Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз»


НазваниеСтатья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз»
страница4/9
Дата публикации03.08.2013
Размер1.01 Mb.
ТипСтатья
userdocs.ru > Математика > Статья
1   2   3   4   5   6   7   8   9

[править] Идеальный конечный результат

Решение математических задач и задач "на сообразительность" часто выполняют методом "от противного". Суть метода заключается в том, что решать задачу начинают с конца. Определяют конечный результат - ответ. Уяснив его, "прокладывают" дорогу к началу, то есть решают задачу.

Заманчиво было бы и решение технических задач осуществлять аналогичным образом. Но как же узнать ответ?

Действительно, при решении технических задач ответ не известен, но можно пойти дальше... Можно представить идеал разрабатываемого устройства – идеальное устройство – идеальный конечный результат (ИКР).

^ ИКР - маяк, к которому следует стремиться при решении задачи.

ИКР - решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, выполняемое фантастическими существами или средствами (волшебная палочка). Например, дорога существует только там, где с ней соприкасаются колеса транспорта.

[править] Идеальная техническая система

Идеальная техническая система - это система, которой нет, а ее функции выполняются, т.е. цели достигаются без средств.

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/5/58/%d0%a1%d0%b0%d0%bc%d0%be%d1%81%d0%b2%d0%b0%d0%bb-%d1%81%d0%b0%d0%bc.jpg/200px-%d0%a1%d0%b0%d0%bc%d0%be%d1%81%d0%b2%d0%b0%d0%bb-%d1%81%d0%b0%d0%bc.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 13. Самосвал

ИКР транспортного средства - когда его нет, а груз транспортируется (груз сам передвигается в нужном направлении с необходимой скоростью). Достаточно много технических систем, в названии которых есть слово САМ. Например, самосвал (оригнальный вид самосвала, позволяющий почти самостоятельно опрокидывать кузов, показан на рис.13).

^ САМ – значит без непосредственного участия человека. Раньше этому способствовала механизация, теперь автоматизация и кибернетизация, в частности, компьютеризация. Стиральная машина САМА (по программе) выполняет необходимую работу. Компьютер САМ переводит текст, делает мультфильмы или проектирует те или иные объекты.

Об идеальных аппаратах мечтают и исследователи океанских глубин:

«

"Безусловно, уже давно люди понимали, что идеальным (выделил автор) был бы такой аппарат, который создавал бы на глубине "земные" условия. (Диомидов М.Н., Дмитриев А.Н. Покорение глубин. - Л.: Судостроение, 1969, с. 93).

»


Пример 1.1. Идеал спасательных средств на воде - непотопляемая лодка при любых погодных условиях. "... судостроительные фирмы ряда стран разработали конструкцию "непотопляемой" спасательной лодки, полностью герметичной и вмещающей в кубрик 35 человек, которые прикрепляют себя к сидениям спасательными ремнями. Лодка выполнена из прочного легкого материала и может без какого-либо вреда для пассажиров катапультировать с высоты 25 м. Даже уйдя под воду, она снова выплывает на поверхность, принимая нормальное положение. ("Непотопляемая лодка". Панорама, Наука и Техника, 1979, № 6, с. 34).

Одна из основных особенностей "идеального устройства" ("идеальной системы") та, что оно должно появляться только в тот момент, когда необходимо выполнять полезную работу, причем в это время система несет 100% расчетную нагрузку. Во все остальное время этой системы не должно существовать или она должна выполнять другую полезную работу. Это свойство давно нам знакомо из сказок - "Скатерть-самобранка" и т.д.

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/e/ed/%d0%a1%d0%ba%d0%bb%d0%b0%d0%b4%d0%bd%d0%be%d0%b9_%d1%81%d1%82%d0%be%d0%bb.jpg/100px-%d0%a1%d0%ba%d0%bb%d0%b0%d0%b4%d0%bd%d0%be%d0%b9_%d1%81%d1%82%d0%be%d0%bb.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 14. Складной стол

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/7/7c/%d0%9d%d0%b0%d0%b4%d1%83%d0%b2%d0%bd%d0%be%d0%b5_%d0%ba%d1%80%d0%b5%d1%81%d0%bb%d0%be.jpg/100px-%d0%9d%d0%b0%d0%b4%d1%83%d0%b2%d0%bd%d0%be%d0%b5_%d0%ba%d1%80%d0%b5%d1%81%d0%bb%d0%be.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 15. Надувное кресло

Много примеров можно привести и из жизни; все убирающиеся, складные (рис. 14) и надувные (рис. 15) предметы. Например, складная и приставная мебель (стол, кресло, диван, кровать и т.д.), надувные предметы (лодки, спасательные жилеты, матрасы, кресса, понтоны и т.д.)

Пример 1.2. Для спасения людей в случае аварийной посадки самолета на воду английские инженеры разработали спасательное устройство, представляющее собой понтоны, которые автоматически надуваются сжатым воздухом. ("Непотопляемая лодка". Панорама, Наука и Техника, 1979, № 6, с. 34).

Вторая особенность идеальной машины или идеального устройства, что его вообще нет, а работа, которую они должны выполнять, производится как бы сама собой (с помощью волшебной палочки).

^ Идеальный грузовик - это кузов, перемещающий груз. Все остальные части грузовика лишние, они необходимы только для достижения этой цели.

ИКР транспортного средства - когда его нет, а груз транспортируется (груз "сам" передвигается в нужном направлении с необходимой скоростью).

Приведем примеры на свойство идеальности.

Пример 1.3. "Автомобильные ремни безопасности необходимо периодически менять. Вызвано это опасениями, не ослаблен ли материал. Изобрели ленту, которая сама своим видом покажет, когда ее менять". (Изобретатель и Рационализатор, 1977, № 8, МИ 0801).

Пример 1.4. "На рисунок протектора наносят слой цветной краски и фиксируют километраж, пройденный автомобилем до истирания нанесенного слоя. Такой метод оценки изнашиваемости шин прост, пригоден при исследованиях долговечности новых типов и конструкций" . Этот метод можно применять при контроле шин для их замены. (Изобретатель и Рационализатор, 1974, № 9, МИ 0946).

Пример 1.5. Оконные стекла необходимо мыть. Осуществлять эту операцию в цехах с высокими и большой площади окнами довольно сложно и трудоемко. Если цехи "остеклить" лавсановой пленкой, то при дуновении легкого ветерка пленка сама сбрасывает с себя пыль. Эта пленка прозрачна, легка, не боится паров плавикой кислоты. Для "остекления" окон такой пленкой можно использовать облегченные рамы.

Пример 1.6. Соприкосновение трущихся поверхностей, выполненных из стали, приводит к их износу, поэтому участок взаимодействия смазывают.

Польские специалисты утверждают, что любая сталь станет самосмазывающейся (ИКР), не потеряв своих лучших механических свойств, если к ней добавить 0,3% свинца. Можно повысить скорость резания, продлить срок службы инструмента. (Изобретатель и Рационализатор, 1975, № 2, МИ 0203).

Пример 1.7. В болтовых соединениях, для того чтобы гайка сама не отворачивалась в процессе эксплуатации, на болт наворачивают вторую (контр) гайку.

Идеалом в данном случае было бы "гайка сама себя закрепляет (контрит)". Сейчас уже существует немало разных конструкций самоконтрящихся гаек. Одна из них.

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 16. Самоконтрящийся болт

Гайку надежно удерживают на месте расположенные по торцу зубцы с острыми кромками, которые направлены по касательной к резьбовому отверстию и имеют наклон 7-10°. Такое решение позволяет применять самоконтрящиеся гайки многократно. При этом на 30% уменьшается сроки монтажа и демонтажа, повышается надежность соединений и сокращается номенклатура крепежа. Такая гайка особенно необходима для тех соединений, которые испытывают различные по характеру нагрузки. (Социалистическая Индустрия, № 170 (3062), 26.07.79. с.4 "Самоконтрящаяся гайка").

В случае болтовых соединений без гайки контрится должен САМ болт "...на торцевой поверхности головки (в данном случае болта, но может быть и гайка), обращенной к соединяемой детали, выполнены концентричные заостренные кольцевые выступы (рис. 16)" . (А.с. № 297812, БИ, 1971, № 10. с.124).

Стремление к идеалу – общая тенденция развития технических систем.

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/5/52/tanker.jpg/350px-tanker.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 17. Танкер

В транспортных средствах эта тенденция проявляется, в частности, в неуклонном повышении доли использования ими полезного веса. Этим объясняется увеличение водоизмещения судов, особенно танкеров. (Логачев С.И. Морские танкеры. - Л.: Судостроение, 1970, с.28).

Пример 1.8. Танкер водоизмещением 3000 тонн полезно использует 57% своего водоизмещения, а танкер водоизмещением более 200000 тонн - 86% (рис. 17). (Логачев С.И. Морские танкеры. 1970, с.42-43), таким образом, приближаясь к идеалу.

Пример 1.9. "Обработка деталей абразивными кругами сопровождается повышением температуры в зоне контакта, которая отрицательно воздействует на поверхностный слой детали, повышает износ самого круга".

ИКР в данном случае – круг сам предохраняет деталь и себя от перегрева.

«

"В Запорожском машиностроительном институте разработаны шлифовальные круги, состоящие из традиционных компонентов, но в своем составе имеющие эндотермическую добавку. При высоких температурах шлифования она разлагается с поглощением тепла и уносит его из зоны обработки". (Против тепла. Социалистическая Индустрия , 27.03.75).

»

Интересно отметить, что стремление к идеалу присуще не только технической системе в целом, но я отдельным ее частям и процессам, происходящим в них.

[править] Идеальное вещество

Идеальное вещество - вещества нет, а функции его (прочность, непроницаемость и т.д.) остаются. Именно поэтому в современных судах тенденция использовать все более легкие и более прочные материалы, то есть материалы с все большей удельной прочностью и жесткостью.

Задача 1.9. Мощные транзисторы (продолжение).

Определим идеальный конечный результат в задаче об мощных транзисторах. ^ ИКР радиатора (теплоотвода) – отсутствующий радиатор, обеспечивающий полный отвод тепла от транзистора.

Радиатора не должно быть, а тепло должно отводиться самим транзистором, либо радиатор должен появляться только при начинающемся перегреве транзистора, либо радиатор должен быть вынесен за пределы данной радиоэлектроаппаратуры (РЭА), либо роль радиатора должен выполнять какой-то другой элемент. Таким образом, задаются направления решения.

^ В первом направление, следует идти по пути создания транзистора без потерь энергии, чтобы не вставала задача отвода тепла. Это направление самое трудное и, как правило, для разработки РЭА не пригодное.

Вполне приемлемо второе направление, ибо можно создать теплопроводник с лепестками из никелида титана (нитинола) - материала, обладающего эффектом памяти формы. (А.с. № 958 837). При нормальной температуре лепестки прижаты к транзистору, а при повышении температуры за пределы допустимой, они отгибаются, увеличивая площадь теплоотвода.

Вынесение теплоотвода за пределы РЭА – третье направление - реализуется достаточно просто путем размещения радиатора вместе с транзистором на наружной стенке блока, как это сделано в измерительных приборах: цифровых вольтметрах и частотомерах. Или же можно использовать тепловую трубу, позволяющую отвести локально выделяемое тепло на значительное расстояние от его источника.

Использование имеющихся в блоке элементов для отвода тепла (четвертое направление) - решение аналогично радиоэлектронному модулю, содержащему кроме теплонагруженных полупроводниковых приборов, элементы с теплопроводными корпусами, например, электромагнитное реле, выполняющие свои функции. (А.с. № 847 537). Для сокращения габаритов модуля реле расположены в два ряда, а между рядами размещены теплонагруженные элементы с возможностью теплового контакта с теплопроводными корпусами реле.

Пример 1.10. Идеальный корпус подводного аппарата должен иметь минимальную относительную массу, что в первую очередь обеспечивается качествами материала: его малой плотностью, большими удельными прочностью и жесткостью, представляющими соответственно отношения предела текучести и модуля упругости к плотности материала. (Дмитриев А.Н. Проектирование подводных аппаратов. - Л: Судостроение, 1978, с.72).

Поэтому корпуса современных подводных аппаратов изготовляют из титана. Он обладает высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью в морской воде и немагнитностью. (Дмитриев А.Н. Проектирование подводных аппаратов. с. 75).

[править] Идеальная форма

В некоторых случаях можно говорить и об идеальной форме.

Идеальная форма - обеспечивает максимум полезного эффекта, например, прочность, при минимуме используемого материала.

Пример 1.11. Для подводного аппарата идеальная форма прочного корпуса - сфера. Она "обладает высокой устойчивостью и небольшой плотностью. У сферического корпуса минимальное отношение площади поверхности к объему...". (Дмитриев А.Н. Проектирование подводных аппаратов. с.69).

