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»
страница5/9
Дата публикации03.08.2013
Размер1.01 Mb.
ТипСтатья
userdocs.ru > Математика > Статья
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Часть газа остается в баллоне.

Нежелательный эффект: ^ НЕПОЛНАЯ (анти-B) перекачка газа.

3. Определение углубленного противоречия (УП)

В данной задаче перекачка газа возможна с применением и без применения компрессора:

  • с компрессором

УП1: В – анти-А

Газ переводится весь (B), но при этом усложняется (анти-A) система.

УП1: Полная перекачка газа - Сложность.

Весь газ можно перевести из транспортного баллона в рабочие, используя компрессор, что усложняет систему.

  • без компрессора

УП2: А – анти-В

Система не усложняется (A), но газ переводится не весь (анти-B).

УП2: Простота - Потери газа.

Используя простой способ (прямое подсоединение), но при этом теряем половину газа.

4. Выбор УП.

Выбираем УП2, так как эта формулировка нацелена на использование простого способа (см. краткую формулировку п.1)

Примечание: Этим шагом мы выбрали способ перевода газа только непосредственным соединением одного баллона с другим.

^ 5. Формулировка ИКР

ИКР: А, В

Газ "сам" полностью - (В) (с тем же давлением и в том же количестве) переходит из одного баллона в два других, без использования (А) дополнительного оборудования (компрессоров).

ИКР: Простота - Весь газа.

^ 6. Формулировка обостренного противоречия (ОП).

ОП: C→А , анти-С→В

Чтобы система не усложнялась, необходимо к баллону с газом непосредственно присоединить пустой (рабочий) баллон, но это увеличивает общий объем емкости, в которой находится газ (уменьшая его давление), что не позволяет газу перейти полностью. Таким образом, "лишний" объем (свойство "C") должен быть, чтобы система была простая "A", и не должен быть (свойство "анти-С"), чтобы газ перешел весь "B".

Примечание: напомним, что основное свойство газа - занимать весь предоставленный ему объем. Поэтому при присоединении рабочих баллонов газ расширяется, занимая весь объем баллонов, а давление уменьшается.

^ 7. Формулировка обостренного противоречия 1 (ОП1).

ОП1: C → С1, анти-С → анти-С1

Чтобы не было лишнего объема "С" рабочий баллон не должен быть пустым (должен быть заполненным) 1", и чтобы был объем для перевода газа "анти-С" рабочий объем должен быть пустым "анти-С1".

Подсоединяемые баллоны должны быть заполнены, чтобы газ не расширялся, и не должны быть заполнены (должны быть пусты), чтобы их можно было заполнить необходимым газом.

Примечание: На этом шаге мы точно сформулировали задачу.

^ 8. Решение задачи (разрешение ОП).

Разделение противоречивых свойств можно осуществлять:

  • в пространстве,

  • во времени,

  • изменяя структуру системы, в частности, изменяя агрегатное состояние.

Итак, противоречивые свойства: рабочий баллон должен быть ПОЛНЫЙ и ПУСТОЙ (заполненный и не заполненный).

В пространстве это противоречие не разрешается.

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/a/a4/%d0%91%d0%b0%d0%bb%d0%bb%d0%be%d0%bd1.jpg/100px-%d0%91%d0%b0%d0%bb%d0%bb%d0%be%d0%bd1.jpg

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

Рис. 25. Схема заполнения баллонов.

Разделение указанных противоречивых свойств во времени требует, чтобы вещество, заполняющее рабочий баллон, постепенно освобождало место для газа, поступающего из транспортного баллона и заполняло освободившееся место в транспортном баллоне.

Остается только выяснить, каким должно быть вещество, заполняющее рабочие баллоны. Для этого воспользуемся структурными изменениями вещества, изменяя его агрегатное состояние.

Вещество внутри рабочего баллона находится в газообразном состоянии, которое нас не устраивает. Значит, его можно сделать твердым или жидким.

Заполнить баллоны твердым веществом? Твердое монолитное вещество не обладает такими свойствами. Этим мы можем испортить баллоны. Можно конечно баллоны заполнить песком или льдом. Такое состояние в принципе может решить задачу, но оно достаточно не эффективно. Остается использовать жидкость.

