LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 10
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

наблюдения и контроля). Функция определения координат транспортного
средства на местности обеспечивается глобальной системой специальных на-
вигационных спутников, находящихся на орбитах над Землей. Передача дан-
ных обеспечивается системами радиосвязи. Отображение ситуации обеспечи-
вается бортовым компьютером (подсистемой), а оценка ситуации и выбор
маршрута остаются за человеком (система). Что здесь главное с точки зрения
изобретения? Можно сказать, конечно, что это информация. Да, действитель-
но, это так, но все же информация является здесь только главным обрабаты-
ваемым «продуктом». Но кто обрабатывает этот «продукт»? Ответ: принципи-
ально новая организация всей совокупности взаимодействующих систем, соз-
дающая новое функциональное свойство, не имеющееся у каждой из
систем-компонентов в отдельности. Или иначе, новое функциональное свой-
ство возникло из интеграции ресурсов различных систем благодаря изобрете-
нию способа и схемы их взаимодействия. А для каждого отдельного компо-
нента это означает использование его системного ресурса, то есть того, что
именно этот компонент вносит в объединенную систему.
Пример 16. Изобретение... интереса. На многочисленных упаковках давно ста-
ли размешать лотерейные номера, анекдоты, смешные рисунки, целые сериа-
лы комиксов, календари, короткие занимательные истории, биографии зна-
менитостей, игры, рецепты особенных блюд из данного продукта, не говоря
уже об инструкциях и примерах применения изделия. Какой ресурс эксплуа-
тируется здесь? С технической точки зрения можно сказать, что ресурс сво-
бодного места на упаковке, даже ресурс краски и так далее. Но главное здесь
в чисто творческом плане— это информационный pecypc!
Пример 17. На пути к DVD. Первые магнитные накопители были применены
для построения устройств долговременной памяти в компьютерах после того,
как они прошли довольно длительный путь развития как устройства для зву-
козаписи. То есть магнитная запись была приспособлена для хранения циф-
ровой информации. Но через некоторое время произошел обратный, причем,
революционный переход, когда развивающиеся накопители цифровой инфор-
мации на лазерных (оптических) компактных дисках (CD) достигли такой
плотности записи, что на них стало возможным записывать 600—700 мегабайт
данных или 40—60 минут высококачественного звучания музыкальных произ-
ведений. Наконец, к концу XX столетия появились диски DVD с объемом ин-
формации до 20 гигабайт и с возможностью воспроизведения видеофильмов в
течение нескольких часов! То есть плотность цифровой записи/чтения ин-
формации являлась тем постоянно развиваемым ресурсом для CD, который и
привел к революционным изменениям в создании компьтерной техники, а
также аудио- и видеотехники. Это приме.ры создания различных изобретений
с применением различных физических явлений, но на основе развития и ис-
пользования одного и того же функционального ресурса. Вместе с тем следует
отметить выдающуюся роль информационного ресурса в виде новейших систем
сжатия данных (сегодня это — Motion Pictures ExperTC Group MPEG-2 для
передачи видеоизображений и ряд форматов для аудиосопровождения, напри-
мер, Dolby Digital Format, Digital Cinema Sound и другие).
Пример 18. Многопроцессорные системы. Немало патентов получено на спе-
циализированные вычислительные системы. Такие системы, как правило,
многопроцессорные, могут обладать максимальной теоретической производи-
тельностью для определенного класса задач или даже для одной задачи. Так-
же есть немало патентов на конкретные структуры универсальных многопро-
цессорных систем. Высокая производительность таких систем обусловлена
тем, что в зависимости от решаемой задачи или лаже нескольких одновре-
менно решаемых задач происходит динамическое распределение свободных
процессоров для обработки данных разных задач или даже одной задачи. Это
означает, что структура потоков данных постоянно меняется при неизменной
постоянной физической коммутации процессоров. В любом случае в процес-
се создания изобретения доминирует структурный ресурс. Следует указать
также на серьезное значение временного ресурса, так как процессоры обслу-
живают задачи в режиме разделения времени (синхронного или асинхронно-
го, динамического).
Пример 19. Что общего между кино, электролампочкой и дисплеем? После соз-
дания возможности фиксации на фотопластину видеоизображений кино ро-
дилось не скоро. Это произошло только тогда, когда было установлено, что за
счет инерционности нашего зрения последовательность снимков непрерывно-
го движения с частотой не менее 16 кадров в секунду (16 герц) при их после-
дующем вопроизведении с той же частотой и воспринимается зрением имен-
но как непрерывное движение. Так появилось кино. Кстати, электролампочки
в наших домах вспыхивают и гаснут с частотой около 50 герц, так что мы л о -
го просто не замечаем (этому способствует и то, что нить накала не успевает
остыть при смене напряжения). В компьютерных мониторах частота смены
кадров сегодня достигла 100 герц, что обеспечивает высокое качество изобра-
жения и меньшую утомляемость операторов, работающих за мониторами.
Здесь в явном виде эксплуатируется временной ресурс.

Пример 20. Коридор для самолета и спутника. В районах крупных аэропортов
диспетчеры стандартно или ситуативно устанавливают в воздушном простран-
стве так называемые «коридоры» для нескольких самолетов, готовящихся к
посадке, а также взлетающих. «Коридор» задается высотой нал местностью,
высотой и шириной самого «коридора», и курсом, то есть ориентацией «кори-
дора» и направлением полета по нему. Несколько более сложно задаются «ко-
ридоры» взлета и посадки. Похожие действия осуществляются при запуске
новых спутников или при переводе спутников на орбиты с новыми парамет-
рами. Эти операции проводятся для того, чтобы создать в пространстве непе-
ресекающиеся траектории и избежать столкновения летательных аппаратов.
Понятно, что здесь доминирует пространственный ресурс.

Пример 21. Солнцезащитные очки. Недавно были запатентованы солнцезащит-
ные очки со светопропусканием, управляемым пользователем. Для каждого
глаза имеется по два стекла, одно из которых можно вращать. Сами стекла яв-
ляются так называемыми поляризационными фильтрами. При определенном
взаимном положении стекол их векторы поляризации совпадают, и очки про-
пускают максимальный свет. Но при повороте одного из стекол векторы по-
ляризации смешаются, и светопропускание уменьшается. Еще раньше были
запатентованы солнцезащитные очки с хроматическими стеклами, «автомати-
чески» меняющими свою прозрачность в зависимости от яркости света. Здесь
очевидно используется вещественный ресурс.

Пример 22. Электростанция в каминной трубе. Действительно, в 20-х годах
ушедшего столетия французский инженер Бернард Дюбо предложил идею
электростанции, турбина которой работает в высокой трубе от потока восхо-
дящего теплого воздуха. Через 50 лет известный германский инженер Йорк
Шляйх из Штутгарта, разработчик ряда оригинальных мостов, градирен и
крыши Олимпийского стадиона в Мюнхене, развил и экспериментально под-
твердил эту идею 10-летней работой первой такой электростанции в Испании.
В основу электростанции положены два хорошо знакомых всем эффекта: пар-
никовый и каминный (рис. 8.5).

Огромный «парник» со стеклянной крышей, например, площадью около
квадратного километра, нагревается солнцем. Горячий воздух из "парника"
устремляется в трубу высотой в несколько сотен метров, установленную в
центре «парника», и вращает турбину генератора тока, встроенную в эту "ка-
минную» трубу. Чтобы станция работала и ночью, в «парнике» размещена
замкнутая теплонакопительная система из труб, заполненных водой. Теплый
воздух от этих труб и будет вращать турбину генератора ночью.
В этой идее, как и во всяком большом инженерном замысле, работают, ко-
нечно, все виды ресурсов. Но первым среди равных является энергетический
ресурс системы. Действительно, суть идеи составляет использование энергии
солнечных лучей, падающих на Землю, затем энергии восходящего нагретого
воздуха и. наконец, преобразование механической энергии вращения турбины
в электрическую.
Все упомянутые в примерах ресурсы можно разделить на две группы (рис. 8.6).
Система-технические ресурсы являются как бы абстрактными, подразумевае-
мыми, как модель. Физико-технические ресурсы присутствуют в системе более
наглядно в виде временных параметров ее работы, геометрических форм, кон-
кретных материалов и применяемых видов энергии. Что бы ни изобреталось с
доминированием того или иного системо-технического ресурса, практическая
реализация идеи всегда осуществляется на основе изменения физико-техниче-
ских ресурсов. Идея становится реальностью только в материале.




Несмотря на условность введенного разделения ресурсов на виды и группы,
это весьма полезная дифференциация, которая помогает выделить домини-
рующие аспекты проблемы и решения. Так, при исследовании проблемы
нужно стремиться понять, какой именно ресурс является причиной конфлик-
та, или какого ресурса, возможно, не хватает в системе и почему. Возможно,
что ресурс исчерпан, а может быть, плохо и неэффективно используется. Рас-
смотренные выше виды ресурсов представлены в классификационной таблице
на рис. 8.7.




Определенную осторожность и практичность следует проявлять при необхо-
димости введения в решение новых ресурсов. Лучшее решение для действую-
щих систем состоит в минимальных изменениях. Поэтому в ТРИЗ были выра-
ботаны некоторые практические рекомендации, представленные в таблице на
рис. 8.8. Всегда предпочтительнее выбирать ресурс со свойством, соответст-
вующим первому (крайнему слева) значению.
И в заключение этого раздела приведем небольшие учебные задачи на прямое
применение ресурсов из архива классической ТРИЗ.
Пример 23. Как увидеть сквозняки в здании. В больших строящихся и постро-
енных зданиях (склады, заводские цеха) иногда возникают сильные сквозняки
из-за соединения потоков воздуха, проникающих через недостроенные про-
емы в стенах или через недостаточные уплотнения в вентиляционных систе-
мах, трубопроводах и в других местах. Для того, чтобы точнее и быстрее опре-
делить источники и пути сквозняков, предложено использовать... мыльные
пузыри, генерируемые специальной несложной установкой. Тысячи летящих
шариков делают сквознячные потоки видимыми! Использованы: веществен-
ный ресурс — мыльная пленка служит достаточно прочной оболочкой для на-
ходящегося в ней воздуха; энергетический ресурс — более теплый воздух в
мыльном шарике создает подъемную силу.
Пример 24. Кокосовые пальмы. Для того, чтобы забраться на 20-метровую или
еще более высокую кокосовую пальму, требуются немалая сноровка и опыт.
Возиться с веревками и лестницами неудобно. Вот если бы каждая пальма са-
ма имела ступеньки наподобие лестницы! Во многих регионах, добывающих
кокосовый орех, на растущих новых пальмах делают небольшие зарубки, ко-
торые пальме не вредят. Когда пальма вырастает, на ней и получается готовая
лестница! Предусмотрительные добытчики использовали ресурс времени (лест-
ница сама росла вместе по мере роста пальмы!) и, разумеется, ресурс про-
странства (форма ступенек на стволе пальмы).
Пример 25. Лампочка для Лунохода. Рассказывают, что для прожектора перво-
го самоходного аппарата на Луне, называемого Луноходом, в конструктор-
ском бюро под Москвой никак не могли подобрать прочный материал для за-
щитного стекла. Зная, что на Луне практически идеальный вакуум, из фары
прожектора откачивали воздух, но фара не выдерживала атомосферного дав-
ления и взрывалась. Если же в фару вводили инертный газ, тогда фара взры-
валась в вакууме. Так продолжалось до тех пор, пока кто-то не обратил вни-
мание на то, что нить накала фары не требует защиты на Луне, так как там
есть тот самый вакуум, который и требуется для нормального горения нити
накала! А стеклянная оболочка нужна только для защиты нити от механиче-
ских повреждений и для фокусировки света. Изобретательный сотрудник ис-
пользовал готовый вещественный ресурс космического вакуума на Луне (веще-
ство, которого нет!).
Пример 26. Вода в воде. Во многих странах Африки и Аравийского полуостро-
ва острой проблемой является добыча и хранение пресной воды, в том числе
собираемой во время дождей. Требуемые для этого хранилища могли бы пред-
ставлять собой огромные строения, требующие к тому же охлаждения. Швед-
ский инженер Карл Дункерс предложил хранить воду... в море! Для этого он
предложил создать в море плавающие хранилища в виде гигантских цилинд-
ров без дна и крышки, поддерживаемых на плаву с помощью понтонов. В эти
понтоны пресная вода могла бы попадать прямо во время дождя и оставаться
там до откачки с помощью береговых насосов. Такие хранилища можно
транспортировать на тысячи километров, так как — и это самое главное —
пресная вода, обладая меньшей плотностью, сама будет оставаться над мор-
ской водой и не смешиваться с ней! В развитие этой идеи можно добавить
лишь, что такое хранилище, снабженное крышкой, могло бы путешествовать,
например, до Антарктиды и обратно. В Антарктиде само хранилище могло бы
захватывать небольшой пресноводный айсберг и транспортировать его в жар-
кие широты. Во время транспортировки айсберг служил бы указанной выше
крышкой и постепенно таял до полного заполнения хранилища пресной во-
дой. В этих идеях доминирующим ресурсом является вещественный и, в зна-
чительной мере, энергетический (использование все того же закона Архимеда,
по которому пресная вода сама должна плавать поверх морской воды, не
опускаясь вниз и не смешиваясь с соленой водой!).
Характерным для создания идей в примерах 15—26 является использование
тех или иных доминирующих ресурсов. Поэтому нередко для решения про-
блемы достаточно правильно выделить конфликтующий или недостаточный
ресурс, чтобы усилить именно его и уже только за счет этого получить ориги-
нальное решение.
Однако более сложные проблемы требуют и более глубокого исследования и
трансформаций, сразу существенно затрагивающих несколько ресурсов. Здесь
не обойтись без исследования противоречий, без применения ТРИЗ-моделей
трансформации и без знания физико-технических эффектов.
9.1.1. Понятие противоречия. Великий Гете проницательно заметил: говорят,
что истина лежит между крайними мнениями... нет, между крайностями ле-
ж и т проблема!
Многие философы и многие исследователи методов творчества замечали, что
противоречие есть суть проблемы, но никто до Г. Альтшуллера не превратил
это понятие в универсальный ключ для раскрытия и разрешения самой про-
блемы! Только в ТРИЗ с 1956 года противоречие начало «работать» как фун-
даментальная модель, открывающая весь процесс решения проблемы. Только
в ТРИЗ в дальнейшем противоречие стало конструктивной моделью, осна-
щенной инструментами для трансформации этой модели с целью устранения
самого противоречия.
Изобрести означает устранить противоречие!
Существует немало возможностей для определения и представления моделей
противоречий. Однако здесь мы представим только те определения, которые в
большей мере соответствуют основам классической ТРИЗ. Хотя в других, рас-
ширенных курсах, мы рассматриваем и другие как производные, так и ориги-
нальные модели.
Противоречие — модель системного конфликта, отражающая несовместимые
требования к функциональным свойствам конфликтно-взаимодействующих ком-
понентов.
Бинарная модель противоречия (упрощенно, бинарная модель или бинарное про-
тиворечие — рис. 9.1) моделирует конфликт несовместимости только между
двумя факторами (свойствами).
Композиция бинарных моделей — совокупность взаимосвязанных бинарных про-
тиворечий, построенная для описания многофакторного конфликта.
Любые запутанные многофакторные конфликты можно представить в виде
композиции бинарных моделей. А затем находить главное, ключевое бинар-
ное противоречие, решение которого является необходимым условием разре-
шения многофакторной модели.
Можно выделить два важнейших случая несовместимости:
1) один из факторов соответствует и содействует главной полезной функции
системы (позитивный фактор или плюс-фактор), другой фактор не соот-
ветствует и противодействует этой функции (негативный фактор или ми-
нус-фактор);
2) оба фактора являются позитивными, но мешают реализации друг друга,
так как конфликтуют из-за какого-то ресурса, в котором они оба нужда-
ются, но не могут одновременно или в нужном объеме использовать этот
ресурс.
Решение противоречия означает устранение имеющейся несовместимости.
Именно несовместимость, кажущаяся или реальная (физически обусловлен-
ная) и ведущая к снижению эффективности функционирования системы пли
вовсе к невозможности реализации главной полезной функции, отражается в
противоречии.
Если имеющаяся несовместимость не может быть устранена очевидным спо-
собом, это делает ситуацию проблемной, сложной для разрешения (см.
рис. 7.4 и 7.5). Решение проблемы требует в таких ситуациях реализации не-
тривиальных трансформаций, часто поражающих неожиданностью идеи и
дающих совершенно ошеломляющий эффект.
Действительно, легко ли представить себе дом, всплывающий при наводне-
нии? Или замороженную ликерную бутылочку, обтекаемую горячим шокола-
дом? Или даже лед, уложенный вокруг основания пальмы?!
Самолеты с вертикальным взлетом прошли через сотни аварий, прежде чем
стала ясна неприемлемость (более того — ненужность!) вертикальной ориента-
ции корпуса самолета. Впустую растрачены финансовые, материальные и ин-
теллектуальные ресурсы. А как оценить гибель людей? Исходное администра-
тивно-стратегическое представление об обязательной вертикальной ориента-
ции корпуса самолета оказалось примитивной ошибкой! Технически было
проще и эффективнее реализовать самолет с нормальной горизонтальной
ориентацией корпуса, но с введением в конструкцию динамизации. Динамиза-
ция устраняла исходное противоречие! Это нужно было закладывать в концеп-
цию самолета до проектирования! На стратегическом уровне создания поной
технической функции! Это означает, что и административно-стратегическое
решение нужно было принимать на основе перевода проблемы на тактиче-
ско-технический и оперативно-физический уровни.
Насчитывается на так уж много видов противоречий, например, технико-эко-
номические (техническое свойство — стоимость), технико-технологические
(техническая свойство — сложность производства), технические (несовмести-
мость функций), физические (несовместимость состояний одного свойства) и
некоторые другие или комбинации из указанных. Первые два вида, как пра-
вило, имеют характер административных противоречий. Для их решения нуж-
но переводить противоречия на уровень технических или физических, на ко-
торые и ориентирован инструментарий классической ТРИЗ.
Полезно учитывать некоторые особенности образования противоречий
(рис. 9.1). Так, для каждого противоречия могут быть построены инверсная мо-
дель или альтернативные варианты, более или менее близкие по значению
факторов к исходному (прямому) противоречию. Конструктивные альтерна-
тивные варианты возникают, когда конфликтуют несколько свойств объекта.
Это явление можно использовать для комбинирования приемов, ориентиро-
ванных для решения отдельных альтернативных противоречий (см. например,
раздел 9.4. Интеграции альтернативных противоречий — метод CICO). Альтер-
нативные варианты возникают часто из-за различного описания одних и тех
же конфликтующих свойств разными специалистами. Это иногда оказывается
причиной непонимания и дискуссий в команде, решающей одну и ту же про-
блему. Последующее применение А-Матрицы или таблицы фундаментальных
трансформаций помогает сократить вариабельность моделей.
Модели противоречий могут включать свойства разных системных уровней.
Например, оба свойства могут быть одного уровня, или одно свойство может
быть физико-техническим, а другое — системо-техническим. Для ориентации
можно использовать таблицу видов ресурсов (рис. 8.7).




Мы переходим к более подробному рассмотрению моделей противоречий с
учетом следующих двух замечаний:
1) точная формулировка противоречия является непростой операцией и тре-
бует немалого опыта и, разумеется, необходимых профессиональных зна-
ний. От того, как именно сформулировано противоречие, что оно отража-
ет, зависит весь дальнейший ход решения проблемы;
2) противоречия разных видов могут быть представлены иерархически в виде
«матрешки противоречий»: в любом административном противоречии содер-
жится техническое противоречие, а в техническом — физическое.

9.1.2. Техническое противоречие. Явно сформулированные модели технических
противоречий Вы уже встречали при реинвентинге в примерах 4, 6, 13 и 14.
Полезно посмотреть их сейчас снова, чтобы более уверенно и с полным пони-
манием акцептировать следующее определение:
Техническое противоречие — бинарная модель, отражающая несовместимые
требования к различным функциональным свойствам компонента или нескольких
конфликтно-взаимодействующих компонентов.
Пример 4 (дополнение). Действительно, здесь имело место следующее исход-
ное противоречие (рис. 9.3):




При создании решения сначала действовала сильнейшая негативная психоло-
гическая инерция, не позволившая ввести динамизацию в конструкцию само-
лета. Считалось, что самолет нельзя изменять, а вот его ориентацию при стар-
те и посадке — можно. И что реактивный самолет с вертикальным стартом и
посадкой и должен взлетать носом вверх, а садиться на хвост! Только спустя
много лет были признаны доминирующая значимость хорошего контроля и
управления самолетом и возможность обеспечения горизонтальной ориента-
ции корпуса самолета! Продолжая учебный реинвентинг, устанавливаем, что
целевым плюс-фактором должно стать удобное управление самолетом (систе-
мо-технический ресурс), а ориентация корпуса самолета (физико-техниче-
ский ресурс) становится проблемным минус-фактором. То есть мы переходим
к инверсному противоречию (рис. 9.4):
Редукция инверсной исходной модели на основании А-Матрицы дает следую-
щую модель противоречия (рис. 9.5):




А-Матрица рекомендует рассмотреть следующие приемы: 04 Замена механиче-
ской среды; 07 Динамизация; 14 Использование пневмо- и гидроконструкций и
15 Отброс и регенерация частей.
Как Вы уже видели, именно прием 07 Динамизация и привел в конце концов к
решению проблемы. Следует отметить, что были попытки применения и
приема 15 Отброс и регенерация частей — установка сбрасываемых ускоряю-
щих двигателей для старта.
Пример 27. Тренажер-стойка в фитнес-центре (начало). Диагностика показыва-
ет, что в фитнес-центре находится немало специализированных тренажеров.
Каждый из них занимает отдельное место. Особенно, тренажеры для упраж-
нений лежа. Тренажеры для упражнений стоя требуют меньше места. В целом
площадь желательно экономить, чтобы больше посетителей могло трениро-
ваться. Отдельный тренажер можно рассматривать как главный элемент опе-
ративной зоны, а потом, по возможности, идею решения перенести на другие
тренажеры. Можно сформулировать исходное техническое противоречие: кон-
струкция тренажера должна обеспечивать тренировку нескольких посетителей
(плюс-фактор), но при этом значительно увеличивается занимаемая площадь
(минус-фактор).
Пример 28. Виброударное забивание сваи (начало). Диагностика показывает,
что ударное забивание свай (пример 14 с продолжениями) все же дает боль-
шой процент брака и не позволяет достичь более высокой производительно-
сти. Предлагается расширить объем оперативной зоны до объема всей сваи и
рассмотреть другие возможные способы создания рабочего движения сваи.
Здесь явно присутствует конфликт между системными и физическими свойст-
вами, который можно представить в виде технического противоречия: движе-
ние сваи нужно ускорить, но при этом увеличивается влияние разрушающих
вредных факторов и уменьшается надежность операции.
Пример 29. Вывод группы спутников на точные орбиты (начало). На этапе Диаг-
ностика было установлено, что вывод группы спутников на точные орбиты
или их расстановку на одной орбите на определенных расстояних один за дру-
гим трудно обеспечить при ракетной транспортировке. Это отражается в сле-
дующем техническом противоречии: вывод группы спутников ракетой с за-
данной точностью требует создания чрезвычайно сложных систем запуска и
управления.
Пример 30. Лекционная доска (начало). Диагностика процесса чтения лекции с
применением традиционной доски с мелом показывает, что этот процесс
обеспечивает возможность создания произвольных изображений и прост в реа-
лизации, но имеет невысокую производительность, особенно, при необходимо-
сти показать готовые сложные иллюстрации из каких-либо книг или из баз
данных CAD. Кроме того, такой подход неудобен для перенесения информа-
ции с лекционной доски в компьютер, например, для проведения интер-
нет-лекций. Приходится использовать телевизионную считывающую камеру и
передавать изображение с доски, после чего учащиеся перерисовывают картин-
ки с экранов телевизоров или компьютерных мониторов. Изображение снима-
ется и передается в аналоговой форме, то есть попросту идет аналоговая по-
кадровая съемка всей доски.
Учитывая многофакторный характер задачи, можно сформулировать несколь-
ко альтернативных технических противоречий, взаимнодополняющих друг
друга. Итак, рисование на доске имеет следующие позитивные свойства: про-
стота конструкции и возможность изображения любых рисунков. Недостатки:
низкая производительность рисования, особенно при вводе сложных рисунков.

<< Пред. стр.

страница 10
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign