
- •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
1. Анализ задачи
1.1. Мини-задача. Техническая система для резки металла включает: электрод, газ, разрезаемый металл, электрическую дугу. Техническое противоречие (ТП)-1: сильная дуга быстро режет металл, но разрушает электрод. ТП-2: слабая дуга не разрушает электрод, но плохо режет металл. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить неразрушение электрода при быстрой резке.
1.2. Конфликтующая пара. Изделия: металл (М), электрод (Э). Инструмент: дуга (Д) - сильная или слабая.
1.3. Графические схемы ТП-1: Э Д М (сильная дуга); ТП-2: Э х Д --- М (слабая дуга).
1.4. Выбор схемы конфликта, обеспечивающей наилучшее выполнение главного производственного процесса: выбираем ТП-1.
1.5. Усиление конфликта: очень сильная дуга прекрасно режет металл, но быстро разрушает электрод.
1.6. Модель задачи. Конфликтующая пара: металл, электрод и сильная дуга. Усиленная формулировка конфликта: очень сильная дуга прекрасно режет металл, но быстро разрушает электрод. Что должен сделать вводимый для решения задачи Х-элемент: необходимо найти X-элемент, который устранит разрушение катода, не мешая сильной дуге резать металл.
1.7. Применить систему стандартов к решению модели задачи: есть задача на разрушение вредного веполя - взаимодействия между дугой и катодом. Стандарты предлагают устранить вредную связь, вводя модификации взаимодействующих веществ, либо "оттягивая" вредное действие с помощью другого поля (помимо теплового поля, разрушающего катод). Защитить катод от дуги можно модификацией дуги - дугой с диффузной привязкой катода (так называемый плазменный катод). А модификации катода - это его защита тугоплавкими вставками и другие, уже исчерпанные средства борьбы. Если решение неочевидно - надо переходить к следующей части.
2. Анализ модели задачи
2.1. Определение оперативней зоны (ОЗ): оперативная зона - место конфликта - точка, где дуга касается электрода.
2.2. Определение оперативного времени (ОВ): время горения дуги - время конфликта.
2.3. Вещественно-полевые ресурсы (ВПР): в оперативной зоне и вокруг нее имеются: а) плазма, газ, воздух, металл электрода, разрезаемый металл; б) высокая температура, давление, скорость потока газа; в) гравитационное и магнитное поле Земли.
3. Определение икр и фп
3.1. Идеальный конечный результат (ИКР)-1: Х-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет разрушение электрода (вредное действие) в зоне его контакта с дугой (в ОЗ) во время ее горения (в течение ОВ), не мешая дуге резать металл (сохраняя способность инструмента совершать полезное действие).
3.2. Усиление ИКР-1: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, Х-элемент должен быть из ресурсов, пока ничего не найдено.
3.3. Физическое противоречие на макроуровне (ФП-макро): оперативная зона в течение оперативного времени должна обеспечивать контакт между дугой и катодом во время работы дуги и не должна обеспечивать контакт, чтобы катод не разрушался.
3.4. Физическое противоречие на микроуровне (ФП-микро): в оперативной зоне должны быть частицы вещества - частицы дуги (ионы) должны соприкасаться с частицами катода, чтобы обеспечивать контакт дуги и катода и не должно быть частиц вещества - частицы дуги и катода не должны соприкасаться, чтобы обеспечить неразрушение катода.
3.5. ИКР-2: оперативная зона (поверхность электрода) в течение оперативного времени (горения дуги) сама обеспечивает противоположные физические состояния - наличие и отсутствие контакта дуги и катода (частиц дуги и катода).
3.6. Применить систему стандартов к физической задаче по ИКР-2. Необходимо попробовать вепольные преобразования: В1 - поверхность электрода; В2 - частица дуги. Необходимо найти поле, обеспечивающее наличие и отсутствие контакта между ними. Задача на достройку веполя. Если "с ходу" нужное поле не подбирается, переходят - к следующему пункту.