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
28 Принцип замены механической схемы:
а) заменить механическую схему оптической, акустической или «запаховой»;
б) использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаи-
модействия с объектом;
в) перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных – к меняющимся во времени, от неструктурных – к имеющим определенную структуру;
г) использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.
29 Принцип использования пневмо- и гидроконструкций: вместо твердых ча-
стей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые,
воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.
30 Принцип использования гибких оболочек и тонких пленок:
а) вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие
пленки;
б) изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонких
пленок.
31 Принцип применения пористых материалов:
а) выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые
элементы (вставки, покрытия и так далее);
б) если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом.
32 Принцип изменения окраски:
а) изменить окраску объекта или внешней среды;
б) изменить степень прозрачности объекта или внешней среды.
33 Принцип однородности: объекты, взаимодействующие с данным объектом,
должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам).
34 Принцип отброса и регенерации частей:
а) выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна
быть отброшена (растворена, испарена и так далее) или видоизменена непосред-
ственно в ходе работы;
151
б) расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в
ходе работы.
35 Принцип изменения физико-химических параметров объекта:
а) изменить агрегатное состояние объекта;
б) изменить концентрацию или консистенцию;
в) изменить степень гибкости;
г) изменить температуру.
36 Принцип применения фазовых переходов: использовать явления, возникаю-
щие при фазовых переходах, например, изменение объема, выделение или поглоще-
ние тепла и так далее.
37 Принцип применения теплового расширения:
а) использовать тепловое расширение (или сжатие) материалов;
б) использовать несколько материалов с разными коэффициентами теплового
расширения.
38 Принцип применения сильных окислителей:
а) заменить обычный воздух обогащенным;
б) заменить обогащенный воздух кислородом;
в) воздействовать на воздух и кислород ионизирующим излучением;
г) использовать озонированный кислород;
д) заменить озонированный кислород (или ионизированный) озоном.
39 Принцип применения инертной среды:
а) заменить обычную среду инертной;
б) вести процесс в вакууме.
40 Принцип применения композиционных материалов: перейти от однородных
материалов к композиционным.
Кроме списка основных приемов приведен список дополнительных приемов
(Альтшуллер Г. С. Материалы к теме «Типовые приемы устранения технических противоречий».Баку, 1973).
41 Принцип использования пауз: одно действие «вставлено» в паузы другого
действия.
152
42 Принцип многоступенчатого действия: эффективность действия наращи-
вают путем последовательного применения группы однородных объектов.
43 Принцип применение пены.
44 Принцип применения вставных частей:
а) трудности, связанные с изготовлением объекта, преодолевают, изготавливая
часть объекта отдельно и присоединяя эту часть к основной части изготавливаемого
объекта;
б) вставку используют только на время изготовления объекта, а затем удаляют
(этот подприем близок к приему № 34).
45 Би-принцип: используя одновременно два однотипных объекта с разными
количественными характеристиками, можно получить качественно новый эффект
(например, биметаллические пластинки; биения, возникающие при сложении двух
колебаний, и так далее).
46 Принцип применения взрывчатых веществ и порохов: заменить отдельные
части объекта взрывчатыми веществами или порохами, воспламеняемыми после вве-
дения объекта в труднодоступное место.
47 Принцип сборки на (в) воде: не только сборка, но и другие действия на воде.
48 Принцип «мешок с вакуумом».
49 Принцип диссоциации-ассоциации. Этот прием можно рассматривать как
«разделение-объединение» на молекулярном уровне. «Диссоциация-ассоциация»
сильнее «разделения-объединения». Она позволяет веществу, когда надо, раздваиваться, а когда надо снова превращаться в одно вещество.
50 Принцип самоорганизации.
Перечень типовых приемов – это своего рода настольный справочник изобре-
тателя, но справочник особого рода: изобретатель должен рассматривать его как ос-
нову, которую необходимо самостоятельно пополнять по новым техническим и па-
тентным публикациям.
153
8.5 Метод маленьких человечков
Метод маленьких человечков широко применяется в ТРИЗ. Суть метода со-
стоит в том, чтобы представить объект в виде множества (толпы) маленьких человеч-
ков. Такая модель сохраняет достоинства эмпатии (наглядность, простота) и не имеет
присущих ей недостатков (неделимость человеческого организма).
Техника применения метода сводится к следующим операциям:
– необходимо выделить часть объекта, которая не может выполнять требования
задачи и представить эту часть в виде маленьких человечков;
– разделить человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи;
– полученную модель надо рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись
конфликтующие действия.
Пример № 1. Обледенение водосточной трубы
Работникам жилищно-коммунального хозяйства в осенне-весенние периоды
прибавляется работа по ремонту водосточных труб. Дело в том, что в эти периоды в
верхней части водосточных труб скапливается снег, который, многократно оттаивая
и замерзая, превращается в ледяные пробки. При очередном потеплении эта ледяная
пробка подтаяв, бомбой падает вниз по трубе, ломая и сокрушая ее.
Находим оперативную зону, то есть начало возникновения проблемы – верхняя
часть трубы. Находим элемент являющийся причиной проблемы – ледяная пробка.
Составляем ИКР – ледяная пробка сама не падает вниз, пока не растает полностью. Это возможно если лёд будет удерживаться за стенки трубы, но в этом случае
ему нельзя... таять.
Возникло физическое противоречие: – лед должен таять и не должен таять...
Как быть?
Запускаем в ледяную пробку, как на поле боя, маленьких человечков.
Их много, они сцепились друг с другом и изо всех сил стараются удержать
пробку, не давая ей упасть до той поры, пока она не растает полностью.
154
Восьмиклассники, которые «рисовали» эту задачу и любовались на человечков,
воскликнули: – «Нужно заменить человечков цепью или, еще проще, проволокой. На
этой проволоке ледяная пробка и будет держаться, пока не растает полностью!»
Все, задача решена! И, кажется, неплохо. Внедрение этого решения в жизнь не
составит больших трудностей. По стоимости оно равно стоимости двух метров про-
волоки. Найденное ребятами решение следовало бы оформить заявкой на изобрете-
ние. Но патентный поиск подтвердил лишь правоту Станислава Лема, который ска-
зал: «Вселенная так велика, что в ней нет ничего такого, чего бы не было». Действи-
тельно, всего на год раньше взрослыми изобретателями, работающими в НИИ ком-
мунального хозяйства, было предложено аналогичное решение. Но даже в этом слу-
чае стоило поблагодарить маленьких человечков за большую подсказку.
Пример № 2. Кислота и щелочь в трубе
Еще одна гениальная находка: проблемы технологических трубопроводов, по
ним перекачиваются кислотосодержащие и щелочные жидкости. Когда кислотная
жидкость идет по трубе, она, естественно, приводит к коррозии стенки. Труба дает
множественные течи, ее приходится постоянно менять. Обратная ситуация в трубо-
проводах с щелочным содержимым. Ее просвет постоянно и неуклонно сужается за
счет осадков-наростов. На комбинате целая бригада круглый год только тем и зани-
малась, что выкапывала технические трубопроводы. Кислотные, потому что они про-
худились, а щелочные, потому что напрочь забились. Вот она, типичная задачка ТРИЗ
– разрешение, казалось бы, неразрешимых технических противоречий! Причем одновременно!
Решение. Необходимо всего-навсего периодически переключать вентиль,
чтобы щелочные осадки «ремонтировали» дыры в кислотной трубе, а кислота смы-
вала бы все паразитные наросты в трубопроводе для щелочных материалов. Просто и
элегантно, не требуется вовсе каторжного труда бригад по круглогодичной копке и
замене трубопроводов! Да и сами трубы служат во много раз дольше и без всяких
экологически опасных протечек.
155
Пример № 3. Ледокол
Был такой случай. Моряк предложил задачу об увеличении скорости продвиже-
ния ледокола сквозь лед. Задачу решал у доски инженер, не имевший никакого отно-
шения к морю. И на доске появилась такая запись: «Штуковина должна свободно про-
ходить сквозь лед, словно его не существует». Я сидел рядом с моряком и слышал,
как он возмущался: «Хулиганство какое-то... Почему ледокол – это штуковина?!» Но
инженер поступил совершенно правильно. Ведь слово «ледокол» навязывает опреде-
ленный путь решения: надо колоть, разрушать лед... А если научиться проходить
сквозь лед, не ломая его? Поэтому «штуковина» – термин вполне уместный. Как
«икс» в математике.
Однажды в порядке эксперимента группу инженеров попросили применить эм-
патию к задаче о ледоколе. Инженеры охотно предлагали разные идеи о том, как ло-
мать лед, но не высказали ни одной идеи о том, как ломать сам ледокол... Тогда ту же
задачу дали другой группе и предложили использовать ММЧ – «моделирование ма-
ленькими человечками». У нескольких инженеров сразу появилась одна и та же идея:
пусть толпа человечков (то есть корпус корабля) расступится и с двух сторон обойдет
препятствие (лёд).
8.6 Оператор «Размер-Время-Стоимость»
Отыскивая техническое и физическое противоречия, пути их устранения, по-
стоянно возникает вопрос: возможно или невозможно практически это сделать? Че-
ловек выбирает привычное направление исследования, ориентируясь на собственные
знания в этой области. Попытки конструкторского решения заводят исходную ситуа-
цию в тупик и, именно этот тупик формируется как постановка задачи, а не сама си-
туация. Весь этот комплекс причин называется психологической инерцией. Техниче-
ский термин – это первая линия обороны психоинерции. Нужно любую изобретатель-
скую задачу изложить без общепринятых терминов. Старый, привычный образ объ-
екта
156
– это вторая линия обороны психоинерции. Нужно придумывать новые, необычные образы. Развитие воображения – это один из важнейших элементов любого
творчества.
Какие можно придумать фантазии? Ускорение – замедление движения. Стати-
ческий объект стал динамическим и наоборот. Действие объекта становится универ-
сальным или наоборот. Действие объекта было непрерывно – сделать его прерыви-
стым, и наоборот. Но самый широко используемый приём–это изменение размера
объекта, времени протекания процесса и затрат на реализацию. Чтобы сбить психои-
нерцию мышления и определить правильное направление в решении изобретатель-
ской задачи, Г. Альтшуллер в 1973 году предложил использовать оператор: РазмерВремя-Стоимость (РВС).
Он включает шесть мысленных экспериментов, перестраивающих условия за-
дачи:
– размер объекта увеличивается до бесконечности (Р → ∞), затем уменьшается
до нуля (Р → 0);
– время протекания процесса увеличивается до бесконечности (В → ∞), затем
уменьшается до нуля (В → 0);
– стоимость или допустимые затраты увеличиваются до бесконечности(С → ∞),
а затем уменьшается до нуля (С → 0).
Такой мысленный эксперимент в чем-то субъективен, многое зависит от силы
воображения, способности фантазировать, от характера поставленной задачи и от
многих других обстоятельств. Однако, даже формальное, мысленное выполнение
этих операций резко сбивает психоинерцию. Общие рекомендации: а) каждый экспе-
римент вести до появления нового качества, б) не пропустить появление нового каче-
ства. Для этого эксперимент разбивают на шесть шагов. Например, увеличить (умень-
шить) в 10 раз, в 100 раз и так далее.
Пример: необходимо разработать новую конструкцию якоря для морского
судна с более эффективной надежностью. Показатель надежности якоря определяется
отношением удерживающей силы к весу якоря. Обычно он не превышает 10-12. Так
157
якорь Матросова при массе в одну тонну имеет удерживающую силу до 10 тонн при
плотном донном грунте. Как увеличить этот показатель в 10 раз?
Анализ задачи по оператору РВС. Какие параметры необходимо исследовать?
Очевидно параметры судна и якоря, а параметры воды, расстояние до дна, состояние
грунта –это не подвластны человеку. Примем начальные условия: длина судна 100
метров, осадка 10 метров, глубина до дна – один километр, время опускания якоря –
один час. Рассмотрим лишь те шаги, где проявляются новые качества.
Первый шаг. Р → ∞. Увеличим размер судна в сто раз (10 километров). Судно
«сидит» на дне и якорь не нужен. Перенесем это качество на обычное судно:
– затопить нижнюю часть судна во время стоянки;
– отделить нижнюю часть судна и опустить на дно;
– использовать «водяной якорь», когда вода сама служит для торможения.
Второйшаг. Р → 0. Уменьшить размер судна в 1000 раз (10 сантиметров).
Судно стало настолько мало, что длина и вес каната, который должен достать до дна
(один километр) превышает подъемную силу такого судна. Традиционный якорь с
цепью для такого судна не подходит.
Третий шаг.В → ∞. Увеличим время опускания якоря в 100 раз (100 часов).
Можно глубоко внедрить якорь в грунт, например, винтить его в дно (запатентован в
США виброякорь). Но если грунт скальный – то это не эффективно.
Четвёртый шаг. В → 0. Уменьшить время опускания якоря в 100 раз. Нужен
очень тяжелый якорь. Если уменьшить время в 1000 раз – то якорь – ракета. Если
уменьшить время в 10 000 раз, то якорь – взрыв (приварка судна к дну с помощью
экзотермических смесей).
Пятый шаг. С → ∞. Стоимость якоря не имеет значения. Можно использовать
самые необычные и дорогие установки: ракету, подводную лодку, батискаф и так да-
лее.
Шестрой шаг. С → 0. Стоимость якоря минимальная. Для него надо использовать материал, который ничего не стоит, например, морскую воду.
Выводы:
а) крепить судно за дно не всегда удобно;
158
б) иметь тяжелый якорь – не всегда эффективно;
в) скорость крепления должна быть минимальна;
г) желательно, чтобы вода сама и удерживала судно на данном месте.
Ответ: якорь в виде металлической плиты с холодильным агрегатом, который
при весе в одну тонну и мощностью холодильника 50 киловатт через одну минуту
имеет удерживающую силу 200 тонн, через 10 минут– 1000 тонн.
Таким образом, оператор РВС не предназначен для получения конкретного ре-
шения. Его назначение сбить психоинерцию мышления, расковать мысль для продви-
жения к принципиально новому решению. Типичные ошибки при использовании
РВС: останавливаются на пол дороге, не делают все шесть шагов; пытаются «угадать»
ответ путем анализа только первых шагов.
8.7 Вопросы для самоконтроля
1) Что такое теория решения изобретательских задач?
2) Что такое противоречие требований?
3) Что такое противоречие свойств?
4) Что такое понятие идеального конечного результата?
5) Какие типы идеального конечного результата вы знаете?
6) Что такое принципы ИКР?
7) Кто разработал принципы устранения противоречий и сколько их?
8) Какие три приема устранения технических противоречий вы знаете?
9) Что такое метод маленьких человечков?
10) Что такое оператор «Размер-Время-Стоимость»?
11) Какие мысленные эксперименты вы знаете?
12) Кокой пример мысленного эксперимента вы можете привести?
159
9 Методы анализа ТРИЗ
Метод в любой науке или научной теории равнозначен инструменту труда.
Если он попадает в умелые руки, то знание принципов его работы и умение им поль-
зоваться значительно упрощают задачу и способствуют ее скорейшему решению.
ТРИЗ – не исключение. Важным элементом теории является набор методов ана-
лиза объекта изобретательской деятельности и ее внешней среды. Многие из этих ме-
тодов появились в результате переосмысления уже существующих концепций, и
были перенесены в техническую сферу. В данном разделе собраны короткие описа-
ния методики анализа в процессе изобретательской деятельности и их применение в
рамках Теории решения изобретательских задач.
9.1 Вепольный анализ
Необходимость вепольного анализа технических систем обусловлена современ-
ным этапом развития техники. В разделе, посвященному законам развития технических систем, говорилось о развитии сегодняшних технических систем в направлении
повышения степени вепольности, что способствует увеличению управляемости. Сле-
довательно, главная цель проведения вепольного анализа заключается в поиске воз-
можности изменения параметров и функций технической системы путем изменений
в используемых в ней веществах и воздействия на них полями.
Вепольный (или структурный вещественно-полевой) анализ основывается на
понимании веполя (сокращенно от «вещество» + «поле») – модели взаимодействия в
минимальной технической системе. По своей сути, каждый технический объект
можно расценивать в качестве вещества, находящегося в некоей среде. При этом все-
гда происходит (или должен происходить) какой-то вид взаимодействия между самим
объектом и средой или между ним и другими объектами (веществами). Такое взаимо-
действие неизбежно сопровождается (или должно сопровождаться) энергетическим
обменом, поэтому в системе всегда есть поле – механическое, электромагнитное, оп-
тическое, гравитационное, тепловое. Другими словами, любой технический объект,
160
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]