальная арматура хорошо работает на растяжение, а бетон – на сжатие. Положи-тельные свойства дополняют друг друга, а отрицательные свойства взаимокомпенсируются. Бетон защищает сталь от коррозии, а сталь не дает рассыпаться бетону.

В частично свернутых бисистемах часть подсистем заменяется одной: в катамаране – один парус на две лодки; в двустволке – один приклад на два ствола.

7. Закон перехода с макро- на микроуровень

Развитие рабочих органов ТС идет сначала на макроуровне, а затем на микроуровне.

Иными словами, вместо колес, валов, шестеренок, должны работать молекулы, атомы, ионы, электроны, которые легко управляются полями с помощью физико-химических эффектов.

Возможны три направления перехода с макро- на микроуровень.



Увеличение степени дробления вещества и объединение дробных частей в новую систему. Существуют следующие уровни уменьшения элементов ТС.

  1. Макроуровень – узлы, детали, рычаги, втулки.

  2. Полисистемы из элементов простой геометрической формы (слоистое, волокнистое, матричное) – наборные сердечники трансформаторов, иглофрезы, тросы, многожильные провода, фанера, стеклопластики.

  3. Полисистемы из высокодисперсных (мелких) элементов – порошковая металлургия, эмульсии, аэрозоли, суспензии.

  4. Системы, использующие фазовые переходы, свойства аморфных и кристаллических тел (надмолекулярный уровень).

  5. Молекулярные явления – химические превращения (разложение и синтез, полимеризация, катализ, и т. п.).

  6. Атомные явления (физические эффекты) – ионизация и рекомбинация, действие элементарных частиц, в том числе и электронов.

  7. Использование различных полей – тепла, света и других электромагнитных воздействий.

Например, функцию соединения деталей можно выполнить на разных уровнях: 1) болт и гайка; 2) застежка типа "липучка" ("репейник"); 3) с помощью капиллярных сил – пинцет для удержания мелких деталей, содержащий каплю жидкости, смачивающую деталь; 4) сварка, пайка, примораживание; 5) химический клей; 6) электризация; 7) магнитное притяжение.

Увеличение степени дробления "смеси" вещества с пустотой и переход к капиллярно-пористым материалам. Следует отметить, что переход на микроуровень характерен не только для используемых в ТС веществ, но и для использования в ТС пустот. Использование пустоты вместо вещества в системе всегда выгодно – повышается идеальность. Нужно учитывать, что когда говорится о применении пустоты, вовсе не обязательно иметь в виду вакуум, а скорее появление неоднородностей в веществе, полостей, заполненных другими, менее плотными веществами. Можно считать "пустотой" жидкие и газовые включения в твердом теле, пузырьки газа (пара) в жидкости.

Существуют различные уровни перехода на микроуровень:

1) макроуровень – пазы, отверстия, пустотелые резонаторы;

2) полисистемы – сотовые конструкции;

3) пеноматериалы, микропористые материалы и т. д.

Например: эволюция автомобильных шин: сплошная резиновая, шина с воздушной полостью (камерой), многокамерная шина (полость разделена перегородками), микропористая шина.

Тенденция "дробления пустоты" хорошо видна на истории развития способа подъема затонувших кораблей.

1. Используется сплошное тело – подъем судна тросами без вытеснения воздуха из внутренних отсеков.

2. (Большая полость). Использование понтонов – их затопляли, прикрепляли к судну и продували воздухом. Или герметизировали корабль и наполняли его воздухом.

3. (Множество мелких полостей). Внутри корабля вспенивали пенополиуретан (его потом приходилось вырубать из помещений, т. е. дробить).

4. (Дробление пены). Внутрь судна вместе с водой закачивают полистироловые шарики (размером с горошину и состоящие на 98 % из воздуха). Последующее удаление шариков – также насосом.

5. (Гранулы – зародыши). Чтобы не возить большой объем пеноматериалов, стали использовать легко транспортирующиеся микрокапсулы размером с песчинку, которые по шлангам закачивают в отсеки судна. При нагревании водяным паром объем микрокапсул увеличивался в 50 раз.

Замена вещественной части системы на полевую.

Например, замена резца при обработке материалов:

1) режущие инструменты; 2) электрохимическая обработка; 3) электроискровая обработка; 4) лазер.



8. Закон увеличения степени вепольности системы

Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности (по другому говорят в сторону увеличения степенен управляемости): невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах развитие идет путем увеличения числа связей между элементами, повышения отзывчивости (чувствительности) элементов, увеличения количества элементов.

(Вепольный анализ в данном учебном пособии рассматривается только поверхностно, так как это достаточно большой раздел ТРИЗ.)

Закон повышения динамичности и управляемости

Жесткие системы для повышения их эффективности должны становиться динамичными, т. е. переходить к более гибкой, быстро меняющейся структуре и к режиму работы, подстраивающемуся под изменение внешней среды.

При этом неподвижные части становятся движущимися, жесткая связь (или конструкция) заменяется шарнирной и т. п. Появляются ТС со съемными элементами (например, дрель со сменными сверлами, отвертка со сменными наконечниками) и с изменяющимися элементами (например, использование надувных резиновых мешков для прижима при склейке деталей). Узкофункциональные системы заменяются на широкофункциональные.

Динамизация вещества системы происходит следующим образом:

Один шарнир много шарниров гибкое вещество жидкость газ поле. Примеры:


  • Шарнирное соединение корпуса автобусов и троллейбусов.

  • Гибкий пластмассовый карандаш длиной 0,5 км. В магазин он поставляется в бухтах, и покупателю отрезают нужный кусок.

  • Разводной мост.

  • Гибкая туристская пила в виде тросика с острыми выступами.

  • Удочка сплошная, составная и телескопическая.

  • Телескопическая антенна (много шарниров).

  • Антенна Куликова представляет собой набор дисков (катушек, пуговиц, бусинок), надетых на тросик. При натяжении тросика она преврашается в стержень, а при расслаблении – в "кучку" (удобную для транспортировки).

  • Существуют жидкие линзы и даже жидкие телескопы (в качестве зеркала используется вращающаяся жидкость, например, ртуть).

  • Существуют и газовые линзы в телескопе. Газовую линзу формирует вращающийся нагретый металлический тубус. Чем воздух ближе к горячим стенкам, тем он теплее. Из-за этого меняется показатель преломления воздуха.

  • Двигатели всех систем вначале использовали твердые сорта топлива (дрова, уголь), затем жидкие (керосин, бензин). Современный автомобильный парк интенсивно переводится на газовое топливо.

Вообще надо помнить, что нет абсолютно жестких конструкций – любую можно согнуть на определенный угол. Хороший прием для того, чтобы жесткий элемент стал гибким – надо увеличить его длину.

Динамизация поля в простейшем случае осуществляется переходом от постоянного поля к импульсному и к переменному:

1. Постоянное поле.

2. Импульсное поле.

3. Переменное поле.

4. Переменное поле с изменением фазы, частоты, формы колебаний.

5. Переменное поле с использованием физических эффектов: дифракции, интерференции, преломления, биения, …

6. Нелинейное поле: использование градиента полей, анизотропия среды, в которой распространяются колебания.

Пример. Сегодня в радиолокации вместо качающихся антенн начинают использовать фазированные антенные решетки, в которых регулируется фаза излучения множества отдельных излучателей. В результате этого можно свободно маневрировать диаграммой направлен-ности излучения – качать ее в любой плоскости с недостижимой для механики скоростью и даже разделять на несколько "лучей".

Система рождается как правило неуправляемой. Повышение ее управляемости предусматривает введение управляющих устройств, веществ, полей и переход к самоуправлению за счет обратных связей и физических (химических) эффектов.



Пример. Для управления процессом опреснения воды в ионообменной установке было предложено использовать в качестве задвижки сам пакет с ионообменной смолой, меняющий свой объем в зависимости от степени солености воды. При уменьшении солености объем пакета становится меньше, – больше воды подается на опреснение.

Статически устойчивые системы переходят в динамически устойчивые. Пример. Трехколесный велосипед обладает статической устойчивостью, двухколесный – динамической. Чем выше статическая устойчивость самолета, тем он безопаснее, но менее маневрен. Сейчас создаются самолеты, которые имеют минимальный, а иногда и нулевой запас устойчивости, а их безопасность обеспечивается непрерывной работой автоматов и рулей по устранению отклонений. Такой самолет очень маневрен.

Закон развертывания-свертывания ТС

Повышение идеальности ТС осуществляется путем развертывания – увеличения количества и качества выполняемых полезных функций за счет усложнения системы, и свертывания – упрощения системы при сохранении или увеличении количества и качества полезных функций.



Развертывание ТС начинается с момента ее рождения, т. е. создания функционального центра – основной функциональной цепочки из подсистем (элементов), способных в совокупности выполнять основную функцию системы. Например, функциональный центр автомобиля – мотор, шасси с колесами, простейшее управление и запас горючего – по сути дела, скелет автомобиля, напоминающий современный картинг. Затем добавляются дополнительные подсистемы: кузов, защищающий пассажиров, гидравлическая коробка передач, откидывающиеся кресла, радиоприемник, компьютер и т. д.

Процесс развертывания вещества проходит в несколько стадий:

1) попытки улучшения нужного свойства вещества (железо  легированная сталь);

2) переход от однородного вещества к неоднородному (сверла с победитовыми наконечниками; самозатачивающиеся резцы из слоев металла различной твердости);

3) составное вещество из специализированных веществ с особыми свойствами (у современных чайников тройной корпус: медная основа (высокая теплопроводность), покрытая изнутри слоем тефлона (чтобы не приставала накипь), а снаружи – электрохимическое блестящее защитное покрытие);

4) развертывание составных веществ в подсистемы.



Свертывание ТС может происходить несколькими путями.

Переход в надсистему.

Пример – телефон. Сеть искусственных спутников Земли вобрала в себя множество ТС наземной телефонной сети. Отпала необходимость в большом количестве телефонных станций, узлов, коммутаторов, усилителей, кабелей и т. п. Телефонная сеть, как одна из информационных систем, должна будет слиться с другими подобными системами (радио, телевидение, компьютеры, почта).

Миниатюризация. Развитие радиоэлектроники: отдельные детали – сборки – микросборки – интегральные микросхемы – БИС – СБИС. Развитие стиральной машины: (развертывание) 1) бочка с активатором; 2) добавление подсистем – подогрев, перекачка, отжим, сушка, программное управление; (свертывание – миниатюризация); 3) машина "Малютка"; предельный случай – совет из раздела "Умелые руки" – электродрель с насадкой-активатором и таз с бельем (стиральной машины нет, а ее функции выполняются); 4) замена механического активатора на ультразвуковой и далее переход на микроуровень – химическая чистка (стирка).

Свертывание ТС в одну из подсистем (главным образом – в рабочий орган). Это последовательное совмещение элементов системы.

Примеры:

  • современные большегрузные автомобили имеют мотор-колеса;

  • в шариковых ручках исчезает корпус: стержень с пастой внутри отдельного корпуса превращается в толстый стержень-ручку;

  • свертываются даже … тюрьмы. В США в виду переполненности тюрем в 35 штатах довольно широко распространено содержание лиц, не совершивших тяжких преступлений, под домашним арестом. Для кон-троля их нахождения дома используются передатчики, вмонтированные в неснимаемые ручные или ножные браслеты. При попытке снять браслет или извлечь передатчик в полицейский участок направляется специ-альный сигнал. (ИКР: идеальная тюрьма – когда тюрьмы нет, а ее функции выполняются.)

Свертывание ТС в идеальное вещество.

Примеры:

  • Датчик давления – электропроводная резина, меняющая свое сопротивление при надавливании.

  • Вместо сложной системы терморегуляции для поддержания постоянной температуры в течение некоторого времени используется процесс плавления и кристаллизации определенной массы вещества.

  • Посадочные огни на полосах аэродрома должны быть абсолютно надежными: не перегорать, не отказывать ни в дождь, ни в холод. Причем не только сами огни, но и провода, к ним идущие, и генераторы, их питающие. Идеальный огонь – "светлячок" изобретен в США: стеклянная трубка покрыта изнутри люминофором – сульфидом цинка, а в центр ее вставляется ампула с радиоактивним изотопом водорода – тритием (период полураспада чуть больше 12 лет). Два идеальных вещества (люминофор и тритий) "поглотили" в себе все подсистемы. Огни видны с расстояния в 3 километра, не требуют никакого ухода и служат 10 лет (уровень радиоактивности от трития не представляет опасности для человека).

  • В функциональной электронике функции сложных электронных узлов (усилителей, генераторов и т. п.) выполняются различными физи-ческими эффектами в веществе.

Закон вытеснения человека из ТС

В процессе развития ТС происходит поэтапное вытеснение из неё человека, т. е. техника постепенно берёт на себя функции, ранее выполнявшиеся человеком, тем самым, приближаясь к полной ТС (без участия человека).

В
полной ТС (см. рис. 8) имеются три функциональных уровня:
1 – исполнительный (непосредственно рабочие органы, выполняющие основные функции); 2 – управления (рабочими органами); 3 – информационный (сбор, обработка информации и принятие решений).

Р
Рис. 8. Уровни полной ТС


азвитие идет с досистемного уровня, когда древний человек не имел никаких инструментов, а пользовался только своими руками, зубами, ногтями.

1. Первоначально человек вытесняется с исполнительного уровня: появляются простые инструменты – каменный нож, дубина, лук, блок, рычаг; вместо мускульной силы используются различные источники энергии – ветер, вода, паровые машины.

2. Затем человек вытесняется с уровня управления механизмами: руль кораблей; воздушные рули – элероны; появляются механизмы – преобразователи команд в системах управления – сервомоторы; появляются автопилоты и различные системы автоподстройки в электронной технике, появляются устройства-копиры у токарных и фрезерных автоматов.

3. Затем человек вытесняется с уровня принятия решений: появляются датчики, заменяющие органы чувств человека, появляются ЭВМ и автоматизированные системы управления.



Вытеснение человека быстрее и легче всего происходит на первом уровне и с большим трудом идет на третьем, поскольку человек гораздо более эффективная "информационная машина", нежели "энергетическая".

Понимание закономерностей последовательного вытеснения человека из ТС позволяет вести работу по ее совершенствованию целенаправ-ленно, избегая типичных ошибок, связанных с забеганием вперед, т. е. с попытками вытеснения человека с более далеких этапов, не обеспечив вытеснения с предыдущих. Например, автоматизация управления системы, в которой основным источником энергии все еще является человек (например, автоматизация лопаты).

5.3.3. Идеальный конечный результат

Если задача решается методом «проб и ошибок», по­иски идут либо по «вектору инерции», либо – в лучшем случае – «во все стороны». Между тем, приступая к ре­шению задачи, изобретатель может резко сузить «угол поисков». Решение должно приближать исходный объ­ект к идеальной машине. Определив, какой должна быть в данном случае идеальная машина, изобретатель сразу находит наиболее перспективное направление поисков.

Разумеется, в каждом конкретном случае нужно уметь определить идеальную машину. Чем точнее изобретатель представляет себе идеальную машину, тем меньше доля случайности, тем направленнее ведутся поиски.

Идеальная машина играет роль маяка, указывающе­го, куда надо идти. Когда изобретатель ищет решение без такого маяка, его мысли разбегаются под влиянием мно­жества причин.

Исходя из приведенных соображений, в теории реше­ния изобретательских задач Г. С. Альтшуллером введено понятие «идеальный конечный результат». Оно исходит из принципа: система идеальна, если ее нет, а требуемая функция выполняется. Разумеется, достичь такого идеала невозможно, но реальное сильное изобретательское решение должно приближаться к идеалу. Это условие закона увеличения степени идеальности системы многократно подтверждено сильными, высокоуровневыми изобретениями. Поэтому степень приближения к ИКР является критерием качества решения любой творческой технической и организационной задачи.

Разумеется, идеальный конечный результат должен быть правильно сформулирован. Тогда множество ва­риантов, которые могли бы возникнуть при решении за­дачи с помощью метода проб и ошибок, отпадет само собой. Формулируя ИКР, не следует задумываться над тем, как может быть достигнуто близкое к нему реше­ние. Для ответа на этот вопрос надо сначала разо­браться с противоречиями, лежащими в основе творческой задачи.

Существует два правила, помогающие точнее определить ИКР: не следует загадывать заранее возможно или невозможно достичь ИКР; не надо заранее думать о том, как и какими путями будет достигнут ИКР.

Пример. Для крепления крышек различных химических аппаратов (теплообменников, реакторов и т. п.), применяют шпильки – металлические стержни с резьбой по обоим концам. На аппарат, работающий под большим давлением, может потребоваться до 200 шпилек. Каждая шпилька выполнена из стали, имеет диаметр в 50–70 мм, длину до 400 мм. Все они должны иметь клеймо – на клейме указывается номер аппарата. Клеймо наносится ударом молотка по остро заточенной форме, приложенной к торцу шпильки. Работа трудоемкая, делать ее надо сразу после изготовления шпильки. Необходимо дать предложения по совершенствованию процесса клеймения.

В исходной постановке задачи было необходимо "механизировать процесс клеймения шпилек". Сформулировав требование: "шпилька сама клеймится", мы задаем рамки системы, в которой будет происходить данная операция. Эта формулировка является эвристической подсказкой, позволяющей локализовать область, в которой мы будем искать средства выполнения нужной нам операции. Поэтому методически верно будет уточнить ее. Необходимо раскрыть смысл термина "клеймится". Клеймение в рамках данной нам технологии осуществляют ударом молотка с клеймом на бойке. Т. е. клейму придают определенную кинетическую энергию, которая при соударении со шпилькой превращается в деформацию металла. Следовательно, задача рабочего или механического пресса – придать энергию, обеспечить соударение.

Теперь требование может звучать так: "шпилька сама накапливает энергию (разгоняется) и ударяет по клейму". Можем ли мы представить себе эту картину? Конечно, это сделать намного проще, чем в первоначальном варианте. Шпилька может сама разогнаться, если ее бросить вниз. Упасть точно на клеймо – задача более трудная. Необходимо организовать процесс падения, он должен происходить в каких-то направляющих (рис. 9). А как поднять шпильку на высоту, с которой она будет падать? Это делать не надо, так как шпилька после обработки на станке уже находится на определенной высоте.

Итак, все или почти все может происходить "само собой". В данной ситуации шпилька – это металлический стержень, намного более массивный, чем молоток, с помощью которого производится клеймение. Но, для того чтобы заставить именно шпильку самостоятельно выполнять требуемую работу, пришлось использовать понятие идеальности. Все должно происходить само собой, без затрат энергии и материалов. Обслуживающей, обрабатывающей системы быть не должно, а результат должен получаться.

На базе модели идеальной технической системы Г. С. Альтшуллером был построен оператор ИКР. Суть его состоит в том, что задачу по реализации какой-либо функции возлагают на выбранный элемент (объект обработки, либо элемент технической системы, уже выполняющий какую-то полезную функцию).

Структура оператора ИКР:



Элемент

сам

выполняет требуемое действие (вместо иного элемента)

продолжая выполнять функцию, ра-

д
Рис. 9. Приспособление для клеймения шпилек
и которой он был первоначально соз-


дан.

В рассмотренном примере шпилька САМА набирала энергию для деформации своего торца, сохраняя способность выдерживать силовую нагрузку в процессе работы.



5.3.4. Вещественно-полевые ресурсы

Для достижения ИКР необходимо провести анализ вещественно-полевых ресурсов (ВПР), которыми можно воспользоваться для решения задачи [13]. ВПР – это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бывают трёх видов:

1. Внутрисистемные: а) ВПР инструмента; б) ВПР изделия.

2. Внешнесистемные: а) ВПР среды, специфической именно для данной задачи; б) ВПР общие для любой внешней среды (воздух, вода), "фоновые" поля, например гравитационное, магнитное поле Земли.

3. Надсистемные: а) отходы посторонней системы (если такая система доступна по условиям задачи); б) "копеечные" – очень дешёвые посторонние элементы, стоимостью которых можно пренебречь.

При решении задачи желательно получить результат при минимальном расходовании ВПР. Поэтому целесообразно использовать в первую очередь внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные и в последнюю очередь – надсистемные.

Рассмотрим различные виды ресурсов.

РЕСУРСЫ ВЕЩЕСТВА – это любые материалы, из которых состоит система и её окружение, выпускаемая ею продукция, отходы и т. п., которые, в принципе, можно использовать дополнительно.



Пример. На заводе, выпускающем керамзит, его используют в качестве набивки фильтра для очистки технической воды.

РЕСУРСЫ ЭНЕРГИИ – любая энергия, нереализованные запасы которой имеются в системе или её окружении.



Примеры. Абажур настольной лампы вращается теплым потоком воздуха от лампы. Силосная башня обогревает коровник, построенный вокруг неё.

РЕСУРСЫ ИНФОРМАЦИИ – информация о системе, которая может быть получена с помощью полей рассеяния (звукового, теплового, электромагнитного и т. п.) в системе, либо с помощью веществ, проходящих через систему, либо выходящих из неё (продукция, отходы).



Примеры. По биению пульса тибетская медицина диагностирует до 200 болезней. Известен способ определения марки стали и параметров её обработки по летящим при обработке искрам.

РЕСУРСЫ ПРОСТРАНСТВА – имеющееся в системе или её окружении свободное, незанятое место.



Примеры. Для хранения газа используют естественные полости в земле. Для экономии места в вагоне поезда дверь купе вдвигается в межстеночное пространство.

РЕСУРСЫ ВРЕМЕНИ – временные промежутки в технологическом процессе, а также до или после него, между процессами, не использованные ранее или использованные частично.



Пример. Танкер, перевозящий нефть, одновременно ведёт её переработку.

РЕСУРСЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ – возможности системы и её подсистем выполнять по совместительству дополнительные функции, как близкие к основным, так и новые, неожиданные (сверхэффект).



Пример. Было установлено, что аспирин разжижает кровь и потому в некоторых случаях оказывает вредное действие. Однако, это его свойство было использовано для профилактики и лечения инфарктов.

СИСТЕМНЫЕ РЕСУРСЫ – новые полезные свойства системы или новые функции, которые могут быть получены при изменении связей между подсистемами или в новом способе объединения систем.

Наиболее эффективным является комбинированное использование ресурсов разных видов.

5.3.5. Технические противоречия и приемы их разрешения

Решение любой изобретательской задачи предполагает улучшение тех или иных технических параметров, функций, свойств си­стемы. Уже в самом факте возникновения изобретательской задачи присутствует противоречие: нужно что-то сделать (изменить, улучшить), а как это сделать – неизвестно. Такое противоречие принято называть административ­ным. На этом этапе мы еще не знаем, по существу, ка­кую именно задачу надо решать. В большинстве случаев ее начальная формулировка оказывается расплывчатой, неправильной. Фактически вначале существует несколь­ко разных задач, и надо сделать между ними выбор. В таких случаях возникает так называемая изобрета­тельская ситуация.

Для перехода от изобретательской ситуации к конкретной задаче в технической системе выделяют именно те элементы, конфликт меж­ду которыми порождает задачу. Конфликт и определя­ет техническое противоречие (ТП). Оно представляет собой такое взаимодействие в системе, при котором по­лезное действие вызывает одновременно и вредное. ТП может возникать и в тех случаях, когда попытка улуч­шить одну часть (параметр) технической системы ухуд­шает (например, усложняет) другую ее часть или сис­тему в целом.

Техническое противоречие возникает обычно как ре­зультат диспропорции в развитии частей системы. Час­то складывается ситуация, когда количественные изме­нения одной из частей системы вызывают противоречие в других. Разрешение такого противоречия требует каче­ственного изменения всей системы. В этом проявляется закон перехода количественных изменений в качествен­ные.

Технические противоречия могут быть самыми раз­нообразными, причем среди них выявлено достаточно большое количество типовых: «масса – прочность», «уни­версальность – сложность», «мощность –энергозатра­ты», «грузоподъемность – скорость», «точность – произво­дительность» и т. п.

Списки типовых реше­ний по устранению противоречий известны давно. Но практика не подтвердила их эффективности. Приемов много, их десятки, а пользоваться ими неудобно, так как нет ука­заний, когда какой нужно применять. Поэтому для от­бора наиболее сильных из них Г. С. Альтшуллером [1] было проведено обширное исследование патентного фонда (около 40 000 изобретений), ко­торое привело к созданию фонда из 40 приемов (см. Приложение 1) и табли­цы, позволяющей находить нужный для преодоления то­го или иного технического противоречия. Приемы отныне стали увязанными с конкретными противоречиями, что сразу повысило действенность таблицы. Важно, что такой набор приемов охватывает широ­кое поле поиска и сведен в таблицу применения, позво­ляющую легко находить группу типовых приемов для каждой пары противоречивых (находящихся в конф­ликте) свойств.

Таблица поиска выглядит следующим образом (см. Приложение 3). В вертикальной колонке записаны показатели технической системы, которые надо улучшить, а в горизонтальной строке – показатели, которые недопустимо ухудшаются при исполь­зовании известных способов решения задачи. На пересе­чении вертикальной колонки и горизонтальной строки указаны номера приемов устранения технических проти­воречий. Приемы в каждой клетке даны не в порядке их возрастания, а по частоте их применения в исследованном массиве изобретений. В связи с этим Г. С. Альтшуллер дал рекомендацию о порядке применения выбранных приемов. Если необходимо сделать как можно более простое и быстро внедряемое решение, то приемы следует использовать, начиная с первого из рекомендованных. Если же необходимо решение как можно более оригинальное, неожиданное, революционное, то приемы следует использовать, начиная с последнего из рекомендованных.

Каждое ТП обусловлено конкретными физическими причинами.

Если задача сложна, следует углубить ее анализ, пе­рейти к модели задачи, сформулировать техническое противоречие и ИКР. Затем необходимо выявить физи­ческую суть технического противоречия, иначе говоря, ФП, мешающее достижению ИКР.

Суть перехода к физическому противоречию – выбор в конфликтующей паре элементов какого-то одного и выделение в нем небольшой зоны, к физическому состоянию которой предъявляются взаимопротиворечивые требования. Обычная формула ФП: «Данная зона долж­на обладать свойством «А» (например, быть подвиж­ной), чтобы выполнить какую-то функцию, и свойством «не А» (например, быть неподвижной), чтобы удовлет­ворить остальным требованиям задачи».

Таким образом, от технического противоречия меж­ду действиями различных элементов системы мы переходим к физическому противоречию между свойствами одного элемента системы. Характерная для ФП обостренность конфликта («быть А» и «не быть А») концентрирует на нем внимание и придает формулировке ФП эвристическую ценность. Если физическое противоречие сформулировано правильно, вероятность решения зада­чи намного повышается, тем более что ТРИЗ предла­гает достаточно много приемов и источников специаль­но организованной информации, использование которых помогает разрешению физических противоречий.

Наиболее универсальным эвристическим принципом разрешения противоречий следует считать разделение противоречивых свойств или действий в пространстве или во времени.



5.3.6. Приемы управления психологическими факторами

Бывает, что совсем простая изобретательская ситуа­ция кажется сложной из-за того, что в нее закладывается серьезное противоречие самим решателем.

Пример. У психологов популярна следующая задача. Двое подошли к реке. Посреди реки в одноместной лодке рыбак удит рыбу. Как прохожим перебраться через реку на этой лодке? Нельзя предлагать варианты типа «один в лодке, а второй на буксире вплавь» и т. п.

Попробуйте самостоятельно отыскать ответ, а потом проанализируйте, почему вообще возникла эта задача? А возникла она потому, что подавляющее большинство людей представляют из двух возможных вариантов ситуации самый невыгодный – двое подошли к одному берегу реки. Но ведь в условиях задачи нигде об этом не сказано! И задача сразу же исчезает, если представить, что двое подошли к реке с разных сторон.

На этом примере хорошо видно, что человек склонен создавать образ ситуации с ненужными и вредными дополнительными ограничениями. На уздечке на уровне глаз лошади прикрепляют куски кожи – шоры, ограничиваю­щие ее поле зрения, и тем самым предохраняют от испуга. Эти шоры полезны, а вот шоры, которые мышление человека навязывает само себе, вредны: они не дают простора мысли и работы ее в нужном направлении.

Мешать самому себе в достижении цели человек мо­жет самыми разными способами. Предложите своим зна­комым такую задачу: на двух руках десять пальцев, а на десяти руках? Попросите ответить быстро, и вы чаще всего услышите ответ: 100 пальцев.

Последняя задача демонстрирует еще одну пси­хологическую ловушку – поспешность в решении про­стых на вид задач. «Спеши не торопясь», – говорил Козьма Прутков, иначе можно отвергнуть оригинальную идею из-за поверхностной оценки ее уровня...

Иногда задача просто отпугивает решателя только потому, что изложена слишком специально.

