LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 15
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

щены навесом в виде горизонтального диска с отверстием в центре (рис. 10.9).
Диск удерживается вантами на 18 стальных мачтах почти на 50-метровой вы-
соте. При проектировании необходимо было принять меры, чтобы шум со
стадиона не мешал жителям ближайших кварталов. Модель функционального
взаимодействия компонентов имеет следующий вид (рис. 10.10). Действитель-
но, навес А защищает зрителей В от непогоды и солнца, но шум с трибун от-
ражается навесом А и распространяется на соседние кварталы С.




Реинвентинг показывает, что модель по рис. 10.10 как бы состоит из моделей
1 и 5, поэтому можно начинать со стандарта S1, например, введение добавок
по рекомендациям S1.2 и S1.5. Контрольное решение: для поглощения звуков
в отделке внутренней части диска используется минеральная вата.
Пример 58. Бетонные конструкции. Здесь мы рассмотрим несколько различных
изобретений, в основе которых лежат различные способы введения «добавок».
Более того, сами «добавки» не имеют между собой ничего общего. Именно
это и показывает универсальный характер моделей ТРИЗ и возможность их
широкого применения практически в любой отрасли. ТРИЗ-модели — это
модели мышления, именно изобретательного мышления, а не модели специ-
альных профессиональных знаний или процессов каких-то промышленных
технологий. Модели ТРИЗ имеют междисциплинарный и межотраслевой ха-
рактер. Это модели, полученные из изобретений, и для создания новых изо-
бретений. Это полезные модели для постоянного применения в инженерной
проектной или управленческой практике.
Связь четырех изобретений и их комбинаций будет легче понять из схемы
(рис. 10.11). В этих нескольких примерах содержатся те или иные рекоменда-
ции из всех пяти компакт-стандартов.
Бетон с диоксидом углерода. Бетонные шпалы на японских сверхскоростных
железнодорожных линиях выдерживают лишь около трех лет, после чего их
нужно менять. Понятно, какой значительный экономический эффект способ-
но дать удлинение срока службы бетонных изделий.
Прочность бетона в естественных условиях растет со временем из-за реагиро-
вания с диоксидом углерода (углекислым газом), содержащимся в воздухе, в
результате чего бетон превращается в известняк. Но этот процесс длится ты-
сячелетия! Так что детали под нагрузкой успевают быстро разрушиться. Бетон
для шпал имеет очень маленькие поры. Он не набирает быстро своей прочно-
сти потому, что образующаяся при реакции с первыми порциями диоксида
углерода вода заполняет поры и закрывает доступ новых порций газа в толщу
изделия. Для ускорения этого процесса изделия помещали в камеры с повы-
шенным давлением, но это мало помогло.
В 1994 году американский инженер Р.Джонс изобрел способ упрочнения бе-
тона с помощью так называемого сверхкритического диоксида углерода, полу-
чаемого при давлении выше 73 атмосфер и при температуре свыше 31 °С.
В этих условиях диоксид углерода становится жидкостью с высокой прони-
кающей способностью и полностью пропитывает изделие. Тысячелетнее уп-
рочнение бетона стало возможным за несколько минут!
Прочность такого бетона возрастает вдвое! В новом способе упрочнения бето-
на обнаруживаются два сильнейших сверхэффекта. Во-первых, в изделиях,
полученных по новому способу, исключается ржавление стальной арматуры
внутри изделий, что часто становится причиной недопустимого снижения
прочности конструкций. Во-вторых, получен замечательный экологический
эффект, настоящее обращение вреда в пользу (см. рис. 8.8 с рекомендациями
по выбору ресурсов). Цемент, входящий в состав бетона, делают из карбонат-
ных пород, обжигая их в цементных печах. При этом в атмосферу выбрасыва-
ется огромное количество углекислого газа как из обжигаемых горных пород,
так и от сжигаемого ископаемого топлива. Новый процесс упрочнения бетона
поглощает много диоксида углерода и тем самым значительно компенсирует
вред, наносимый природе.
Реинвентинг показывает, какие стандартные рекомендации и каким образом
фактически присутствуют здесь:
S1.4 — дополнительное вещество может быть производным от веществ, уже
имеющихся в системе: изменению подвергался уже применявшийся ранее ди-
оксид углерода;
SI.8 — вводят обычную добавку, но располагают ее концентрированно: измене-
ние состояло в многократном увеличении концентрации обычной добавки;
S1.11 — вещество получают изменением агрегатного состояния части объекта
или внешней среды: увеличение концентрации достигнуто изменением агрегат-
ного состояния применявшейся ранее добавки: газ диоксид углерода был пе-
реведен в жидкое состояние;
S2.1 — превратить часть объекта в управляемую систему: сверхкритический
диоксид углерода обладает гораздо более управляемыми свойствами, чем газо-
образный;
S2.4 — использован фазовый переход вещества;
S4.2 — ускорить развитие связей между частями системы: увеличена интен-
сивность воздействия диоксида углерода на бетон.
Цель этого примера состоит в том, чтобы Вы могли проследить формирова-
ние идеи решения и понять принцип, с помощью которого и Вы, будучи спе-
циалистом в своей отрасли, можете изучать и подбирать эффективные стан-
дартные рекомендации для своих задач. Главное состоит в том, чтобы подбор
рекомендаций осуществлялся на основании содержания проблемы, а не путем
сплошного просмотра стандартов, хотя и это в крайнем случае возможно.
В любом варианте полезен следующий совет: просматривать рекомендации
надо так, чтобы было время понять и интерпретировать их применительно к
условиям решаемой задачи.
Пористый бетон. Широкое распространение в строительстве имеет так назы-
ваемый пористый бетон с размерами воздушных пор диаметром до 3 мм.
Поры могут занимать до 90 % объема материала. Поробетон обладает многи-
ми достоинствами: малый вес, отличные теплозащитные свойства с одновре-
менной паро- и воздухопроницаемостью (сравнимыми с бревенчатыми конст-
рукциями), негорючесть и нетоксичность, возможность свободно забивать в
него гвозди, пилить и сверлить. Но производство такого бетона требует доро-
гостоящего оборудования (автоклавы, пеногенераторы. помольные агрегаты)
и больших энергозатрат. К тому же поры имеют большой разброс размеров и
недостаточно равномерно распределяются в объеме изделия.
Институт бетона и железобетона в Москве (Россия) разработал технологию на
основе специальных химических добавок, которые создают поры определен-
ного размера, равномерно распределенные в объеме изделия без применения
указанного сложного и энергоемкого оборудования.
В учебных целях здесь достаточно определить, какие стандарты присутствуют
в этом изобретении. Прежде всего отметим, что само по себе введение пор в
вещество есть реализация стандарта S1.5. Далее, ключевую роль здесь сыграл
стандарт S1.10 — вещество вводят в химическом соединении, из которого оно
выделяется в нужное время. Но не менее важно обратить внимание на стандарт
S5.3 — использовать возможность реализации функций системы на микроуровне
(на уровне вещества или/и полей): здесь мы имеем пример мощного свертыва-
ния системы — исключено дорогостоящее, энергоемкое и неэффективное
оборудование!
Гибкий бетон. Тот же институт в Москве разработал технологию производства
железобетонных... гибких плит! Они пригодны для формирования криволи-
нейных поверхностей, в том числе для наружных стен, при лом между гиб-
кой плитой и основной стеной может закладываться тепло- и гидроизолирую-
щая прослойка.
Обычная железобетонная плита негибкая из-за жесткой арматуры, для кото-
рой используются стальные стержни. Фактически, в такой задаче целью явля-
ется повышение функциональных возможностей объекта (развертывание по
стандарту S4.3), использование возможности распределения несовместимых
свойств между всей системой, наделяемой свойством гибкости, и частью этой
системы (поверхностью изделия), наделяемой антисвойством — твердостью
(свертывание по стандарту S5.2) и превращение части объекта (вещества) в
управляемую систему — введение особой арматуры и способа ее получения
(повышение управляемости по стандарту S2.1).
Гибкость плит достигается тем, что в качестве арматуры используются предва-
рительно натянутые высокопрочные стальные канаты, а процесс получения го-
товой пластины включает дополнительное уплотнение смеси и специальную
многочасовую термовлажностную обработку. В итоге по новой технологии
получают легкие и прочные плиты толщиной 3—6 см при ширине до 3 м и
длине в 12, 18 и 24 метра (рис. 10.12)!




Бетон с датчиками напряжения. Для испытания строительных конструкций
создают специальные образцы железобетонных изделий. Для измерения внут-
ренних напряжений в конструкции применяется сеть тензометрических дат-
чиков, закладываемых вместе с арматурой в бетонную массу при изготовле-
нии опытных образцов. Здесь прямо использован стандарт S3.4 — использо-
вать возможность введения добавок в уже имеющиеся вещества (включая
внешюю среду) и/или на поверхность объекта для получения легко обнаруживае-
мого (измеряемого) поля, по которому молено судить о состоянии наблюдаемого
объекта. Такое же решение может быть применено в реальных строениях
(стены и фундаменты высокоточных производств, строения в сейсмически
опасных регионах, мосты, высотные здания и телерадиокоммуникационные
башни) для постоянного наблюдения за их деформациями
Комбинирование идей. Хорошее решение влечет за собой обычно целую серию
новых идей (см. также раздел 17.2 Развитие решения). Так. например, для раз-
вития идеи обработки бетона сверхтекучим диоксидом углерода были предло-
жены следующие продолжения.
Краска плохо проникает в поры плотного бетона и плохо защищает конструк-
цию от проникновения влаги. Если же при производстве строительных конст-
рукций окрашенное изделие обрабатывается сверхтекучим диоксидом углеро-
да, то краска плотно заполняет мельчайшие наружные поры и даже проникает
достаточно глубоко под поверхность изделия. Последний результат образует
сверхэффект: возрастает долговечность самой краски. Здесь присутствуют
стандарты Sl.l, S1.2, S1.8, S2.1, S4.1, S5.3. Рассмотрите их совместно приме-
нительно к этому примеру.
Эти же стандарты работают в следующей комбинированной идее: вносить в
бетон с помощью сверхтекучего диоксида углерода хорошо растворимые в нем
вещества, например, полимеры. В результате бетон приобретает свойство уп-
ругости, что может быть полезным для создания дорожных покрытий.
Жидкий диоксид углерода достаточно устойчив, что позволяет применять его
для обработки поверхностей уже существующих строений. С его помощью
можно обеспечить высококачественную окраску гибких бетонных пластин
большого размера. Это сделает строения более устойчивыми к воздействию
кислотных дождей и естественных атмосферных явлений.
В заключение можно сделать некоторые дополнительные выводы. Несмотря
на кажущуюся простоту, а иногда и тривиальность рекомендаций, заключен-
ных в формулировках стандартов, надо иметь в виду, что они все же являются
моделями достаточно сильных изобретений, и что их выбор для конкретного
применения может дать искомый эффект без построения более сложных мо-
делей. Еще более сильные результаты могут быть получены при совместном
применении стандартов с законами и линиями системного развития. И по-
следнее: модели не заменяют профессиональных знаний, а помогают структу-
рировать проблемную ситуацию и наметить направление решения.
На практике встречается немало случаев, когда сама формулировка противо-
речия почти прямо подсказывает идею решения. Поскольку инженеры, не
знакомые с ТРИЗ, не используют модели противоречий в том виде, в котором
это предлагает ТРИЗ, постольку они заранее лишены возможности быстро
находить простые и эффективные решения во многих таких стандартных си-
туациях. Напротив, систематическое применение ТРИЗ-моделей обеспечивает
высокую направленность и дисциплину решения проблем, умение видеть ре-
альные возможности или ограничения на генерирование решений.

Особенно наглядно это можно показать именно на простых примерах, реше-
ние которых без ТРИЗ-моделирования также потребовало когда-то немалого
времени или было приятной случайной находкой. К числу таких примеров от-
носятся ситуации, в которых совместное рассмотрение инверсных противоре-
чий почти прямо подсказывает идею решения. Это особенно свойственно мо-
делям, инверсным по способу выполнения основной операции, непосредст-
венно ведущей к реализации главной полезной функции объекта.
На основе подобных примеров в 1987 году автором настоящего учебника был
сформулирован Метод интеграции инверсных технических противоречий. Суть
его сводится к следующему:
• построить прямое и инверсное технические противоречия;
• построить интегрированную модель, в которой соединены вместе аль-
тернативные описания функциональных действий экторов и из взаим-
но-инверсных моделей взяты только позитивные свойства (плюс-фак-
торы).
Посмотрите еще раз определения противоречий в разделе 9.1 Противоречия, в
частности по рис. 11.1 Обобщенная графическая форма представления бинарных
противоречии.
Пример 59. Виноградная лоза (решение с помощью интеграции инверсных техни-
ческих противоречий). В этом примере имеется одна интереснейшая возмож-
ность решить задачу уже при построении моделей противоречий на этапе Ре-
дукция. Рассмотрим эту возможность, начиная с записи инверсных противо-
речий (рис. 11.1).
Чтобы выйти на решающую модель-подсказку, достаточно соединить вместе
(конъюнктивно) инверсные функции-действия и плюс-факторы из моделей
11.1,а и 11.1,b: «укладка лозы на землю» и «оставление лозы на шпалерах» дает
«потери лозы (малы)» и «потери времени и затраты труда (отсутствуют)» —
низкую трудоемкость укладки.
Так как укладка лозы на землю является обязательной функцией, то целью
могло быть лишь снижение трудоемкости этой операции. Поэтому и введена
динамизация в конструкцию шпалеры. Обратите внимание, что при пом
удовлетворено и основное действие по инверсной модели — оставлять лозу на
шпалерах, но на лежащих шпалерах!
Пример 60. Нагрев кремниевой пластины. В одной из операций кремниевую
пластину нагревали термоизлучателем, протянутым над пластиной в виде уз-
кой прямой планки. В этой планке находился нагревательный элемент в виде
плотно навитой спирали. Проблема заключалась в том, что в центральной
части под нагревающей планкой температура устанавливалась выше, чем по
краям. Это приводило к тепловой деформации пластин. Что и как было и изме-
нено позднее в этой системе?
Будем считать, что этап Диагностика описан в постановке задачи. Дополним
исходную информацию рисунком (рис. 11.2). Приступая к Редукции, построим
модели противоречия.
Техническое противоречие: нормальное тепловое поле (спирали-индуктора)
нагревает пластину (рецептор), но создает перегрев в центре пластины. Ин-
версное противоречие: слабое тепловое поле (спирали) не перегревает центр
пластины, но не нагревает достаточно ее края.
Обратим внимание на два момента: первый — по ТРИЗ нужно изменять ин-
дуктор, второй — наличие четкого описания альтернативных процессов. Это
наводит на мысль применить для решения задачи Метод интеграции техниче-
ских противоречий. Переходя на этап Трансформация запишем интегрирован-
ную модель, заимствовав из обоих противоречий лучшие аспекты: нормальное
тепловое поле хорошо нагревает края пластины, а слабое тепловое ноле хорошо
нагревает центр пластины. Не кажется ли Вам, что от такой «полсказки» оста-
ется только один небольшой творческий шаг к идее технического решения?
Сделаем этот шаг: чтобы тепловое поле над центром пластины стало слабее,
увеличим в этом месте шаг нагревательной спирали! Нарисуйте четкий эскиз
самостоятельно.




В качестве контр-примера обратим внимание на то, почему интеграция тех-
нических противоречий в примере 13 (и многих подобных) не лает нужного
эффекта. Подсказку идеи решения почти невозможно увидеть из-за того, что
альтернативные действия не имеют явного функционального описания, не
показывают, как именно убираются (или не убираются!) осколки (рис. 11.3)
Здесь присутствует простое отрицание основного действия.




Самыми известными, и, пожалуй, самыми популярными ТРИЗ-инструмента-
ми являются «приемы». Расмотренные до этой главы примеры уже дали, не-
сомненно, определенное представление об этих инструментах. Теперь нам
предстоит закрепить основные правила и уточнить некоторые особенности
применения приемов.
Разумеется, далеко не все задачи сдаются на этапе Диагностика или Редукция,
как это мы видели в предыдущем разделе 11.1. И тогда начинается поиск спо-
соба устранения выявленного системного противоречия, точнее, — устране-
ния условий, вызывающих это противоречие.
Здесь уже нет «единственной» цепи логических операций. Здесь при-
ходится искать. Но можно ли в таком случае говорить о научном ме-
тоде? Да, можно.

Во-первых, модели строго направляют поиски: специалист ищет не какую-то
«озаряющую» идею, а способ изменения конкретных условий, которые вызвали
системное противоречие. Специалист знает, что ему нужно, и ищет только,
как это сделать.
И моделями искомого решения являются приемы, известные в технике, но не
известные применительно к данной задаче (или к данной отрасли техники).
Магической формулы нет, но есть приемы, достаточные для большинства
случаев.
Во-вторых, поиски ведутся по определенной рациональной схеме, прежде всего
по Мета-АРИЗ (или Мини-АРИЗ). Каждая техническая задача по-своему ин-
дивидуальна. В каждой задаче есть что-то свое неповторимое. Анализ дает
возможность пробиться к главному — к системному противоречию и его причи-
нам. И положение сразу меняется.
Повторим еще раз формулировку одного из важнейших открытий Генриха
Альтшуллера, выделив слова самого автора ТРИЗ:




Однако впервые это открытие было реализовано в полной мере только с по-
явлением в 1971 году известной матрицы приемов Генриха Альшуллера (при-
ложение 3 А-Матрица выбора приемов). А в Алгоритме изобретения образца
1961 года, например, ещё не было деления противоречий на виды и был лишь
небольшой список приемов, напоминающий список контрольных вопросов из
брэйнсторминга! Этот список вырос к 1971 году до 40 приемов (приложение 4
Каталог А-Приемы)!
В АРИЗ образца 1961 года рекомендовался просмотр всех накопленных к тому
времени приемов от «простых», часто употребляемых в реальных изобретени-
ях, к «сложным», сравнительно редко встречающимся на практике. В каталоге
приемы упорядочены автором учебника по частоте их применения в А-Матри-
це. Так, наиболее часто встречается прием 01, затем 02 и так далее. В опреде-
ленной степени это является оценкой частоты применения этих приемов на
практике. Вместе с подприемами в каталоге содержится более 100 конструк-
тивных рекомендаций! Конечно, для их выбора нужен определенный опыт.
Поэтому А-Матрица выбора приемов оказалась исключительно удобным ин-
струментом, особенно для начинающих осваивать ТРИЗ. Типовые приемы —
инструменты в творческой мастерской инженера. А в хорошей мастерской ин-
струменты никогда не лежат как попало. А-Матрица служит первым навига-
тором для перехода от противоречия к приемам на этапе Трансформация.
Переход осуществляется следующим образом:
1) построить техническое противоречие, исходя из условий проблемной си-
туации;
2) для позитивного свойства противоречия подобрать из А-Матрицы
плюс-фактор, в наибольшей мере соответствующий физико-техническому
содержанию позитивного свойства;
3) подобрать минус-фактор из А-Матрицы по аналогии с пунктом 2;
4) из ячейки А-Матрицы, находящейся на пересечении строки, определяе-
мой плюс-фактором, и столбца, определяемого минус-фактором, выпи-
сать номера приемов из А-Каталога;
5) рассмотреть возможности интерпретации приемов из А-Каталога приме-
нительно к условиям решаемой задачи с целью устранить имеющееся про-
тиворечие.
Примечание к пункту 1: избегать при начальном определении конфликтующих
факторов в модели противоречия использовать названия входов А-Матрицы!
Это может привести к неверной модели противоречия из-за искажения ее фи-
зического содержания.
Примечание к пунктам 2 и 3: при наличии нескольких плюс- и минус-факто-
ров (входов в А-Матрицу), близких к позитивному и негативному факторам в
модели технического противоречия, полезно использовать также и эти факто-
ры для выбора из А-Каталога дополнительного количества приемов. В этом
случае можно также воспользоваться методом интеграции альтернативных
технических противоречий «CICO» (раздел 11.4).
Для квалифицированных специалистов, основательно работающих с ресурса-
ми, полезно отметить, что входы А-Матрицы реструктурированы автором в
две группы: системо-технические факторы с 01-го по 14-й и физико-техниче-
ские факторы с 15-го по 39-й.




«Чаще всего изобретатель применяет два или три хорошо освоенных приема.
У наиболее методичных изобретателей эксплуатируются пять — семь прие-
мов. ТРИЗ увеличивает творческий арсенал, включая в него десятки приемов,
составляющих в совокупности рациональную схему решения задач...
Необходимо подчеркнуть, что приемы устранения противоречий сформулиро-
ваны в обшем виде. Они подобны готовому платью: их надо подгонять, учи-
64
тывая индивидуальные особенности задачи ».
Итак, рассмотрим особенности применения А-Приемов — от «простых» к
более сложным и к группам приемов.
Пример 61. Тушение пожаров на нефтяных и газовых скважинах. Пожар на
нефтяной или газовой скважине является огромной экологической катастро-
фой. Остановить пожар чрезвычайно сложно. Тушение ведут, расстреливая
устье скважины из танковых орудий и с помощью бомбометания, надеясь на
то, что взорванная земля засыпет скважину. Подвести к скважине другую тех-
нику не представляется возможным, так как почва в радиусе многих десятков
метров раскалена до температуры в несколько сотен градусов. Известны слу-
чаи, когда пожары продолжались несколько месяцев и даже более года. За это
время напрасно сгорают сотни тысяч тонн топлива, что наносит огромный
вред атмосфере. Почвы и подземные воды вокруг скважины насыщаются
нефтепродуктами.
Построим исходное техническое противоречие: чтобы перекрыть выход нефти
из устья скважины, нужно обеспечить подход к скважине техники, но огонь
не дает этого сделать. Редуцированная модель: плюс-фактор 10 Удобство экс-
плуатации и минус-фактор 13 Внешние вредные факторы. Приемы и их интер-
претация:
04 Замена механической среды — по крайней мере ассоциируется с необходи-
мостью поиска нового принципа действия, смены структуры и динамики дей-
ствующих сил и полей, то есть нового принципа прекращения, остановки го-
рения (мы убрали термин «тушения пожара»);
05 Вынесение — отделить от зоны горения кислород (воздух), нефть или газ, не
дать им поступать в зону горения!
23 Применение инертной среды — по сути дела применение пеногенераторов и
есть попытка перекрытия доступа кислорода в зону горения, но эта техноло-
гия неэффективна;
29 Самообслуживание — идеальная модель: скважина сама прекращает поступ-
ление нефти и газа наверх при пожаре!
Лучше всего выглядит последнее предложение. Вопрос в том, как его реализо-
вать? Впрочем, вместе с приемом 05 появляется следующая идея: пробурить
наклонную вспомогательную скважину, которая встретится на достаточно
безопасной глубине со стволом аварийной скважины, а потом через эту вспо-
могательную скважину можно будет подать к аварийному стволу и взрывчат-
ку, и специальные растворы, чтобы перекрыть аварийную скважину на глуби-
не какой-то «пробкой».
Контрольное решение (рис. 11.4): в России разработан метод, по которому с
безопасного расстояния специальный «подземоход» движется под углом для
выхода к стволу аварийной скважины на определенной глубине. В месте
встречи со стволом аварийной скважины «подземоход» может выполнить ра-
боту «подземного бульдозера», постепенно сдавливая и сужая ствол до полно-
го перекрытия перемещаемой к нему породой.




Следует отметить, что в контрольном решении приему 29 отводится важная
роль еще и потому, что «подземоход» использует систему самонаведения на
ствол скважины, ориентируясь под землей на сигналы заранее установленных
в скважине датчиков.
Не напоминает ли Вам это решение фантастическое произведение типа «Пу-
тешествие к центру Земли» Жюля Верна? Представленная здесь идея является
одной из многих, предлагавшихся в России, начиная с 1920-х годов, в виде

<< Пред. стр.

страница 15
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign