Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория технических систем и методы инженерного творчества в решении задач автоматизации технологических процессов. Учебное пособие
.pdf
– в одной и той же проблемной ситуации можно выбрать разные изменения в
системе в качестве возможных путей для разрешения конфликта;
– можно рассматривать два противоположных изменения в проблемной ситуации;
– в одной и той же ситуации в качестве конфликтующих можно рассматривать
разные требования и ограничения.
Главный тезис ТРИЗ: если удалось сформулировать противоречие требований,
то возможно найти и решение этого противоречия.
Противоречие свойств (физическое противоречие)
Формулировка противоречия требований – это один из первых шагов по пере-
ходу от проблемной ситуации и соответствующей ей задачи к модели этой задачи.
Чаще всего требуется более глубокий анализ причин возникновения противоречий
требований. Какие свойства рассматриваемой системы и ее элементов приводят к
тому противоречию требований, которое нам мешает?
В основе каждого противоречия требований можно выделить противоречие
свойств того или иного элемента, входящего в рассматриваемую систему.
Противоречие свойств – это формулировка противоположного состояния того
или иного свойства одного элемента системы, необходимое для реализации противо-
положенных требований к системе.
Если противоречие требований может быть связано с разными элементами про-
блемной ситуации, то противоречие свойств относится к одному элементу рассмат-
риваемой системы.
В ТРИЗ используется специальная форма для формулировки противоречий
свойств: конфликтующий элемент (указать) должен обладать свойством «Q», чтобы
обеспечить главное требование (указать), и должен обладать свойством «АНТИ-Q»,
чтобы устранить недостаток (указать) или обеспечить другие требования.
Для предыдущей задачи можно сформулировать противоречие требований:
ЕСЛИ поднимать, а потом снова опускать трос А, ТО можно продолжить движение
троса Б, НО при этом возникают дополнительные потери времени, необходимость за-
трат на подъем и опускание груза.
141
Для этого противоречия требований можно сформулировать противоречие
Проблемая
ситуация
Задача 1
Противоречие
требований 1
Противоречие
свойств 1
Противоречие
свойств 2
Противоречие
свойств ...
Противоречие
требований 2
Противоречие
требований ...
Задача 2
Задача ...
свойств: место пересечения троса А с тросом Б должно быть жестким (твёрдым),
чтобы обеспечить удержание груза, должно быть проницаемым, чтобы он мог пройти
сквозь трос Б.
Для технических систем противоречие свойств получило название «физическое
противоречие», так как противоречия в материальных объектах, с которыми прихо-
дится иметь дело в технических изобретательских задачах, как правило, связаны с
физическими свойствами этих объектов и их элементов.
В основе одного противоречия требований может быть несколько противоре-
чий свойств, показанных на рисунке 8.1:
– они могут быть связаны со свойствами разных элементов одной и той же конфликтной ситуации;
– они могут быть связаны с разными свойствами одного и того же элемента,
входящего в конфликтную ситуацию.
Рисунок 8.1 –Дерево формирования противоречий
Таким образом, из одной проблемной ситуации можно выделить несколько про-
тиворечий требований, а для одного противоречия требований, как правило, можно
142
выделить несколько противоречий свойств. Решение каждого из этих разных проти-
.
эффектыныеНежелательЗатраты
функцийполезныхСумма
иидеальносттКоэффициен
воречий может приводить и к разным концепциям решения изначальной проблемной
ситуации.
В ТРИЗ под творческими, изобретательскими задачами понимают задачи, содержащие в себе противоречия.
8.3 Идеальный конечный результат
Идеальный конечный результат (ИКР) – это ситуация, когда нужное действие
получается без каких-либо затрат (потерь), усложнений и нежелательных эффектов.
Закон стремления к идеальному конечному результату (ИКР) определяет основное
направление в развитии систем. Степень достижения ИКР демонстрирует коэффици-
ент идеальности, который должен быть как можно больше:
Идеальная система – это система, которой нет, а ее функция выполняется.
Обычно используют три основные формулировки ИКР:
–«Система сама выполняет данную функцию».
–«Системы нет, а функции ее выполняются (с помощью ресурсов)».
–«Функция не нужна».
Логика закона стремления к идеальности довольно понятная: прибыли должно
быть больше, а затрат меньше. В ТРИЗ эта логика, этот закон превращены в инстру-
мент для решения изобретательских задач. Для этого имеются специальные формулы
определения ИКР для той или иной проблемной ситуации. Можно выделить три типа
ИКР.
Функциональный ИКР: Элемент из системы (описать) САМ должен (описать
действие), чтобы (описать) при ограничениях (описать).
143
Ресурсный ИКР: Х-элемент (из ресурсов системы), абсолютно не усложняя си-
стему и не вызывая вредных явлений САМ (указать требуемое действие) в течение
оперативного времени ОВ (указать) в пределах оперативной зоны ОЗ (указать), со-
храняя (указать полезное действие или ограничения).
ИКР свойств: Оперативная зона (указать) в течение оперативного времени
(указать) должна САМА обеспечивать (указать противоположные свойства).
Рассмотрим следующую задачу: мальчик лет восьми оказался перед проблемой:
как войти в дверь, закрытую с другой стороны младшей сестрой лет четырех? Приме-
нить силу или угрозы, поднять крик? Это опасно для маленькой девочки, и как-то не
по-мужски даже для восьмилетнего мальчика. Как без применения силы открыть закрытую дверь?
Для примера сформулируем ИКР о том, как мальчику открыть закрытую дверь.
Функциональный ИКР: Сестра (других подходящих элементов в этой системе
просто нет) САМА должна открыть дверь, не причинив никому вреда и не создавая
опасности.
Ресурсный ИКР: Х-элемент (скорее всего сестра), абсолютно не усложняя си-
стему и не вызывая вредных явлений САМ открывает в течение оперативного вре-
мени переговоров брата с младшей сестрой в пределах оперативной зоны простран-
ства рядом с дверью, сохраняя безопасность и не причинив никому вреда.
ИКР свойств: Сестра в течение оперативного времени переговоров брата с
младшей сестрой должна САМА обладать желанием открыть дверь и желанием не
открывать дверь одновременно.
Восьмилетний мальчик из этой задачи уже что-то знал про сказочные, идеаль-
ные решения. Он придвинул к двери небольшой ящик и сказал сестре: я тебя закрыл.
Четырехлетняя сестра САМА открыла дверь, конфликтная ситуация превратилась в
смешную.
Основные принципы ИКР:
Первый принцип. Полезный результат от действия получить без самого действия («получить даром»).
144
Такое возможно за счет использования скрытых резервов в системе, за счет со-
седних систем. Так в автомобиле «Запорожец» ЗАЗ-968 для обогрева салона имеется
специальная установка, работающая на бензине. В машинах «Жигули» для этого ис-
пользуется тепло, выделяющееся при стабилизации температуры двигателя. По этому
принципу используются источники возобновляемых видов энергии (солнца, ветра,
приливы и так далее). При этом увеличивается связь данной технической системы с
подсистемами.
Второй принцип. В каждый момент времени и в каждой точке пространства
в технической системе должны быть только те свойства, которые необходимы для
получения полезного результата («ничего лишнего»).
Так происходят разрешения технических противоречий в пространстве и во
времени. Простейший пример – это цементация стали (разделение пространства на
внешнюю поверхность и внутренний объем), это очки «хамелеон» (изменение цвета
при изменении светового потока). Нагрев детали в кузнице для пластической обра-
ботки и охлаждение при использовании детали (разделение во времени).
Третий принцип. Использовать свойства элементов системы для устранения
потерь («обратить вред в пользу»).
Технических систем, где полностью использованы все резервы, не бывает. Име-
ются следующие способы использования резервов:
– ликвидация неполезных выходов подсистем («отходы»);
– максимальная загрузка всех частей систем;
– видоизменение элементов или внешней среды за счет добавления полей;
– расширение пространства за счет увеличения числа измерений в объекте;
– повышение непрерывности процесса за счет сокращения холостых и промежуточных ходов;
– снижение потерь энергии за счет уменьшения числа ее преобразования. В це-
лом реализация третьего принципа ведет к повышению универсальности элементов
системы.
К примеру, турбокомпрессор – это устройство использующие отработанные
газы (выхлопные газы) для увеличения давления внутри впускной камеры.
145
Четвертый принцип. Минимум времени на получение полезного результата
(«получить все сразу»).
Повышение эффективности происходящих в системе процессов происходит пу-
тем сокращения числа операций, совмещение их в пространстве и во времени. Напри-
мер, при перемещении детали одновременно происходит ее переработка (совмещение
в пространстве). Переход от последовательных операций к параллельным, от цикли-
ческого процесса к непрерывному. Если какая-то операция должна быть выполнена в
особое время, то можно применить «принцип отзывчивости»: выполнить часть опе-
рации заранее, а завершить в заданное время. Простейший пример «отзывчивости» –
перфорация (отверстия) по контуру почтовой марки для быстрого их отделения.
Пятый принцип. Увеличение функционального эффекта за счет упрощения (из-
менения) системы («из всего – максимальный эффект»).
Увеличение функционального эффекта и, особенно, с использованием ИКР при
данном принципе действия неизбежно усложняет систему, снижает ее надежность.
Поэтому, чтобы упростить конструкцию в одноместных самолетах шасси не убира-
ется (при скорости полета до 300 километров в час). Тем не менее,сложность системы
постоянно растет и при достижении определенного порога возникает необходимость
«свернуть» структуру системы, уменьшить сложность, сохранив заданное функцио-
нирование. Один из таких путей – переход на систему одноразового действия. Например, одноразовые бритвы, стаканы, бутылки. Другой путь – повышение универсаль-
ности ее элементов, когда один элемент выполняет целый комплекс различных функ-
ций. Например, применение интегральной схемы вместо полупроводниковых элемен-
тов существенно упрощает структуру системы.
8.4 Список приёмов устранения технических противоречий
Приемы разрешения технических противоречий и таблица их применения были
разработаны Г. С. Альтшуллером.
1 Принцип дробления:
а) разделить объект на независимые части;
146
б) выполнить объект разборным;
в) увеличить степень дробления объекта.
2 Принцип вынесения: отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее»
свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство).
3 Принцип местного качества:
а) перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего
воздействия) к неоднородной;
б) разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции;
в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприят-
ных для ее работы.
4 Принцип асимметрии:
а) перейти от симметричной формы объекта к асимметричной;
б) если объект асимметричен, увеличить степень асимметрии.
5 Принцип объединения:
а) соединить однородные или предназначенные для смежных операций объ-
екты;
б) объединить во времени однородные или смежные операции.
6 Принцип универсальности: объект выполняет несколько разных функций,
благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.
7 Принцип «матрешки»:
а) один объект размещен внутри другого, который, в свою очередь, находится
внутри третьего и так далее;
б) один объект проходит сквозь полости в другом объекте.
8 Принцип антивеса:
а) компенсировать вес объекта соединением с другим, обладающим подъемной
силой;
б) компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро- и гидродинамических сил).
9 Принцип предварительного антидействия:
147
а) заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или
нежелательным рабочим напряжениям;
б) если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо за-
ранее совершить антидействие.
10 Принцип предварительного действия:
а) заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично);
б) заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без
затраты времени на доставку и с наиболее удобного места.
11 Принцип «заранее подложенной подушки»: компенсировать относительно
невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.
12 Принцип эквипотенциальности: изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.
13 Принцип «наоборот»:
а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное дей-
ствие;
б) сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную – движущейся;
в) перевернуть объект «вверх ногами», вывернуть его.
14 Принцип сфероидальности:
а) перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхно-
стей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба и параллелепипеда, к шаро-
вым конструкциям;
б) использовать ролики, шарики, спирали;
в) перейти от прямолинейного движения к вращательному, использовать цен-
тробежную силу.
15 Принцип динамичности:
а) характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы
быть оптимальными на каждом этапе работы;
б) разделить объект на части, способные перемещаться относительно
друг друга;
148
в) если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся.
16 Принцип частичного или избыточного действия: если трудно получить
100 % требуемого эффекта, надо получить «чуть меньше» или «чуть больше»– задача
при этом существенно упростится.
17 Принцип перехода в другое измерение:
а) трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии,
устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях
(то есть на плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или разме-
щением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству в
трех измерениях;
б) использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одноэтажной;
в) наклонить объект или положить его «на бок»;
г) использовать обратную сторону данной площади;
д) использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или об-
ратную сторону имеющейся площади.
18 Принцип использования механических колебаний:
а) привести объект в колебательное движение;
б) если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до уль-
тразвуковой);
в) использовать резонансную частоту;
г) применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы;
д) использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными
полями.
19 Принцип периодического действия:
а) перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному);
б) если действие уже осуществляется периодически, изменить периодичность;
в) использовать паузы между импульсами для другого действия.
20 Принцип непрерывности полезного действия:
а) вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с
полной нагрузкой);
149
б) устранить холостые и промежуточные ходы.
21 Принцип проскока: вести процесс или отдельные его этапы (например, вред-
ные или опасные) на большой скорости.
22 Принцип «обратить вред в пользу»:
а) использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для
получения положительного эффекта;
б) устранить вредный фактор за счет сложения с другими вредными факторами;
в) усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.
23 Принцип обратной связи:
а) ввести обратную связь;
б) если обратная связь есть, изменить ее.
24 Принцип «посредника»:
а) использовать промежуточный объект, переносящий или передающий дей-
ствие;
б) на время присоединить к объекту другой (легко удаляемый) объект.
25 Принцип самообслуживания:
а) объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонт-
ные операции;
б) использовать отходы (энергии, вещества).
26 Принцип копирования:
а) вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого
объекта использовать его упрощенные и дешевые копии;
б) заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображе-
ниями). Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить ко-
пии);
в) если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрас-
ным и ультрафиолетовым.
27 Принцип дешевой недолговечности взамен долговечности: заменить доро-
гой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми каче-
ствами (например, долговечностью).
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]