Другая ловушка подстерегает нас в терминах, в кото­рых описана задача. На выпускном экзамене в летном училище в Австралии комиссия задавала вопрос: «Вы ве­зете на борту двухместного самолета королеву Велико­британии. На крутом вираже королева из самолета выпала. Ваши действия?» Чего только не предлагали озадаченные летуны: прыгнуть следом с парашютом и попытаться поймать неосторожную королеву, покончить с собой, сменить фамилию и никогда не появляться на Британ­ских островах... А правильный ответ, которого безнадеж­но ждала комиссия, гласил: выровнять самолет после по­тери части груза. Незадачливые пилоты попались на том, что термин «королева» совершенно вытеснил все свойства объекта, и внимание сосредоточилось лишь на том, что королева есть очень важная персона.

Изобретательская задача ставится в уже известных терминах. Каждый термин отражает старое, существующее техническое решение. И эти термины навязывают изобретателю присущее им содержание. Изобретатель "думает словами", и эти слова – неощутимо для него – подталкивают его идти старыми путями.

Воспитание, образование, мнение окружающих, предрассудки и неточные сведения создают мощную психологическую инерцию, с которой справиться бывает иногда чрезвычайно трудно. И вот уже задача объявляется нерентабельной, а тех, кто пытается ее решать, называют (при самом доброжелательном отноше­нии) чудаками...

Изобретение состоит в том, чтобы выйти за пределы известного, придать терминам новое содержание или полностью заменить их. Поэтому на начальном этапе работы над задачей необходимо использовать очень важное правило: из условия задачи надо обязательно убрать все специальные термины, заменив их простыми словами, не содержащими конкретного смысла ("штуковина", "икс", "вещь", "объект").



Примеры. Микрометрический винт – стержень, который очень точно перемещается. Дверная ручка – устройство для открывания двери.

После того, как из условия задачи убраны специальные термины, в воображении изобретателя всё же остаётся образ старой ТС, мешающий появлению новых идей.

Узкие специалисты очень точно знают, что можно, а что нельзя, они видят пределы и препятствия. Нередко первая реакция узкого специалиста на новые идеи резко отрицательна: "этого не может быть".

С инерцией надо бороться или, точнее, ею надо уметь управлять. Ведь возникает она не зря, позволяя эконо­мить время при принятии решений в знакомых ситуаци­ях, при решении похожих задач. Вредной инерция ста­новится лишь тогда, когда новая задача старыми методами не решается. Вот тут-то и надо уметь отключать ее, уменьшать ее влияние, снимать шоры, навязанные преж­ним опытом. И этому можно учиться.

На основании вышеизложенного видно, что различают 3 основных вида психологической инерции: инерция терминов, инерция образов и инерция узкой специализации.

В ТРИЗ отработаны комплексные инструменты психологического управления творческим поиском:



  • оператор «размер–время–стоимость» (РВС);

  • метод моделирования «маленькими человечками» (ММЧ);

  • курс развития творческого воображения (РТВ), основанный на чтении и анализе научно-фантастической литературы и выполнении специальных упражнений.

Сильнейшее психологическое воздействие оказывает ИКР, задавая идеальный образ как направление, в котором находится сильное решение. Идеальные объекты очень популярны в науке и технике.

Оператор РВС – «размеры, время, стоимость» вво­дится для избавления от психологических барьеров, лучшего представления задачи, для выявления перспективных путей ее решения, для снятия лишних шор.

Оператор включает в себя шесть мысленных экспериментов, в которых поочередно размеры объекта, время действия процесса, стоимость системы меняют от задан­ных или представляемых величин до ноля, а затем до бесконечности. Эти манипуляции так расшатывают исходное представление об объекте, что в ряде случаев может возникнуть немало оригинальных идей. Ниже приводятся задачи на эти мысленные эксперименты, перестраивающие условие задачи:

1. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?

2. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

3. Мысленно меняем время процесса (скорость движения объекта) от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?

4. Мысленно меняем время процесса (скорость движения объекта) от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

5. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?

6. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

Суть оператора РВС заключается в том, что человек, фантазируя, мысленно изменяет размеры анализируе­мого реального объекта, сначала уменьшая их почти до нуля, а затем увеличивая до бесконечности. Аналогично изменяются время действия и стоимость объекта. При этом осмысливаются возникающие новые свойства. Та­кие упражнения активизируют воображение, стимули­руют появление принципиально новых взглядов на зада­чу и новых подходов к ее решению (или, по крайней мере, формируют готовность к таким подходам), а то и рождение вполне реализуемых идей.

Оператор РВС не предназначен для получения ответа. Он должен расковать мысль для дальнейшего продвижения к принципиально новому ответу. И всё-таки нередки случаи, когда решение начинает вырисовываться сразу после отхода от старых представлений.



Общие рекомендации по применению оператора РВС:

а) каждый эксперимент надо вести до появления нового качества;

б) каждый эксперимент, чтобы не пропустить появления нового качества, разбивают на шаги; шаг – это изменение параметра объекта на порядок (в 10 раз).

Типичные ошибки при использовании оператора РВС:

а) останавливаются на полпути, возвращаются назад из-за опасения, что задача усложнилась;

б) пытаются угадать ответ, не выполнив все шаги.

Рассмотрим, например, применение оператора РВС к такой задаче: "Найти способ регулирования сечения трубопровода, по которому движется пульпа".

Размеры трубы уменьшились до 0,1–1 см. Можно регулировать сечение, сдавливая (деформируя) стенки (они стали тонкими и гибкими).

Размеры увеличились до 100–1000 м. Такой трубопровод подобен реке. Надо построить плотину или ждать естественного регулирования – замерзания, таяния. Решение: изменить агрегатное состояние потока.

Перекрыть надо за время 0,001 с. Нужно нечто быстродействующее: вместо механической задвижки – электромагнитную.

Перекрыть трубопровод надо за 100 дней. Механическая задвижка будет сильно истираться (с уменьшением сечения растёт скорость потока). Необходима задвижка с нарастающими частями.

Стоимость близка к нулю. Поток должен сам себя перекрывать. Саморегулирование.

Стоимость – миллионы рублей. Можно ввести в поток нечто дорогое, но легко поддающееся регулировке. Например, вместо воды использовать расплав металла. Регулировку вести электромагнитами.



Метод моделирования «маленькими человечками»

В литературе по изобретательскому творчеству давно рекомендуется использовать эмпатию, чтобы увидеть объект как бы изнутри, став на место этого объекта или его части. Но эмпатия полезна не всегда. ММЧ является дальнейшим развитием эмпатии, т. к. эмпатия может быть как полезной, так и вредной, поскольку создаёт дополнительный труднопреодолимый психологический барьер. Отождествляя себя с машиной или деталью, человек отбирает только те варианты решений, которые ему (лично) не вредят и отбрасывает все "вредные", неприемлемые для человеческого организма: разрезание, дробление, растворение в кислоте, расплющивание, нахождение в вакууме и т. п. Неделимость человеческого организма мешает успешно применять эмпатию.

Недостатки эмпатии устранены в моделировании с помощью маленьких человечков. Взяты именно маленькие человечки, а не, например, молекулы или микробы. Для моделирования нужно, чтобы маленькие частицы видели, понимали, могли действовать коллективно. Применяя ММЧ, изобретатель использует эмпатию на микроуровне, вживаясь в образ частиц вещества.

Техника применения ММЧ:

1. Выделить ту часть объекта, которая не может выполнить необходимые требования (например, обладать противоположными свойствами); представить эту часть в виде "толпы" маленьких человечков.

2. Разделить маленьких человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи.

3. Полученную модель надо рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись конфликтующие действия.

4. Перейти к техническому ответу.

Обычно выполняют несколько последовательных рисунков (если событие развивается во времени) в виде "было", "надо" и "стало".

Введенный ТРИЗ метод ММЧ в какой-то мере развивает упомянутый при описании синектики прием личной аналогии (эмпатии), но значительно эффективнее его, так как позволяет моделировать с помощью не од­ного, а многих и потому легче управляемых символиче­ских «человечков» различные действия системы и их развитие. Изображая схематически действия многих «ма­леньких человечков», легко наглядно показать, как они должны действовать, чтобы техническая система дала нужный эффект.

Покажем это на примере изобретения, сделанного с помощью ММЧ изобретателем В. X. Подойницыным. Задача была сформулирована так: «В центре корпуса центрифуги, заполненной жидким маслом, помешено изделие. Нужно, чтобы при вращении центрифуги масло со всех сторон сжимало изделие».

При вращении центрифуги давление масла направлено к пери­ферии, и непросто создать условия, чтобы давление действовало в обратном направлении (якобы вопреки законам физики). Физическое противоречие: частицы жидкости должны давить на изделие, чтобы выполнить требование задачи, и частицы жидкости должны давить на стенки центрифуги, чтобы выполнить закон физики. Как преодо­леть это ФП?

С помощью ММЧ физическое противоречие графически изображается так, как на рис. 10,а. Реально же силы действуют, как показано на рис. 10,б. А что будет, если, разделяя противоречие в пространстве, заставить одних, например нижних, «человечков» как-то действовать на других – верхних (рис. 10,в)? Пока ничего, если силы тех и других равны. Значит, нужно, чтобы нижние «человечки» стали сильнее, чем верхние. Тогда верхние начнут действовать, передавать усилие уже в направлении центра (рис. 10,г).

Цепочка подобных рассуждений, сопровождающихся (всегда в этом методе) графическим их выражением в рисунках, и привела к решению задачи. Введены более сильные (тяжелые) нижние «человечки» – ртуть, а верхние – имеющееся масло. Как реализовано решение – показано на рис. 10,д (авторское свидетельство № 643776): ртуть давит на масло, а оно обжимает изделие.

К
в



д
онечно, этот метод в АРИЗе не является главным, но он помогает представить, что нужно сделать, чтобы удовлетворить противоречивым требованиям в задаче. Человечки умеют все, а это как раз и расковывает воображение изобретателя, снимает психологическую инерцию.
Метод ММЧ требует некоторых навыков и тренировки.
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница