
- •Морозов Александр Прокопьевич
- •К.Т.Н., доцент кафедры «Теплотехнических и энергетических систем»
- •Магнитогорского государственного технического университета
- •Методы изобретательского творчества в теплоэнергетике и теплофизике
- •Введение
- •1. Неалгоритмические методы решения задач
- •1.1. Метод проб и ошибок (мПиО)
- •1.2. Метод мозгового штурма (брейнсторминг)
- •1.3. Метод контрольных вопросов
- •1.4. Морфологический анализ
- •1.5. Синектика
- •2. Теория решения изобретательских задач
- •2.1. Уровни изобретательских задач
- •2.2. Принцип вепольного анализа
- •2.2.1. Понятие веполя и его значение
- •2.2.2. Правила построения и преобразования веполей
- •2.3. Изобретательская ситуация, задача и модель задачи
- •2.4. Противоречия: административные, технические и физические
- •2.5. Основные механизмы устранения противоречий
- •2.6. Приемы решения изобретательских задач
- •2.6.1. Типовые приемы устранения технических противоречий [11].
- •1. Принцип дробления:
- •3. Принцип местного качества
- •4. Принцип ассиметрии
- •5. Принцип объединения
- •7. Принцип "матрешки"
- •8. Принцип антивеса
- •10. Принцип предварительного исполнения или действия:
- •13. Принцип "наоборот"
- •14. Принцип сфероидальности
- •15. Принцип динамичности
- •17. Принцип перехода в другое измерение.
- •18. Использование механических колебаний
- •19. Принцип периодического действия.
- •20. Принцип непрерывности полезного действия.
- •22. Принцип "обратить вред в пользу".
- •24. Принцип посредника
- •25. Принцип самообслуживания
- •26. Принцип копирования
- •28. Замена механической системы
- •30. Использование гибких оболочек и тонких пленок.
- •31. Применение пористых материалов.
- •32. Принцип изменения окраски.
- •34. Принцип отброса и регенерации частей.
- •37. Применение теплового расширения.
- •38. Применение сильных окислителей.
- •39. Применение инертной среды
- •2.6.2. Фонд приемов по поиску новых технических решений [l9,20]
- •1. Количественные изменения
- •2. Преобразование формы
- •3. Преобразования в пространстве
- •4. Преобразование во времени
- •5. Преобразование движения и силы
- •6. Преобразование материала и вещества
- •7. Преобразования путем исключения
- •8. Преобразование путем добавления
- •9. Преобразование путем замены
- •10. Преобразование путем дифференцирования
- •11. Преобразования путем интеграции
- •12. Преобразования путем профилактических мер
- •13. Преобразование путем использования резервов
- •14. Преобразования по аналогии
- •15. Комбинирование и синтез.
- •16. Преобразование структуры
- •17. Повышение технологичности
- •2.6.3. Некоторые рекомендации и правила по использованию приемов преобразования объектов техники
- •2.6.4. Уровни приемов: макро и микро
- •2.7. Применение физико-химико-геометрических эффектов при решении изобретательских задач
- •2.7.1. Особенности и правила использования эффектов
- •2.7.2. Применение некоторых физических эффектов и явлений при решении
- •12. Силовое воздействие. Регулирование сил. Создание больших давлений:
- •23. Изменение объемных свойств объекта:
- •24. Создание заданной структуры. Стабилизация структуры объекта:
- •2.7.4. Применение механических эффектов
- •2. Эффекты, связанные с трением [33-35].
- •3. Эффект Ребиндера [36].
- •4. Эффект Александрова [36].
- •5. Применение вибраций
- •2.7.5. Некоторые электрохимические эффекты
- •2.7.6. Эффекты, связанные с тепловым расширением
- •1. Тепловое расширение (tp)
- •2. Сдвоенный эффект термического расширения (би-тр)
- •2.7.7. Применение фазовых переходов и изменения агрегатных состояний веществ
- •1. Фазовые переходы первого рода (фп-1)
- •2. Фазовый переход второго рода (фп-2)
- •2.7.8. Некоторые гидро-газодинамические эффекты
- •5. Парадоксы закона Бернулли:
- •2.7.9. Эффекты, связанные с тепломассообменом
- •2.7.10. Применение некоторых химических эффектов и явлений при решении изобретательских задач [84]
- •2.7.11. Геометрические эффекты
- •2.8. Вещественно-полевые ресурсы
- •2.9. Особенности управления психологическими факторами при решении изобретательских задач
- •2.9.1. Моделирование с помощью метода "маленьких человечков"
- •2.9.2. Применение оператора рвс
- •2.9.3. "Линия жизни" технических систем [11]
- •2.10. Применение стандартов для решения изобретательских задач [84]
- •2.10.1. Определение и типы стандартов
- •2.10.2. Стандарты на решение изобретательских задач [84]
- •Класс 2. Развитие вепольных систем
- •Класс 3. Переход к надсистеме и на микроуровень
- •Класс 4. Стандарты на обнаружение и измерение системы
- •Класс 5. Стандарты на применение стандартов
- •2.11. Законы развития технических систем
- •2.11.1. Закон полноты частей системы
- •2.11.2. Закон "энергетической проводимости" системы
- •2.11.3. Закон согласования ритмики частей системы
- •2.11.4. Закон динамизации систем
- •2.11.5. Закон увеличения степени вепольности системы
- •2.11.6. Закон неравномерности развития систем
- •2.11.7. Закон перехода с макро- на микроуровень
- •2.11.8. Закон перехода в надсистему
- •2.11.9. Закон увеличения степени идеальности системы
- •2.11.10. Закон развертывания-свертывания технических систем
- •2.11.11. Механизмы свертывания тс
- •2.11.12. Особенности использования законов развития технических систем для решения изобретательских задач
- •2.12. Алгоритм решения изобретательских задач - ариз-82 [19]
- •Часть 1. Выбор задачи
- •Часть 2. Построение модели задачи
- •Часть 3. Анализ модели задачи
- •Часть 4. Устранение физического противоречия
- •Часть 5. Предварительная оценка полученного решения
- •Часть 6. Развитие полученного ответа
- •Часть 7. Анализ хода решения
- •2.13. Алгоритм решения изобретательских задач ариз-85-б
- •Часть 1. Анализ задачи
- •Часть 2. Анализ модели задачи
- •Часть 3. Определение икр и фп
- •Часть 4. Мобилизация и применение впр
- •Часть 5. Применение информфонда
- •Часть 6. Изменение и/или замена задачи
- •Часть 7. Анализ способа устранения фп
- •Часть 8. Применение полученного ответа
- •Часть 9. Анализ хода решения
- •2.14. Пример разбора задачи по ариз-85б
- •1. Анализ задачи
- •2. Анализ модели задачи
- •3. Определение икр и фп
- •4. Мобилизация и применение ресурсов
- •5. Применение информфонда
- •6. Изменение и (или) замена задачи
- •7. Анализ способа устранения фп
- •8. Применение полученного ответа
- •9. Анализ хода решения
- •3. Контрольные изобретательские задачи
- •Библиографический список
2.6.3. Некоторые рекомендации и правила по использованию приемов преобразования объектов техники
При решении задач с помощью банка приемом последовательно выполняются следующие этапы поиска и обработки информации [21]:
1. Уяснение или формулировка технического задания - списка требований к искомому техническому решению.
2. Выбор из фонда аналогов одного или несколько прототипов, в наибольшей степени удовлетворяющих техническому заданию.
3. Анализ прототипов, выявление их недостатков и формулировка постановки задачи в виде ответов на вопросы: какие параметры в прототипе и на сколько желательно улучшить? Какие новые свойства должен утратить рассматриваемый прототип?
4. Задачу начинают решать с выбора наиболее подходящих приемов из банка. Задачу можно решить с помощью одного приема, последовательным применением нескольких приемов или одновременным комплексном использовании двух и более приемов.
Приемы указывают лишь общее направление и область, где могут быть сильные решения. Конкретный же вариант решения они не выдают, эта работа остается за человеком. Пользоваться приемами можно двумя способами: просматривать их все, подбирая наиболее удобный для решения данной задачи, причем каждый прием отложится в памяти и их подбор не будет составлять большого труда; второй способ предполагает использование таблицы выбора приема устранения технических противоречий [22].
Под приемами в АРИЗ принимаются операторы преобразования исходной ТС при условии устранения технического противоречия. Некоторые приемы включают подприемы, которые образуют цепь, где каждый следующий подприем развивает следующий. Набор приемов образует систему, ценность которой выше арифметической суммы ценностей составляющих набор приемов.
Могут использоваться отдельные приемы, например, развитие скруббера Вентури, содержащего сопло и эжектор. Скорость прохождения газа в месте сужения эжектора увеличивается, газ дробит жидкость на капли и смешивается с ней. Недостаток - с увеличением пропускной способности недопустимо растут размеры аппарата. Аппарат имеет линейную компоновку, поэтому можно применив прием 17, развить его в направлении "линия-плоскость-объем" и получить компактные и мощные теплообменные аппараты с плоскостной и объемной компоновками (а. с. 486768 и 502645).
Из всего объема приемов можно выделить "сильные" - направленные на приближение объектов к идеальной машине, способу или веществу. В сильных приемах реализованы принципиально новые подходы (приемы 13 и 22), используются физические эффекты (приемы 28 и 36), осуществляются изменения более тонкие и хитроумные (прием 16). Таким образом, сильные приемы предполагают: коренные изменения объекта; направлены на приближение объекта к идеальной машине; являются синтезом нескольких действий. Всем этим требованиям одновременно удовлетворяет подприем 28, г: использование магнитного поля и ферромагнитного порошка (т.е. замена механической системы - феполем [11].
При решении реальных задач приемы в чистом виде встречаются редко. Приемы могут образовываться из пары прямого и обратного (прием-антиприем), например, отброс-регенерация. Физические противоречия отражают двойственные требования: объект должен обладать и свойством и антисвойством, поэтому двойственные приемы лучше приспособлены к устранению противоречий, чем одиночные. Чем сложнее задача, тем сложнее устроено сочетание приемов использованных в этом решении. Можно выделить наиболее важные сочетания приемов: переход от вещества к полному веполю, который всегда включает совокупное использование группы приемов; сочетания в которые входят принцип предварительного действия (прием 10) и принцип частичного исполнения (прием 16), называемый принципом отзывчивости.
Пример на использование принципа отзывчивости: в металлическом корпусе прибора имеется отверстие, в которое запрессован шарик. Во время эксплуатации шарик необходимо извлечь. При плотной запрессовке это сделать трудно без нарушения целостности прибора. Разборные конструкции недопустимы. Решение: шарик плохо извлекается - у него нет отзывчивости на извлечение. Поэтому необходимо до запрессовки ввести в отверстие вещество, которое под действием поля осуществит распрессовку. По способу соединения деталей, одна из которых запрессовывается в глубокое гнездо другой, для обеспечения возможности замены детали, перед запрессовкой шарика в гнездо вводят каплю жидкости (воды), которую перед выпрессовкой нагревают до образования пара, под давлением которого шарик выталкивается (а. с. 475247).
Таким образом, приемы и их сочетание классифицируются: элементарные приемы (дробление, объединение и т.д.), которые порознь слабы и не ориентированы в направлении технического прогресса; парные приемы (пары типа "прием-антиприем"); сочетание элементарных и парных приемов с другими приемами, то есть сложные приемы, в том числе сочетание типа "отзывчивость", веполь, феполь; приемы-стандарты. Чем сложнее комплекс приемов, тем отчетливее он направлен по линии развития ТС. Увеличение степени отзывчивости, переход от невепольных систем к вепольным, превращение вепольных систем в фепольные - это главные тенденции развития ТС.