[править] Идеальный процесс

Идеальный процесс - получение результатов без процесса, то есть мгновенно. Сокращение процесса изготовления изделий - цель любой прогрессивной технологии.

Так, секционный способ сборки судов заменен более прогрессивным - блочным. При секционном способе сначала на стапеле из отдельных секций (палубных, бортовых, днищевых и т.д.) собирали корпус судна, а затем вели монтаж оборудования. Блочный способ сборки заключается в том, что на стапель подают блоки, представляющие собой крупные объемные части судна с вмонтированным оборудованием. Блоки собирают в сборочном цехе из отдельных секций. Тут же устанавливают необходимое оборудование. Таким образом, на стапеле остается только состыковать отдельные блоки.

Постоянная борьба за повышение скорости транспортировки груза также характеризует тенденцию стремления к идеальному процессу. Увеличение скорости транспортировки груза добиваются неуклонным ростом скорости транспортных средств и сокращением времени на погрузочно-разгрузочные операции.

Пример 1.12. Средняя скорость судов-контейнеровозов с 1960 г. по 1975 г. возросла с 15 до 25 узлов. (Логачев С.И. Транспортные суда будущего. Пути развития. - Л.: Судостроение, 1976, с.99). Снижение времени погрузочно-разгрузочных операций в морском флоте обеспечивается средствами, приближающимися к идеалу. Это суда с горизонтальным способом разгрузки типа "ро-ро" (трейлеровоз), на них груз "сам" въезжает на судно и выезжает с него на колесиках; на лихтеровозах (судах-баржах) груз "сам" плывет к судну и от него к месту назначения (своего рода "вагончики). (Логачев С.И. Транспортные суда будущего. с.42-67).


Более идеально, когда устраняется не только средство, но и сама работа (процесс), и даже функция становится ненужной.

Рассмотрим в качестве примера процесс мытья посуды.

Пример 1.13. Раньше посуду мыли вручную. Особо грязные места приходилось долго оттирать щеткой. При этом полированная посуда царапалась. Затем развитие этого процесса осуществлялось в нескольких направлениях. Например, появились различные моющие средства, убыстряющие и улучшающие процесс мытья. После нанесения таких средств нужно только смыть грязь. Появились посудомоечные машины. Появилась и одноразовая посуда. В последнем случае не нужен ни процесс мытья, ни сама функция – очистка посуды. Таким образом, процесс мытья стал идеальнымон перестал существовать.

Рассмотрим еще одно проявление идеальности характерное для технических систем из хайтека.

Пример 1.14. Осциллограф – прибор , показывающий сигнал и его изменение во времени. Идеального осциллографа быть не должно, а его функция (показ вида сигнала) должна быть. Т.е. показывать сигнал без прибора. Функцию осциллографа перенесли на компьютер. Программа должна выполнять все функции: аналого-цифровое преобразование, показ вида сигнала и его запись. В дальнейшем подобное решение использовали в модеме. Первоначально модем представлял собой сложное устройство, теперь это программа.

Это тенденция замены прибора программой или переход от вещественных объектов к виртуальным.

Идеальное решение, конечно, получить почти невозможно. ^ ИКР - это эталон, к которому следует стремиться. Близость полученного решения к ИКРу и определяет качество решения.

Сравнивая реальное решение с ИКРом, определяем противоречие. Таким образом, ИКР - инструмент, необходимый для выявления противоречия и для оценки качества решения.

Следовательно, ИКР служит своего рода "путеводной звездой" при решении технических задач.

[править] Основная линия решения задач по АРИЗ

Рассмотрев основные понятия АРИЗ - ИКР, углубленное и обостренное противоречия - мы легко себе можем представить этапы точной формулировки технической задачи. Окончательно основную линию решения задач по АРИЗ можно представить в следующем виде:

line of contradictions2.jpg


С точки зрения АРИЗ задача точно сформулирована, когда выявлены ПП, УП, ИКР, ОП согласно приведенной цепочке.

Для формулировки всех ее звеньев, прежде всего, выявляют, чем не устраивает "задачедателя" данная система (поверхностное противоречие - ПП), и что в ней плохого (нежелательный эффект). Какие надо предъявить к системе требования.

Так определяется углубленное противоречие (УП). Затем систему представляют таким образом, что в ней отсутствует нежелательный эффект, но сохраняются имеющиеся положительные качества. Результатом такого представления системы является формулировка идеального конечного результата - ИКР. После сравнения существующей ситуации и ИКР выявляют помехи к достижению идеального результата, ищутся причины возникновения помех и определяют противоречивые свойства, предъявляемые к определенной части системы (оперативной зоны), не удовлетворяющие требованиям ИКР. Таким образом, формулируется обостренное противоречие (ОП), которое и представляет собой точную формулировку задачи.

Последовательность, описанная выше характерна для основных модификаций АРИЗ. Развитие АРИЗ идет в направлении формализации и детализации описанной последовательности, углубленного использования законов развития технических систем и информационного фонда. Модификация алгоритма решения изобретательских задач АРИЗ-85-В приведена в [4,5][12].

^ Задача 1.11. Радиолокационная станция

Имеется мощная радиолокационная станция (РЛС) с довольно массивной антенной большой площади. Антенна закреплена на валу, но поворачивается на нем очень редко и потому не имеет привода, а разворачивается вручную. После разворота антенна на валу крепится с помощью фиксирующего устройства и болтового соединения. Усилия для удержания массивной антенны на валу нужны значительные и поэтому приходится болты затягивать достаточно сильно, но из-за сильной затяжки вал деформируется и повернуть его в следующий раз становится практически невозможным. Что делать?

^ Поверхностное противоречие (ПП) практически уже сформулировано при описании исходной ситуации: нужен фиксирующий элемент, исключающий деформацию вала антенны. Нежелательный эффект (НЭ) - деформация вала.

^ Углубленное противоречие (УП) - фиксация вала приводит к его деформации.

Идеальный конечный результат (ИКР) - вал должен фиксироваться, но не деформироваться.

Обостренное противоречие (ОП) - фиксирующий элемент должен быть твердым, чтобы фиксировать, и мягким, чтобы не деформировать.

Решение - вал удерживается в легкоплавком веществе, которое расплавляется при развороте. В изобретении догадались на конце вала сделать поплавок. Тогда в расплавленном состоянии жидкость будет поддерживать антенну и ее будет легче выставлять в новое положение (А.с. № 470 095).

^ Задача 1.12. Лавина

Найти человека, засыпанного лавиной в горах, очень трудно. Придумано много активных приспособлений типа передатчиков, которые подают сигнал о том, где находится засыпанный снегом человек. Но все эти устройства неработоспособны в реальных условиях. Во-первых, мало кто из туристов согласится таскать на себе такой передатчик "на всякий случай". Во-вторых, быстро разряжаются батареи, обеспечивающие его работу, а если на устройстве подачи аварийных сигналов имеется кнопка для включения его в нужный момент, то включить устройство, будучи засыпанным лавиной, обычно невозможно. Как быть?

ПП - необходимо минимизировать массу устройства для обнаружения, засыпанного лавиной человека и сделать его работоспособным в течение длительного времени. Уменьшение габаритов передатчика сопровождается сокращением энергоемкости и длительности работы - это нежелательный эффект.

^ УП - снижение массы и габаритов передатчика осуществляется за счет уменьшения массы источника питания, т.е. за счет сокращения времени их непрерывной работы.

^ ИКР - передатчик работает без источника питания сколь угодно длительно.

ОП - источник питания должен быть большим, чтобы обеспечить длительность работы передатчика, и маленьким (нулевым), чтобы не увеличивать габариты и массу передатчика. Или - источник питания должен быть и его не должно быть.

Решение - Швейцарская фирма "Сулаб" предложило устройство, представляющее собой металлический браслет, который будет выдаваться каждому, кто находится в горах. Браслет представляет собой пассивное приемное устройство, имеющее антенну из металлической фольги, но лишенное источника энергии и передатчика. Антенна из фольги принимает сигналы спасателей, которые имеют мощный передатчик. Его мощность достаточна, чтобы возбудить в браслете ток, как это делается в детекторных приемниках. Ток питает нелинейную цепь, которая удваивает или делит пополам частоту сигнала и передает его при помощи той же самой антенны из фольги. Спасатели слушают отраженный сигнал на удвоенной или половиной частоте и, используя направленную антенну, могут определить, откуда подается сигнал. Система работает постоянно, даже если человек, попавший в лавину, находится без сознания, причем длительность ее работы неограниченна батареи, которая могла бы иссякнуть, просто нет [12].

Таким образом, анализ задач по АРИЗ постепенно сужает поле поиска и выявляет диаметрально противоположные физические свойства выбранного объекта.

Задача 1.13. Нанесение покрытий

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/0/0f/rastvor0.jpg/250px-rastvor0.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 18. Нанесение покрытий на металлические поверхности изделия

Нанесение покрытий на поверхность металлического изделия происходит путем помещения его в ванну, заполненную горячим раствором соли металла (рис. 18).

Происходит реакция восстановления, и на поверхности изделия оседает металл из раствора (эту реакцию многие наблюдали, когда в раствор медного купороса опускали металлический предмет, который через некоторое время покрывался налетом меди).

Процесс идет тем быстрее, чем выше температура. Но при высокой температуре раствор разлагается, металл осаждается на стенки ванны, раствор быстро теряет рабочие свойства и через 2-3 часа его приходится менять. До 75% химикатов идут в отходы, тем самым, увеличивая стоимость процесса покрытия.

Необходимо устранить эти недостатки, причем процесс покрытия должен остаться прежним (используя реакции восстановления).

^ Разбор задачи по основной линии АРИЗ

Сформулируем для данной задачи цепочку противоречий и разберем логику АРИЗ.

1. Поверхностное противоречие (ПП).

Сформулируем для данной задачи два ПП.

1.1. ПП1: Нужно уменьшить расход раствора соли металла.

Нежелательный эффект - анти-А (большой расход соли металла). Требование А - расход (малый) соли металла.

1.2. ПП2: Нужно обеспечить быстрое (производительное) покрытие детали металлом. Требование Б - быстрое (производительное) покрытие детали.

^ 2. Углубленное противоречие (УП).

2.1. УП1: При покрытии детали в холодном растворе его мало тратится, но процесс покрытия происходит слишком медленно.

А - анти Б.

Требование А - малый расход соли металла.

Требование анти-Б – медленное (не производительное) покрытие детали.

2.2. УП1: При покрытии детали в горячем растворе процесс покрытия происходит быстро, но много тратится раствора.

Б - анти А.

Требование Б - быстрое (производительное) покрытие детали. Требование - анти Абольшой расход соли металла.

^ 3. Идеальный конечный результат (ИКР).

Быстрое покрытие детали (Б), при малом расходе раствора (А).

4. Обостренное противоречие (ОП).

Раствор должен быть горячим (свойство С), чтобы обеспечить быстрое покрытие детали (Б), и холодным (анти-С), чтобы расход соли был малым (А).

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/7/7c/rastvor1.jpg/260px-rastvor1.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 19. Местный нагрев раствора у поверхности изделия или же изделия

^ 5. Решение задачи (РЗ).

5.1. Разделение противоречивых свойств (ОП) в пространстве.

Противоречивые свойства быть горячим и холодным разделить в пространстве значит - не нагревать весь раствор. Можно производить местный нагрев раствора у поверхности изделия или же самого изделия (рис. 19).

5.2. Разделение противоречивых свойств во времени.

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/1/1e/rastvor2.jpg/250px-rastvor2.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 20. Охлаждение раствора

Производить быстрый (в идеале - моментальный) нагрев раствора в районе детали или самой детали так, чтобы вся остальная масса раствора не нагрелась. Осуществить такое решение можно, например, сфокусировав на деталь лазерный или плазмотронный луч. Такое решение нами указано, прежде всего, с учебной точки зрения, хотя в некоторых случаях может оказаться полезным.

5.3. Разделение противоречивых свойств в структуре.

Перестройку структуры можно осуществить, заморозив раствор (вся зона холодная) и опускать в "лед" нагретую деталь (выделенная зона нагрева) (рис. 20).

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/e/e9/rastvor3.jpg/250px-rastvor3.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 21. Перемещение изделия

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/0/0c/rastvor4.jpg/400px-rastvor4.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 22. Перемещение изделия и раствора

В результате простейших преобразований выяснили, что нагревать лучше деталь, а не раствор или зону раствора, непосредственно прилегающую к детали. Казалось бы, задача решена, но как быть в тех случаях, если деталь по технологическим соображениям нагревать недопустимо? Как обеспечить местный нагрев? На этот вопрос простейшие преобразования ответа не дают. Для этого необходимо использовать физические эффекты.

