Решение задач с ТП

Методические рекомендации

Решение задач с использованием приемов разрешения Технических Противоречий

(Противоречий требований)

Определения

ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - это система, предназначенная для выполнения некоторой функции.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ - это ситуация, когда попытки улучшить одну характеристику системы приводят к ухудшению другой ее характеристики.

НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ - это недостаток объекта, выявленный в процессе анализа.

Одним из первых методических приемов, который был разработан в ТРИЗ в 50 - 70г. для решения задач, стала система из 40 приемов разрешения технических противоречий на основе выбора пары противоречивых параметров технической системы из их списка в 39 параметров - ключей. Приемы сведены в таблицу, которая позволяет решать более 1200 типов изобретательских задач. Следует помнить, что приемы указывают лишь общее направление в область сильных решений.

Техническое Противоречие характеризует конфликт в целой системе, т.е. представляет собой конфликт технических характеристик.

Матрица Альтшуллера

ТИПОВЫЕ ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ

1. Принцип ДРОБЛЕНИЯ

1.1. Разделить объект на независимые части.

1.1.1. Разделить объект на независимые части, а каждую часть приблизить к тому месту, где она должна работать.

1.2.Выполнить объект разборным.

1.3.Увеличить степень дробления (измельчения) объекта.

2.Принцип ВЫНЕСЕНИЯ

2.1.Отделить от объекта "мешающую" часть (свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (свойство).

3.Принцип МЕСТНОГО КАЧЕСТВА

3.1.Перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.

3.2.Разные части объекта должны иметь (выполнять) разные функции.

3.3.Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных ее работе.

4.Принцип АСИММЕТРИИ

4.1.Перейти от симметричной формы объекта к асимметричной.

4.2.Если объект асимметричен, увеличить степень асимметричности.

5.Принцип ОБЪЕДИНЕНИЯ

5.1.Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты.

5.2.Объединить во времени однородные или смежные операции.

6.Прием УНИВЕРСАЛЬНОСТИ

6.1.Сделать объект выполняющим несколько разных функций, чтобы отпала необходимость в других объектах.

7.Принцип "МАТРЕШКИ"

7.1.Один объект размещен внутри другого объекта, который, в свою очередь, находится внутри третьего, и т.д.

7.2.Один объект проходит сквозь полость в другом объекте.

8.Принцип АНТИВЕСА

8.1.Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой.

8.2.Компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (аэро-, гидро-и т.п. силы).

9.Принцип ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО АНТИДЕЙСТВИЯ

9.1.Заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям.

9.2.Если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить антидействие.

10.Принцип ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

10.1.Заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или частично).

10.2.Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на их доставку и с наиболее удобного места.

11.Принцип "ЗАРАНЕЕ ПОДЛОЖЕННОЙ ПОДУШКИ"

11.1.Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.

12.Принцип ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНОСТИ

12.1.Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или отпускать объект.

13.Принцип "НАОБОРОТ"

13.1.Вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие.

13.2.Сделать движущуюся часть объекта (внешней среды) неподвижной, а неподвижную - движущейся.

14.Принцип СФЕРОИДАЛЬНОСТИ

14.1.Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным; от плоских поверхностей к сферическим; от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда, к шаровым конструкциям.

14.2.Использовать ролики, шары, спирали.

15.Принцип ДИНАМИЧНОСТИ

15.1.Характеристики объекта (среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы.

15.2.Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга.

16.Принцип ЧАСТИЧНОГО ИЛИ ИЗБЫТОЧНОГО ДЕЙСТВИЯ

16.1.Если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить "чуть больше" или "чуть меньше" для упрощения задачи.

17.Принцип ПЕРЕХОДА В ДРУГОЕ ИЗМЕРЕНИЕ

17.1.Трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться (размещаться) в двух измерениях (по плоскости) и, далее, в трех измерениях (в объеме).

17.2.Использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одноэтажной.

17.3.Наклонить объект или положить его “на бок”.

17.4.Использовать обратную сторону данной площади.

17.5.Использовать оптические потоки, падающих на соседнюю площадь или

обратную сторону имеющейся площади.

Рекомендация:

Прием 17.1 можно объединить с приемами 7 и 15.1. Получается цепь, характеризующая общую тенденцию развития технических систем: от точки к линии, затем к плоскости, потом к объему и, наконец, к совмещению многих объектов.

18.Прием ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

18.1.Привести объект в колебательное движение.

18.2.Если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой).

18.3.Использовать резонансную частоту.

18.4.Применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы.

18.5.Использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.

19.Принцип ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

19.1.Перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному).

19.2.Если действие уже осуществляется периодически, изменить периодичность.

19.3.Использовать паузы между импульсами для другого действия.

20.Принцип НЕПРЕРЫВНОСТИ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

20.1.Вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой).

20.2.Устранить холостые и промежуточные ходы.

20.3.Перейти от возвратно-поступательного движения к вращательному.

21.Принцип ПРОСКОКА

21.1.Преодолеть вредные или опасные стадии процесса на большой скорости.

22.Принцип "ОБРАТИТЬ ВРЕД В ПОЛЬЗУ"

22.1.Использовать вредные факторы (воздействие) для получения положительного эффекта.

22.2.Устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором.

22.3.Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

23.Принцип ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

23.1.Ввести обратную связь.

23.2.Если обратная связь есть - изменить ее.

24.Принцип ПОСРЕДНИКА

24.1.Использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие.

24.2.На время присоединить к объекту другой (легко удаляемый) объект.

25.Принцип САМООБСЛУЖИВАНИЯ

25.1.Объект должен сам обслуживать себя, выполняя вспомогательные операции.

25.2.Использовать отходы (вещества, энергии).

26.Принцип КОПИРОВАНИЯ

26.1.Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии.

26.2.Заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями); использовать при этом изменение масштаба.

26.3.Если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым.

27.Принцип ЗАМЕНА ДОРОГОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НА ДЕШЕВУЮ

НЕДОЛГОВЕЧНОСТЬ

27.1.Заменить дорогой объект, набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами.

28.Принцип ЗАМЕНА МЕХАНИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

28.1.Заменить механическую схему электрической, оптической, тепловой, акустической или "запаховой".

28.2.Использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом.

28.3.Перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных к меняющимся во времени, от неструктурных к имеющим определенную структуру.

28.4.Использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.

29.Прием ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПНЕВМО- И ГИДРОКОНСТРУКЦИЙ

29.1.Вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушные подушки, гидростатические и гидрореактивные.

30.Принцип ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИБКИХ ОБОЛОЧЕК

30.1.Вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и пленки.

30.2. Изолировать объект от внешней среды при помощи гибких оболочек и тонких пленок.

31.Прием ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

31.1.Выполнить объем пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т.п.).

31.2.Если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры какимнибудь веществом.

32.Принцип ИЗМЕНЕНИЯ ОКРАСКИ

32.1.Изменить окраску объекта или внешней среды.

32.2.Изменить степень прозрачности объекта или внешней среды.

32.3.Для наблюдения за плохо видимыми объектами или процессами использовать красящие добавки.

32.4.Если такие добавки уже применяются, использовать меченые атомы.

33.Принцип ОДНОРОДНОСТИ

33.1.Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам).

34.Принцип ОТБРОСА ИЛИ РЕГЕНЕРАЦИИ ЧАСТЕЙ

34.1.Выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т.п.) или видоизменена непосредственно в ходе работы.

34.2.Расходуемые части объекта должны восстанавливаться непосредственно в ходе работы.

35.Принцип ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА

35.1.Изменить агрегатное состояние объекта.

35.2.Изменить концентрацию или консистенцию.

35.3.Изменить степень гибкости.

35.4.Изменить температуру.

35.5.Изменить объем.

36.Прием ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

36.1.Использовать влияния, возникающие при фазовых переходах, например изменение объема, выделение или поглощение тепла и т.п.

37.Прием ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ

37.1.Использовать термическое расширение или сжатие материалов.

37.2.Если термическое расширение уже используется, применить несколько материалов с разными коэффициентами термического расширения.

38.Принцип ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИЛЬНЫХ ОКИСЛИТЕЛЕЙ

38.1.Заменить обычный воздух обогащенным.

38.2.Заменить обогащенный воздух кислородом.

38.3.Воздействовать на воздух или кислород ионизирующими излучениями.

38.4.Использовать озонированный кислород.

38.5.Заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном.

39.Принцип ПРИМЕНЕНИЕ ИНЕРТНОЙ СРЕДЫ

39.1.Заменить обычную среду нейтральной.

39.2.Ввести в объект нейтральные части, добавки и т.п.

39.3.Проводить процесс в вакууме.

40.Прием ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

40.1.Перейти от однородных материалов к композиционным.

Алгоритм решения задач с использованием приемов разрешения Технических Противоречий

1.Записать условие задачи без специальных терминов по форме:

Техническая система для (указать назначение) включает (указать элементы).

2.Указать первый нежелательный эффект НЭ-1.

3.Сформулировать средство устранения НЭ-1.

4.Записать второй нежелательный эффект НЭ-2, возникающий, если использовать средство устранения нежелательного эффекта один НЭ-1.

5.Сформулировать первое техническое противоречие ТП-1, по форме:

Если делать А (описать средство устранения), то хорошо В (устранение НЭ-1), но плохо С (возникновение НЭ-2).

6. Сформулировать второе техническое противоречие ТП-2, по форме:

Если не делать - А (без средства устранения), то нет С (нет НЭ-2), но плохо В (есть НЭ-1).

7.Выбрать из двух схем конфликта ту, которая обеспечивает осуществление главного производственного процесса, указанного в задаче.

8.Записать, параметр, который необходимо улучшить, по форме:

Необходимо улучшить (название параметра системы), не ухудшая (указать параметр системы).

9. Выбрать из таблицы параметр, который необходимо улучшить (изменить). (Использовать первую часть противоречия, т.е. после ЕСЛИ......). По таблице найти номер соответствующей строки.

10. Выбрать из таблицы параметр, который при этом недопустимо ухудшается (изменяется). (Использовать вторую часть противоречия, т.е.

после ТО......). По таблице найти номер соответствующего столбца.

11.На пересечении выбранных строки и столбца найти номера приемов.

12.Последовательно рассмотреть найденные приемы и записать полученные идеи.

Задача.

Строится завод по переработке химических отходов. В процессе работы возникла необходимость проложить стеклянный трубопровод между цехами. Подрядчиками было предложено несколько вариантов прокладки.

Построить эстакаду и на ней расположить трубопровод. При этом эстакада дорогая, а трубопровод могут случайно разбить проезжающие машины.

Вырыть траншею экскаватором, уложить в нее трубы и экскаватором же засыпать. В этом варианте строительство идет очень быстро и дешево, но существует опасность поломки трубопровода при засыпке, т.к. дно траншеи очень неровное.

Вырыть траншею экскаватором, выровнять вручную дно, уложить в нее трубы и экскаватором же засыпать. В этом варианте все хорошо, но выравнивать вручную очень долго и дорого.

Анализ предлагаемых решений показал, что при ограниченных деньгах и времени лучше применять второй вариант, но как, ведь трубы ломаются?

Рис.1.

Решение задачи

1. Записать условие задачи:

Техническая система для прокладки трубопровода включает:

Стеклянную трубу, траншею, грунт, экскаватор, прочее строительное оборудование.

2. Указать первый нежелательный эффект НЭ-1.

Неровное дно траншеи приводит к поломке трубы при ее засыпке.

3.Сформулировать средство устранения НЭ-1.

Выровнять дно вручную.

4.Записать второй нежелательный эффект НЭ-2, возникающий, если использовать средство устранения нежелательного эффекта один НЭ-1.

Выравнивание дна траншеи вручную приводит к увеличению срока прокладки трубопровода и неоправданных затрат.

5. Сформулировать первое техническое противоречие ТП-1, по форме:

ТП1 - Если выравнивать дно вручную, то при засыпке стеклянная труба не ломается, но это очень долго и дорого.

6. Сформулировать второе техническое противоречие ТП-2, по форме:

ТП2 – Если выравнивать дно экскаватором, а не вручную, то прокладка трубопровода будет проведена быстро и недорого, но стеклянная труба может сломаться при засыпке.

7. Выбрать из двух схем конфликта ту, которая обеспечивает осуществление главного производственного процесса, указанного в задаче.

Гл.ТП – ТП2, т.к. нам необходимо проложить трубопровод быстро и с минимальными затратами.

8.Записать, параметр, который необходимо улучшить, по форме:

Необходимо быстро уложить стеклянную трубу на неровное дно траншеи и не поломать ее при засыпке грунтом.

9.Выбрать из таблицы параметр, который необходимо улучшить

(изменить). По таблице найти номер соответствующей строки.

Для быстрой укладки трубы мы используем экскаватор, следовательно, значительно сокращаем время, т.е. мы улучшаем параметр «время»,

а это строка 25.

10. Выбрать из таблицы параметр, который при этом недопустимо ухудшается (изменяется). По таблице найти номер соответствующего столбца.