Практична робота

Тема. Алгоритм розв’язування винахідницьких задач (АРВЗ)

Мета роботи:

В процесі виконання даної роботи необхідно:

а) ознайомитися з програмою для вирішення нестандарт -

них задач;

б) по наведеному прикладу, згідно свого варіанту

розв’язати задачу використовуючи АРВЗ.

Вперше АРВЗ розроблений в 1956 р. радянським винахідником Г.С. Альтшуллером.

АРВЗ - евристична програма вирішення винахідницьких задач як комплекс послідовно-цілеспрямованих дій по виявленню і усуненню технічних та фізичних суперечностей.

АРВЗ заснований на системному підході і законах розвитку технічної системи (ТС); включає засоби виявлення (порівняння реальної ТС з ідеально кінцевим результатом) і принципи усунення суперечностей; а також засоби подолання психологічних чинників (оператор РЧВ і уява [8]c.4). АРВЗ складається з дев'яти частин: 1. Аналіз завдання. 2. Аналіз моделі завдання. 3. Визначення ідеально-кінцевого результату (ІКР) та фізичної суперечності (ФСП). 4. Мобілізація і застосування речовинно-польових ресурсів (РПР). 5. Застосування інформаційного фонду. 6. Зміна або заміна завдання. 7. Аналіз способу усунення ФСП. 8. Застосування отриманої відповіді. 9. Аналіз ходу розв’язання.

АРВЗ призначений для вирішення нестандартних завдань.

Частина 1. Аналіз задачі

Основна мета першої частини АРВЗ - перейти від неконкретної винахідницької ситуації до чітко побудованої і гранично прос­тої схеми (моделі) задачі.

1.1. Записати умову міні-задачі за такою формою:

Технічна система для (вказати призначення) включає (пере­рахувати) основні частини системи. Технічна суперечність 1 (ТСП-1): (вказати). Технічна суперечність 2 (ТСП-2): (вказати).

Необхід­но при мінімальних змінах в системі вказати результат, який повинен бути одержаний.

Приклад. Технічна система для прийому радіохвиль вклю­чає антену радіотелескопа, радіохвилі, громовідводи, блискавки.

ТСП-1: якщо громовідводів багато, вони надійно захищають антену від блискавок, але поглинають радіохвилі.

ТСП-2: якщо громовідводів мало, то помітного поглинання радіохвиль немає, але антена не захищена від блискавок.

Необхідно при мінімальних змінах захистити антену від блис­кавок без поглинання радіохвиль. (В цьому формулюванні слід замінити термін "громовідвід" словами "провідний стержень", "провідний стовп" або просто "провідник").

Примітка:

1. Міні-задачу одержують із винахідницької ситуації, вводя­чи обмеження: все залишається без змін або спрощується, але при цьому з'являється потрібна дія (властивість) або зникає шкідли­ва дія (властивість).

2. При запису 1.1 слід вказувати не тільки технічні частини системи, але і природні, які взаємодіють з технічними.

3. Технічними суперечностями (ТСП) називають взаємодії в систе­мі, які полягають в тому, що корисна дія викликає одночасно і шкідливу. Або введення (посилення) шкідливої дії чи усунення (послаблення) шкідливої дії викликає погіршення (в окремих випадках, недопустиме ускладнення) однієї із частин системи або всієї системи в цілому.

4. Терміни, що відносяться до інструменту і зовнішнього середовища, необхідно замінювати простими словами для зняття психологічної інерції. І це тому, що терміни:

- нав’язують уявлення про технологію роботи інструменту: "криголам ломить лід" - хоча може рухатись крізь лід, не розколюючи його;

- звужують уявлення про можливий стан речовини: термін "фарба" дає уявлення про рідку і тверду фарбу, хоча вона може бути і газоподібною.

1.2. Виділити і записати конфліктуючу пару: виріб і інстру­- мент.

Правило 1. Якщо інструмент за умовами задачі може мати два стани, потрібно вказати обидва стани.

Правило 2. Якщо в задачі є пари однорідних взаємодіючих елементів, достатньо взяти одну пару.

Примітка:

5. Виробом називають елемент, який за умовами задачі по­трібно обробити (виготовити, перемістити, зміцнити, поліпшити, захистити від шкідливої дії, виміряти і т.д.). В задачах на виявлення і вимірювання виробом може виявитися елемент, що є за своєю основною функцією інструментом, наприклад, шліфу­вальним кругом.

6. Інструментом називають елемент, з яким безпосередньо взаємодіє виріб (фреза, а не верстат; вогонь, а не пальник). В окре­мих випадках інструментом може бути частина навколишнього середовища.

1 .3. Скласти графічні схеми ТСП-1 і ТСП-2.

ТСП-1: багато провідних стер­жнів А.

Громовідводи корисно діють на

блискавку, але шкідливо - на раді­охвилі.

ТСП-2: мало провідних стержнів.

Громовідводи не діють на блискавку,

але і не шкодять радіохвилям.

Таблиця 4.1.

Схеми типових конфліктів у моделях задач

1. Протидія		А діє на Б корисно (суцільна стрілка), але при цьому постійно або на конкретних етапах виникає зворотна шкідлива дія (хвиляста стрілка). Вимагається усунути шкідливу дію, зберігаючи корисну дію.
2. Сполучена дія		Корисна дія А на Б у чомусь виявляється шкідливою дією на те ж Б (наприклад, на різ­них етапах роботи одна і та ж дія може бути то корисною, то шкідливою). Вимагається усуну­ти шкідливу дію, зберігаючи корисну.
3. Сполучена дія		Корисна дія А на одну частину Б виявляєть­ся шкідливою для другої частини Б. Вимага­ється усунути шкідливу дію на Б, зберігаючи корисну дію на Б.
4. Сполучена дія		Корисна дія А на Б супроводжується шкід­ливою дією на саме А (зокрема, викликає ус­кладнення А). Вимагається усунути шкідли­ву дію, зберігаючи корисну.
Сполучена дія	Корисна дія А на Б є шкідливою дією на В (причому А, Б і В утворюють систему). Вима­гається усунути шкідливу дію, зберігаючи ко­рисну і не зруйнувавши систему.
Несумісна дія	Корисна дія А на Б несумісна з корисною дією В на Б (наприклад, обробка несумісна з вимірюванням). Вимагається забезпечити дію В на Б (пунктирна стрілка), не змінюючи дії А на Б.
7. Неповна дія або бездіяльність	А виявляє на Б одну дію, а потрібно дві рів­них дії. Чи А не діє на Б. Іноді А взагалі не дано: потрібно змінити Б, а яким чином - не­відомо. Вимагається забезпечити дію на Б при мінімально простому А.
8. "Безмовна"	Немає інформації (хвиляста пунктирна стрілка) про А, Б або взаємодію А і Б. Іноді дано тільки Б. Вимагається отримати необхід­ну інформацію.
9. Нерегульована (зокрема надлишкова) дія	А діє на Б нерегульовано (наприклад, пос­тійно), а потрібна регульована дія (наприклад, змінна). Вимагається виконати дію А на Б ре­гульованою (штрих-пунктирна стрілка).

Примітка:

7. В табл. 4.1 наведені схеми типових конфліктів. Допуска­ється використання нетабличних схем, якщо вони краще відоб­ражають суть конфлікту.

8. В деяких задачах зустрічаються багатоланкові схеми кон­фліктів, наприклад:

9. Конфлікт можна розглядати не тільки в просторі, але й у часі. Так, в задачі про запилювання квіток сильний вітер спочат­ку закриває пелюстки, через що потім не переносить пилок, хоч це він може робити добре. Такий підхід дозволяє деколи чіткіше виділити задачу, яку потрібно розв'язувати.

1.4. Вибрати із двох схем конфлікту (А і В) ту, яка забезпечує найкраще здійснення головного виробничого процесу (основної функції технологічної системи, вказаної в умові задачі). Вказа­ти, що є головним виробничим процесом.

Приклад. У задачі про захист антени радіотелескопу головна функція системи - прийом радіохвиль. Тому обирати слід ТСП-2, оскільки в цьому випадку провідні стержні не шкодять ра­діохвилям.

Примітка:

10. Вибираючи одну із двох схем конфлікту, ми вибираємо і один із двох протилежних станів інструменту. Подальше вирішен­ня повинне бути прив'язане до цього стану. Не можна, наприк­лад, замінити "малу кількість провідників" якоюсь "оптималь­ною кіль-кістю". АРВЗ вимагає загострення, а не згладжування конфлікту.

"Вчепившись" в один стан інструменту, ми в подальшому повинні добитися, щоб при цьому стані з'явилася позитивна влас­тивість, характерна для іншого стану.

11. 3 визначенням головного виробничого процесу (ГВП) іно­ді виникають труднощі в задачах на вимірювання. Вимірювання майже завжди проводять для зміни, тобто обробки дета­лі, випуску продукції. Тому ГВП в вимірювальних задачах - ГВП всієї вимірювальної системи, а не вимірювальної частини. Наприк­лад, необхідно виміряти тиск всередині електроламп, що виготов­ляються. ГВП - не вимірювання тиску, а випуск ламп. Винятком є тільки деякі задачі на вимірювання з науковою метою.

1.5. Посилити конфлікт, вказуючи граничний стан (дію) еле­ментів.

Правило 3. Більшість задач містить конфлікти типу "багато елементів" і "мало елементів". Конфлікти типу "мало елементів" при посиленні по­трібно приводити до одного виду - "нуль елементів" ("відсутній елемент").

Приклад 1. Будемо вважати, що замість "малої кількості про­відників" в ТСП-2 вказано "відсутній провідник".

1.6. Записати формулювання моделі задачі, вказавши:

1. конфліктну пару;

2. посилене формулювання конфлікту;

1. що повинен виконати введений для розв'язування задачі ікс-елемент (що він повинен зберегти і що повинен усунути, по­ліпшити, забезпечити і т.д.).

Приклад 2. Дано: відсутній провідник і блискавка. Відсутній провідник не створює перешкод (при прийомі радіохвиль анте­ною), але і не забезпечує захисту від блискавок. Необхідно знайти такий ікс-елемент, який, зберігаючи здатність відсутнього провід­ника не створювати перешкод (антені), забезпечував би захист від блискавок.

Примітка:

12. Модель задачі умовна, в ній штучно виділена частина еле­ментів технічної системи. Наявність решти елементів тільки ма­ється на увазі.

13. Після кроку 1.6 потрібно обов'язково повернутися до 1.1 і перевірити логіку побудови моделі задачі. При цьому часто вияв­ляється можливим уточнити вибрану схему конфлікту, вказавши в ній ікс-елемент, наприклад, так:

14. Ікс-елемент не обов'язково повинен опинятись в якійсь новій речовинній частині системи. Ікс-елемент - це деяка зміна системи, деякий ікс взагалі. Він може дорівнювати, наприклад, змінам температури або агрегатного стану будь-якої частини систе­ми або зовнішнього середовища.

1.7. Перевірити можливість застосування системи стандар­тів до вирішення моделі задачі. Якщо задача не розв'язана, мож­на перейти до другої частини АРВЗ. Якщо задача розв'язана, мож­на перейти до сьомої частини АРВЗ, хоча і в цьому випадку реко­мендується продовжити аналіз із другої частини.

Примітка:

15. Аналіз по першій частині АРВЗ і побудова моделі суттєво прояснює задачу і в багатьох випадках дозволяє побачити стан­дартні риси в нестандартних задачах. Це відкриває можливість більш ефективного використання стандартів, ніж при застосуванні їх у вихідному формулюванні задачі.