Если рабочие баллоны заполнить жидкостью, не смешивающейся с газом, поместить их выше транспортного баллона, и соединить баллоны трубками, то газ (полностью и без компрессора) перейдет из транспортного баллона в рабочие (рис. 25).

Идея изобретения найдена.

^ Задача 1.15. Запас кислорода

Для создания нормальных условий жизнедеятельности экипажа кабина самолета выполняется герметичной. На случай ее разгерметизации самолет снабжается определенным запасам кислорода, который под давлением накачивается в тяжелые стальные баллоны. Таких баллонов требуется несколько десятков, самолет при этом утяжеляется. Как быть?

Сформулируем для данной задачи цепочку противоречий и разберем логику АРИЗ.

^ 1. Поверхностное противоречие (ПП).

Сформулируем для данной задачи два ПП.

ПП1: Нужно обеспечить жизнедеятельность экипажа в разгерметизированной кабине самолета.

^ Нежелательный эффект - "анти-А" (при разгерметизации кабины самолета не обеспечивается жизнедеятельность).

Требование А - обеспечение жизнедеятельности экипажа.

ПП2: Стальные баллоны с запасом кислорода утяжеляют самолет (анти-Б).

Требование Б - обеспечение постоянной массы самолета или ее уменьшение.

^ 2. Углубленное противоречие (УП).

Баллоны с кислородом обеспечивают жизнедеятельность экипажа, но переутяжеляют самолет.

УП здесь между ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ (требование А) и МАССОЙ (требование Б) самолета. Утяжеление - анти-Б.

При такой формулировке кроме нежелательного эффекта (утяжеление самолета), указываются положительное качество (обеспечение жизнедеятельности).

^ 3. Идеальный конечный результат (ИКР).

Баллоны с кислородом не утяжеляют (Б) самолет, обеспечивая нормальную жизнеспособность (А) экипажа.

^ 4. Обостренное противоречие (ОП).

Масса баллонов должна быть большой (свойство С), чтобы обеспечить жизнедеятельность экипажа (А), и малой (анти-С), чтобы не утяжелять (Б) самолет.

^ 5. Обостренное противоречие 1 (ОП1).

Это противоречие можно еще больше обострить, выявляя первопричины. Почему баллоны тяжелые? У них толстые стенки, чтобы выдержать высокое давление, под которым закачивается газ.

Итак,

ОП1: стенки баллона должны быть толстые (С1) чтобы удержать газ под высоким давлением, и должны быть тонкие (анти-С1) [в пределе нулевые], чтобы быть невесомыми.

Т.е. стенки у баллона должны быть и не должны быть.

Можно это противоречие сформулировать и для кислорода.

Кислород должен быть под большим давлением, чтобы его больше поместиться в баллоне, и не должен быть под давлением, чтобы не делать болон толстостенным и, соответственно, тяжелым.

^ 6. Решение задачи (РЗ).

Такое противоречие разрешается изменением структуры системы, например, изменением агрегатного состояния. В данном случае изменяем агрегатное состояние кислорода. Кислород должен быть жидким. Остается только вспомнить, как хранятся жидкие газы. Конечно, в сосуде Дюара. Такое решение и предложил А.Н.Туполев [17]. Это решение позволило во много раз снизить массу и объем системы жизнеобеспечения.

Уточним в этой задаче понятия поверхностного, углубленного и обостренного противоречий (ПП, УП, ОП) и причинно-следственные связи между ними.

ПП1 относится к жизнедеятельности экипажа самолета, при его разгерметизации. Такая задача может решаться любыми путями, даже без использования кислорода. Например, использовать принцип наподобие самозаклеивающихся шин. Это противоречие сформулировано для всей кабины.

ПП2 выражено в виде нежелательного эффекта (НЭ) и относится только к баллонам. Т.е. здесь уже выбран способ обеспечения жизнеспособности экипажа с помощью кислорода. Так как способ выбран (а это прерогатива заказчика), то и "болезнь" определяется более локально.

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/8/82/%d0%9f%d0%9f-%d0%a3%d0%9f-%d0%9e%d0%9f.jpg/150px-%d0%9f%d0%9f-%d0%a3%d0%9f-%d0%9e%d0%9f.jpg

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

Рис. 26. Сужение поля поиска по АРИЗ.

В углубленном противоречии (УП) поле поиска сужается: уже рассматриваются не все баллоны, а только один (все остальные подобны). Кроме нежелательного эффекта (утяжеление самолета), указывается положительные свойства (обеспечение жизнеспособности).

В обостренном противоречии (ОП) идет дальнейшее сужение зоны поиска рассматривается не весь баллон, а только его стенки (еще более точно толщина стенок) и выявляются диаметрально противоположные свойства, предъявляемые к стенкам.

Таким образом, анализ задач по АРИЗ постепенно сужает поле поиска (рис.26) и выявляет диаметрально противоположные свойства, например, физические.

Обостренное противоречие - своего рода необычное неравенство: толщина стенки h должна быть больше номинальной hn и меньше минимальной hmin. Еще лучше h min = 0.

0 = h min > h > hn

Изобразим для наглядности эти неравенства на рис. 27.

http://upload.wikimedia.org/wikibooks/ru/thumb/a/a9/%d0%9e%d0%9f.jpg/300px-%d0%9e%d0%9f.jpg

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

Рис. 27. Обостренное противоречие.

Формулировка углубленного противоречия требует, чтобы h была одновременно в зоне "А" и в зоне "В", что исходя из графиков невозможно (рис. 27 а) или возможно (рис. 27 б) в точке h=0, где области "А" и "В1" сопряжены, но области "А" и "В" никогда не бывают пересекаются.

[править] Вспомогательные понятия АРИЗ

Итак, мы рассмотрели виды противоречий, основную линию и логику решения задач по АРИЗ. Теперь ознакомимся с другими понятиями АРИЗ, например, изобретательская ситуация, мини- и макси-задачи, модель задачи, конфликтующая пара, изделие, инструмент, оперативные параметры и т.д. Решение задачи во многом зависит от ее первоначальной постановки. Иногда задачу ставят достаточно кратко, излагая сущность технической системы или процесса, четко выделяя достоинства и недостатки или нежелательный эффект, например, в виде поверхностного противоречия (ПП): надо устранить вредное действие (свойство) или получить полезное действие (свойство), которого не хватает. Часто при постановке задачи не только отсутствует достоинства и недостатки, но и дается указание о направлении решения, сбивающее с толку и "решателя" и "задачедателя". Как правило, такое предписание уводит от истинного решения. Такая постановка задачи обладает неопределенностью формулировки, и в ТРИЗ получила название ^ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОЙ СИТУАЦИЕЙ.

Задача 1.16. Вода в топливном баке

Первоначальная постановка задачи была следующей. Необходимо найти способ надежного контроля появления воды в топливных баках самолета . В топливных баках находится не только керосин, но и атмосферный воздух, который содержит влагу. На больших высотах при отрицательной температуре за бортом эта влага конденсируется на стенках баков и стекает в керосин. Так как вода тяжелее керосина, она опускается вниз и постепенно накапливается. Баки как бы понемногу "сосут" воду из атмосферного воздуха.

Сама по себе вода большой опасности для полетов не представляет, но опасна отрицательная температура при полете на больших высотах. Проходя по охлажденным трубопроводам, вода замерзает и, в виде кристаллов льда, попадает в топливные фильтры. Фильтры, забитые льдом, перестают пропускать керосин.

Двигатели без поступления топлива, как известно, останавливаются, со всеми вытекающими последствиями.

Накопившуюся в топливных баках воду нужно периодически сливать. Если это делать часто, то воды в баках не будет ни капли, но обслуживание самолетов удлинится и станет значительно дороже (сливается с водой и керосин). На самолетах десятки баков, многие из них расположены в крыльях на высоте пяти - шести метров, добраться до них не так просто. А если слив производить редко, то можно довести дело до остановки двигателей в полете. В дальнейшем была определена истинная потребность заказчика. Необходимо было исключить влияние атмосферной влаги на надежность подачи топлива из баков к двигателям. Кроме того, заказчик хотел, чтобы не увеличивался срок обслуживания самолетов. После этого уточнили постановку задачи, что позволило получить комплекс (веер) задач, решение которых может привести к удовлетворению истинной потребности заказчиков.

В этот комплекс вошли:

  • обеспечение контроля и своевременный слив воды (так задачу в последствии и сформулировал заказчик);

  • исключение попадания атмосферного воздуха в баки;

  • исключение попадания сконденсированной воды в керосин;

  • обеспечение равномерного распределения воды в керосине (эмульгированная смесь не нарушает работоспособности топливной системы);

  • предотвращение замерзания воды.

Таким образом, из изобретательской ситуации получен ряд конкретных задач.

Существует специальная методика превращения исходной ситуации в комплекс задач . Суть этой методики в нашей интерпретации следующая:

1. Составляется функциональная цепочка всех имеющихся в системе (включая надсистему и внешнюю среду) элементов и их воздействий друг на друга. Это может осуществляться в виде таблицы взаимодействий (табл. 1.1) или графа (рис. 1.14 и 1.15).

2. Выявляются вредные, ненужные и лишние взаимодействия и элементы.

3. Используя, оператор отрицания получают список задач. Оператор отрицания, последовательно исключает элементы и связи между ними. Таким образом, определяют, как не допустить или устранить вредные действия; сократить или убрать полностью ненужные или лишние операции; как туже самую функцию, элемент или связь можно выполнить другим (альтернативным) путем.

Таблица 1.1.

Элементы Zi 1 2 3 … n 1 С11 С12 С13 С1n 2 С21 С22 С23 С2n 3 С31 С32 С33 С3n

n Сn1 Сn2 Сn3 Сnn

Где: Zi - элемент

1, 2, 3…n – номера элементов,

Сik – связи между элементами,

i - номер строки,

k - номер столбца.

Под связями понимается:

  1. наличие или отсутствие связи,

  2. название связи,

  3. направление связи (от элемента "i" к элементу "k" и обратное от элемента "k" к элементу "i"),

  4. вид связи (вид воздействия):

  • полезные,

  • вредные,

  • ненужные или лишние.


На рисунке 1.15 показана иерархическая элементов и связи между ними. Связи могут быть как между элементами одного уровня, так и между элементами высшего и низшего рангов. Обозначения на рис. 1.15:

ZSi – элемент s-ранга, с номером i.

m – количество рангов,

Тогда связи можно обозначить СSRik,

где S и R – номер ранга, между которыми имеется связь

i и k - номера элементов в ранге, между которыми имеется связь.

Итак, изобретательская ситуация, факт возникновения которой констатируется в виде ПП, на тот или иной недостаток: нет такого-то нужного свойства или, наоборот, возникающие при решении изобретательских задач, обусловлены попытками сразу осилить ситуацию - без обоснованного перехода от "вороха" задач в ситуации к одной конкретной задаче.

Ситуация в АРИЗ переводится в максимальную (макси-) или минимальную (мини-) задачи. В макси-задаче: требуется принципиально новая техническая система (ТС) для такой-то цели. У мини-задачи другая цель: необходимо сохранить существующую систему, но обеспечить недостающее полезное действие или убрать имеющееся вредное свойство.

В обоих случаях суть должна излагаться просто и ясно, чтобы все было понятно неспециалисту. Если задача понятна школьнику, то это значит, что ее понимает и сам "задачедатель". Мини-задача имеет ряд особенностей:

  1. "Мини-" не означает размеры (маленькая) задачи. При решении мини-задачи надо получить результат при минимальных изменениях имеющейся технической системы. Чаще всего решить мини-задачу оказывается труднее макси-задачи из-за дополнительных ограничений в формулировке задачи - (при минимальных изменениях).

  2. Из одной и той же ситуации имеется возможность получить несколько разных мини-задач.

  3. Мини-задача должна быть сформулирована без специальных терминов (спецтерминов). Применение спецтерминов наводит на использование определенных элементов в ТС или определенной технологии, характерной для данного термина. Спецтермины следует заменять общеупотребительным (более общим) понятием, охватывающим более широкий класс систем (элементов) и явлений, выполняющих туже функцию.

В качестве примера спецтермина можно назвать "радиатор" - обычно это металлическая пластина с ребрами. Более общим понятием является "теплоотвод" – устройство для отвода тепла: радиатор, термоэлемент, вентилятор, корпус конструкции и т.п. Название операции "пайка" следует заменить выражением механическое соединение двух деталей с электрическим контактом или без электрического (при необходимости) контакта. Вместо пайки можно использовать клеевое соединение, сварку, навивку, винтовое соединение и т.п.

Кроме того, термины сужают представления о возможных состояниях вещества: термин "краска" мы привыкли представлять в виде жидкого или твердого вещества, хотя краска может быть газообразной или полем, например в виде пузырьков газа или луча света. Может быть, сочетание того и другого.
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