5.4. Разделение противоречивых свойств использованием технологических эффектов.

5.4.1. Местный нагрев могут обеспечить токи высокой частоты (ТВЧ).


5.4.2. Из физики процесса известно, что интенсивность покрытия будет увеличена, если поток будет подвижным (динамизация процесса).

В связи с этим необходимо или перемещать деталь (рис. 21), или перемещать раствор или то и другое вместе (рис. 22).

Такое решение представлено в виде а.с. № 186246: "Способ нанесения химических покрытий, например, никель фосфорных или кобальт фосфорных, отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса и улучшения прочности сцепления покрытий с металлом изделия, осаждение ведут из холодного проточного раствора при индукционном нагреве деталей токами высокой частоты" [13].


5.4.3. Кроме того, интенсивность покрытия еще повысится, если перемещение детали сделать на микроуровне (закон перехода на микроуровень). Это можно осуществить, если деталь колебать с ультразвуковой частотой.

[править] Логика АРИЗ

Логика решения задач по АРИЗ показывает взаимосвязь элементов в основной линии (1), описанной раньше.

^ Поверхностное противоречие (ПП) формулируется или в виде потребности в появлении нового свойства или действия "A" (положительного эффекта), или в виде нежелательного эффекта ("анти-B"), который необходимо устранить.

Поверхностное противоречие (ПП), как мы уже отмечали, чаще всего выражается в виде нежелательного эффекта (НЭ), т.е. параметр или требование "В" в нежелательном, вредном или недостаточном состоянии, которое мы обозначим, как "анти Б". Схематически изобразим это так:

^ ПП (НЭ): анти-Б

Для определения углубленного противоречия (УП) выявляем два противоречивых требования, предъявляемых к системе. Обозначим эти требования буквами "А" и "В". Тогда углубленное противоречие может быть представлено как потребность в улучшении характеристик, удовлетворяющих требованию "А", которое приводит к недопустимому ухудшению характеристик, удовлетворяющих требованию "В" (появлению требования "анти-B"). Нежелательный эффект заключается в требованиях "В". Или наоборот - улучшение "В" за счет ухудшения А (появления "анти-А").

УП: А - анти-Б или анти-А - Б

Формулировка идеального конечного результата (ИКР) должна быть направлена на устранение нежелательного эффекта ("анти Б") при сохранении положительных требований "А", то есть

ИКР: А, Б

Обостренное противоречие (ОП) определяется путем выявления противоречивых свойств "С" и "анти С" (например, физических), которыми должен обладать элемент системы, не справляющийся с требованиями ИКР. Для этого необходимо определить, каким свойством "С" должен обладать элемент, чтобы обеспечить требование B, т.е. чтобы устранить нежелательный эффект. Одновременно этот же элемент должен обладать противоположным свойством (анти-С), чтобы сохранить положительное требование A. Таким образом, элемент должен обладать свойством "С", чтобы удовлетворить требованию B, (обозначим это С→Б), и свойством "анти-С", чтобы сохранить требование A (обозначим это "анти С→А").

ОП: С → Б, анти-С → А

Дальнейшее обострение противоречий осуществляется выявлением более глубинных свойств "C1", которые необходимы для создания (обеспечения) выявленных ранее свойств "C".

C1 → С


В некоторых случаях при решении сложных изобретательских задач, необходимо выявить еще более глубоко причинно-следственные связи в системе. Для этого приходится выявлять еще более глубинные свойства С2, С2, …Сn. Следующее по номеру свойство определяет, причину возникновения предыдущего свойства, т.е. что необходимо для выполнения этого свойства.

C2 → С1

C3 → С2

..............

Cn → Сn-1

В таких случаях выявляют несколько обостренных противоречий (ОП1, ОП2, ОП3 …ОПn). Схематически это можно изобразить:

ОП1: C1 → С, анти-C1 → анти-С

ОП2: C2 → С1, анти-C2 → анти-С1

ОП3: C3 → С2, анти-C2 → анти-С2

.............................................................

ОПn: Cn → Сn-1, анти-Cn → анти-Сn-1

Решение задачи (РЗ) состоит в разрешении обостренного противоречия, например, путем разделения противоречивых свойств C …Cn.

P: C | анти-C

C1 | анти-C1

....................

Cn | анти-Cn

Типовые способы разделения противоречивых свойств представлены в учебном пособии по АРИЗ [14].

Полностью логическую схему решения задач по АРИЗ показана на рис. 23.

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 23. Логическая схема АРИЗ

Причем основа основ ("изюмина") методики состоит в последовательном определении УП, ИКР, ОП, которая показана в виде цепочке (2):

line of contradictions2.jpg

Проиллюстрируем изложенное на примере.

Задача 1.14. Перекачка газа

Необходимо перевести весь газ из транспортного баллона (на рис.24а большой баллон – 200 л) в два пустых (рабочих)баллона (на рис.24а маленькие баллоны слева по 100 л каждый). Емкость каждого из них равна половине емкости транспортного баллона.

Известны два способа перекачки газа (рис. 24).

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/d/d0/%d0%91%d0%b0%d0%bb%d0%bb%d0%be%d0%bd.jpg/700px-%d0%91%d0%b0%d0%bb%d0%bb%d0%be%d0%bd.jpg

http://bits.wikimedia.org/static-1.21wmf1/skins/common/images/magnify-clip.png

Рис. 24. Перевод газа из транспортного в два рабочих баллона. а) исходное состояние; б) непосредственное соединение транспортного баллона с рабочим; в) соединение через компрессор.

Первый способ (рис. 24 б) состоит в том, что транспортный баллон прямо подсоединяют к рабочим. В этом случае во всех баллонах устанавливается одинаковое давление и половина газа останется в транспортном баллоне. Второй способ (рис. 24 в) намного сложнее: газ перекачивается из большого баллона в два других при помощи компрессора. Так можно перевести весь газ, но необходимо использовать специальное оборудование компрессор высокого давления. Задача заключается в том, чтобы найти способ полностью переводить газ из транспортного баллона в рабочие без применения дополнительного оборудования (компрессоров).

С такой задачей приходится сталкиваться при "зарядке" баллонов глубоководных аппаратов на судне-базе. Сжатый воздух там, в частности, используется для продувки цистерн при всплытии [15] . Кроме того, такая же задача стояла при закачке газа в рабочие баллоны самолета [16].

Разбор задачи

^ 1. Краткая формулировка задачи

Найти простой способ перевода всего газа из одного баллона в два других.

2. Формулировка поверхностного противоречия (ПП)

ПП: анти-B

1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconФорма заявки на участие в мероприятиях
«Теория решения изобретательских задач. Применение триз в нетехнических областях»
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconКурс лекций по развитию творческого воображения и теории решения...
В тексте использованы некоторые задачи по триз и ртв из книг и статей Г. С. Альтшуллера, Б. Л. Злотина, А. В. Зусман и других
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconПрограмма семинара в приложении. Зам исполнительного директора Гладких...
Фонд поддержки и развития науки Республики Башкортостан организует 30 ноября-1 декабря 2012 года в Уфе двухдневный семинар-тренинг...
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconНазвание темы и ее содержание
Введение в триз. История создания триз и современные тенденции развития триз-технологий
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconТекст президентской инициативы Наша новая школа
В условиях решения этих стратегических задач важнейшими качествами личности становятся инициативность, способность творчески мыслить...
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconФилип Пулман Оксфорд Лиры: Лира и птицы
Четвёртая (и очень короткая) книга из серии «Тёмные начала» – дополнительное форматирование Ego
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconXiii межрегиональный дистанционный конкурс
Компьютерная школа Пермского госуниверситета проводит ХIII межрегиональный дистанционный конкурс по информатике и Теории решения...
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconКрайон (Ли Кэрролл) –“Новое начало” Книга 9
Приветствую читателей серии книг Крайона, а также тех, кто только начинает свое общение с ним. Это девятая книга Крайона, и, возможно,...
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» iconСмерть Ахиллеса «Смерть Ахиллеса»
«Смерть Ахиллеса» (детектив о наемном убийце) – четвертая книга Бориса Акунина из серии «Приключения Эраста Фандорина»
Статья «Алгоритм решения изобретательских задач» в Википедии Это четвертая книга из серии «Профессиональный триз» icon4 Алгоритм Гаусса ( Гаусса-Жордана ) для решения систем уравнений...
Определители, их свойства. Вычисление определителей с использованием свойств (с демонстрационным примером)
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница