LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 25
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

исследования компонентов могут быть рассмотрены разные процессы и в со-
ответствии с этим построены разные модели противоречий. Мы будем при-
держиваться макро-уровня, представленного на рис. 16.4. Для этой схемы мо-
гут быть сформулированы, например, следующие версии противоречий.
Техническое противоречие (вариант 1): закалка изделия в масле улучшает каче-
ство изделия, но загрязняет воздух из-за появления дыма.
Техническое противоречие (вариант 2): погружение раскаленного изделия в
масло нужно для закалки изделия, но приводит к возгоранию масла, что име-
ет следствием загрязнение воздуха продуктами горения.
Для одной и той же системно-функциональной схемы модели противоречия
могут быть представлены отличающимися описаниями. Нужно стремиться от-
разить в моделях противоречий главные позитивные и негативные функцио-
нальные свойства: раскаленное изделие, качество (закалка) изделия, возгорание
масла. Поэтому второй вариант предпочтительнее.
Физическое противоречие (вариант 1): масло должно гореть в присутствии ки-
слорода воздуха и при высокой температуре поверхности изделия и не должно
гореть, так это загрязняет воздух.
Физическое противоречие (вариант 2): масло должно нагреваться, чтобы заби-
рать тепло от изделия и охлаждать его, и не должно нагреваться, чтобы не
было возгорания.
Физическое противоречие (вариант 3): кислород должен быть в воздухе, так как
это определено природным составом воздуха, и кислород не должен быть в
воздухе, чтобы масло не возгоралось.
Физическое противоречие (вариант 4): дым должен быть в воздухе, так как он
является продуктом горения масла, и дым не должен быть в воздухе, чтобы
воздух не загрязнялся.
Физическое противоречие должно отражать физико-химические свойства
процесса, связывающие его с позитивной и негативной функциями для дан-
ной проблемной ситуации. Нельзя, например, записать такое противоречие:
изделие должно быть раскаленным, чтобы произошла закалка, и не должно быть
раскаленным, чтобы масло не загоралось. Практически эта модель ориентирует
на смену способа закалки и на смену задачи, что неприемлемо в данной си-
туации, так как требуется сохранить принцип закалки в масле.
Существование нескольких альтернативных моделей на этапе диагностики не
должно восприниматься как недопустимая ситуация. Более точные формули-
ровки будут отрабатываться на этапе редукции. Однако, следует иметь в виду,
что разные формулировки противоречий могут приводить к разным функцио-
нальным идеальным моделям, и следовательно, к разным направлениям поис-
ка решения.
Пример 113 (продолжение 7). На этом простом примере нетрудно видеть, что
с физическим противоречием по второму варианту связаны компоненты I и
2, с физическим противоречием по третьему варианту связаны компоненты 2
и 3, а с физическим противоречием по четвертому варианту — компоненты 3
и 4. Структурные модели для каждой из оперативных зон приведены на
рис. 16.5.




На шаге 4 нужно предварительно оценить ресурсы, находящихся в каждой из
выделенных оперативных зон. Это может повлиять на оценку сложности за-
дач, содержащихся в оперативных зонах.
Анализ можно проводить на основе таблицы выбора ресурсов (раздел 8.2,
рис. 8.7 и 8.8). Здесь мы дадим упрощенные оценки.
Так для оперативной зоны а) потенциально полезными ресурсами являются:
размеры и скорость опускания детали, размеры и форма ванны, расположе-
ние ванны в цехе, возможность вынесения ванны из цеха.
Для второй оперативной зоны b): то же, что и для а) плюс возможность введе-
ния присадок в масло, снижающих его способность к окислению, возмож-
ность создания бескислородной атмосферы или вакуума в оперативной зоне.
Для третьей оперативной зоны с): то же, что и для а).
На шаге 5 нужно ориентировочно определить характер задач и предполагае-
мые Мета-стратегии для их решения.
Пример 113 (продолжение 8). Так, для оперативных зон а) и b) явно просмат-
риваются исправительные задачи с Мини-стратегиями среднего уровня слож-
ности, так как в оперативных зонах имеются или могут быть введены некото-
рые ресурсы, потенциально пригодные для решения задач. В оперативной
зоне с) может быть сформулирована исправительная задача по Мини-страте-
гии с наименьшим уровнем сложности, так как известны и способ вытяжки
грязного воздуха, и способ подвода чистого воздуха. В то же время постановка
с) не исключает возможности создания далеко не тривиальных решений.
На шаге 6 нужно оценить сложность задач, находящихся в каждой оператив-
ной зоне и установить определенную последовательность решения задач.
Пример 113 (продолжение 9). В данном случае по результатам диагностики мы
ограничились тремя разными постановками задач.
Далеко не всегда легко заранее определить, какой из вариантов постановки
окажется наилучшим для усовершенствования системы в целом.
Например, здравый смысл подсказывает, что поскольку решение по модели с)
не устраняет причины возгорания масла, то оно выглядит недостаточно пер-
спективным. Однако, это может быть очень недорогое решение (и даже не
изобретательское), соответствующее Мини-стратегии, например, оборудова-
ние хорошей вытяжки. В то же время, мышление, свободное от стереотипов,
могло бы рассмотреть возможности применения вредного дыма для выполне-
ния какой-то полезной функции в этом процессе или в цехе.
Два других варианта примерно равноценны, хотя вариант а) выглядит не-
сколько проще, но только потому, что предполагается найти решение, не уг-
лубляясь в физико-химические особенности процесса горения, как это может
потребоваться в оперативной зоне b). С другой стороны, решения на уровне
вещества обычно самые эффективные в долгосрочной перспективе, что и от-
ражено в линиях развития инструмента и вещества.
В целом рекомендуются следующие правила:
1) сначала решаются задачи с техническими противоречиями, а потом — с
физическими;
2) сначала решаются более простые задачи, потом более сложные — на про-
стых задачах можно лучше подготовиться к решению более сложных, так
как есть надежда увидеть проблему в целом или обнаружить скрытые ос-
ложнения;
3) первой выбирается задача, решение которой могло бы устранить сразу не-
сколько проблем (такая задача называется ключевой или корневой — в со-
временной ТРИЗ имеются рекомендации по выявлению таких задач).
Для определенности примем, что первой будет решаться задача для оператив-
ной зоны с), затем для зоны а), а затем для зоны b).
На шаге 7 нужно сформулировать уточненные постановки задач для каждой
оперативной зоны.
Пример 113 (продолжение 10, а далее см. Практикум к разделам 16—17). В сис-
теме, включающей изделие, масло, ванну и воздух, нужно устранить с мини-
мальными изменениями загорание масла при следующих вариантах постано-
вок задач:
• для оперативной зоны с): при опускании раскаленной крупногабарит-
ной детали в закалочную масляную ванну образуется дым, загрязняю-
щий воздух;
• для оперативной зоны а): при опускании раскаленной крупногабарит-
ной детали в закалочную масляную ванну пограничный слой масла, не-
посредственно соприкасающийся с поверхностью изделия, успевает на-
греться до температуры возгорания и загорается;
• для оперативной зоны b): наличие кислорода воздуха в закалочной ван-
не приводит к возгоранию масла при соприкосновении с высокотемпе-
ратурной поверхностью закаливаемой крупногабаритной детали.
Рассмотренный алгоритм диагностики дает необходимые основания для пере-
хода к этапу редукции для точного моделирования противоречий, формирова-
ния идеальных функциональных моделей и тщательного анализа ресурсов.
Далее решение идет в соответствии с этапами Мета-АРИЗ, причем возможно,
что для отдельных задач нужно будет циклически повторить и некоторые про-
цедуры или весь этап диагностики.
Верификация является ответственным и непростым этапом. Это обусловле-
но почти невозможным требованием владеть самыми разнообразными зна-
ниями, чтобы суметь предвидеть и полностью оценить качество решения и
последствия применения найденной идеи. Сколько драматических судеб
изобретателей связано как с переоценкой своих идей, так и с их недо-
оценкой! В первом случае изобретатели фанатично сражались за признание
своей идеи, либо недостаточно обоснованной, либо неэффективной, а ино-
гда и просто надуманной и ненужной. Во втором случае изобретатели
упускали сильнейшие продолжения своих пионерских идей и не смогли
развить их до практически реализуемых решений. Это сделали за них дру-
гие, ставшие впоследствии и известными изобретателями, и успешными
предпринимателями.
Ориентация на Идеальный конечный результат, на Функциональную идеальную
модель (см. раздел 9.2) сразу отсекает неэффективные варианты и связанный
с их поиском перебор и ориентирует на выход в область существования
сильных, то есть высокоэффективных решений. Однако, многие инженеры, не
знаюшие ТРИЗ, уклоняются от решения проблем с острыми физико-техни-
ческими противоречиями и легко соглашаются платить за требуемую функ-
цию каким угодно расходом энергии, вещества, информации; неудобствами
производства, эксплуатации, утилизации; неэкологичностью и так далее.
Традиционное инженерное мышление недостаточно ориентировано и на эф-
фективное использование ресурсов при решении технико-технологических
проблем.
Высокоэффективное решение непременно должно улучшать показатели ка-
чества системы за счет увеличения веса позитивных факторов и уменьше-
ния веса негативных факторов (раздел 14.2 «Идеальная машина»). При
небольших конструкторских изменениях выявить последствия решений
сравнительно нетрудно. Особенно, если для этого имеются хорошо отрабо-
танные математические имитационные модели в CAD-системах. Однако,
при создании изобретательского решения дело обстоит не так просто.
Во-первых, любая идея до завершения этапа Верификация по Мета-АРИЗ
рассматривается только лишь как гипотеза об усовершенствовании техниче-
ской системы. Это означает, что эта идея еще не проходила конструктор-
скую проработку. В лучшем случае идея только обсуждается вместе с кон-
структорами, если они участвуют в работе изобретательской команды. Но
еще чаще над поиском решения работает один специалист, нередко по
собственной инициативе, и поэтому он не имеет необходимой поддержки
специалистов другого профиля. Во-вторых, применение CAD-систем еще
невозможно, так как для нового решения нужно построить адекватную ма-
тематическую модель, а это требует немалого времени и, возможно, допол-
нительных математических исследований.

И все же для верификации идеи решения в ТРИЗ были выработаны некото-
рые практические рекомендации, помогающие избежать серьезных ошибок в
оценке качества решения. В эти рекомендации входят следующие проверки.
Правило исключения противоречия. Необходимым признаком эффективного
решения является устранение противоречия как причины проблемы.
Для проверки выполнения этого условия достаточно сравнить два описания
«Было» и «Стало» и в самом общем виде составить заключение о том, разре-
шено ли и каким именно образом разрешено противоречие, которое и было при-
чиной существования проблемы. Проверка должна осуществляться для каж-
дой альтернативы технического противоречия или для каждого конфликтую-
щего состояния физического противоречия.
Правило выявления сверхэффектов. Это правило ориентирует на поиск непред-
виденных качественных и количественных изменений, которые могут поя-
виться в новом функционировании.
При внесении изменений мы меняем свойства компонентов (элементов, дета-
лей, узлов, подсистем, систем, изделия в целом). Свойства компонентов опи-
сываются параметрами. Для количественных изменений характерны линейные
оценки типа «больше» или «меньше». Если свойство имеет качественный ха-
рактер, например, форма, цвет или удобство применения, либо при вносимых
изменениях наступают изменения в свойствах, то говорят о качественных из-
менениях (нелинейных, меняющих сами свойства объекта). При качественном
изменении у объекта обязательно появляются новые свойства, причем исчез-
новение каких-то свойств в системном смысле тоже есть появление нового
свойства. При этом, если новое свойство не являлось прямой целью создания
изобретения, то оно называется сверхэффектом (еще раз посмотрите опреде-
ление в разделе 14.2). К сожалению, могут возникать не только позитивные
сверхэффекты, но и негативные сверхэффекты.

Ввиду особой важности методика поиска сверхэффектов оформлена в виде
Алгоритма верификации решения и приводится ниже в разделе 17.3.
Правило проверки осуществимости. В полной мере оценить все свойства идеи
можно лишь на практике. Многое можно проверить на опытных образцах,
макетах и путем математического моделирования. Но все это происходит поз-
же, когда сама идея уже принята по крайней мере для конструкторской про-
работки. Это правило ориентирует на предварительную оценку идей решения
на непротиворечивость основным физическим и техническим законам. На-
пример, до сих пор встречаются попытки изобрести «вечный двигатель» —
Perpetuum Mobile.
При выполнении этого правила могут выявляться скрытые ранее проблемы,
требующие создания новых изобретательских решений.
Правило проверки применимости. Это правило ориентирует не останавливаться
на конкретном применении полученной идеи, а рассмотреть возможности ее
развития или перенесения на другие системы и в другие области техники.
Следование этому правилу также может приводить к выявлению и решению
новых изобретательских задач.
Правило проверки новизны. Правило предусматривает исследование патентно-
го фонда и технической литературы для проверки степени новизны получен-
ного решения. Это необходимо в случае предполагаемого патентования идеи
решения.
Правило проверки метода. Правило рекомендует проверить, не является ли но-
вым сам способ решения проблемы. В этом случае можно пополнить Ваш ин-
струментарий новым способом, внести его в ТРИЗ-Каталоги или оформить
каким-то иным образом.


17.2. Развитие решения
Для развития самого технического решения и возможностей его применения
могут быть использованы различные инструменты, из которых простейшими
и весьма эффективными являются комбинаторные таблицы наподобие мор-
фологической матрицы (раздел 4.2, рис. 4.5).
Приведем еще один «старинный» ТРИЗ-пример «Развитие магнитного
фильтра».
Когда-то для очистки горячего газа от пыли использовали фильтры, сделан-
ные из многих слоев металлической ткани. Газ должен свободно проходить
сквозь ткань, а пыль должны застревать в ячейках ткани. Такие фильтры име-
ли крупный недостаток: они быстро забивались пылью, от которой было труд-
но их очищать (продувкой воздуха в обратном направлении).
Был изобретен магнитный фильтр (рис. 17.1).
Пример 114. Магнитный фильтр. По формуле изобретения 1 (см. дальше
табл. 17.2) между полюсами мощного электромагнита расположены ферромаг-
нитные частицы (крупинки металла). Они образуют пористую массу, через
которую пропускают запыленный газ. Пыль застревает в порах. Освободить
такой фильтр от пыли легко: достаточно отключить электромагнит. Фильтр
«рассыплется», так как ферромагнитные частицы вместе с пылью упадут вниз,
например, в промывочную ванну. Затем электромагнит включают, и фильтр
из очищенных частиц «собирается» заново.
Построим структурную модель фильтра в виде формулы. По исходной версии
снаружи находится магнитная система М, внутри ее — ферромагнитный по-
рошок (рабочий орган или индуктор И), а внутри порошка — пыль (изделие
или рецептор Р) из потока запыленного газа. Значит, структуру можно запи-
сать в виде: МИРРИМ. Здесь Р взято дважды для симметрии.

Первый прием трансформации — перестановка символов структурной
формулы:
1. МИРРИМ, 2. ИМРРМИ, 3. РМИИМР, 4. МРИИРМ, 5. ИРММРИ,
6. РИММИР.
Получились ли здесь новые фильтры? Например, по схеме 5, сделанной как
бы по принципу «наоборот» по отношению к схеме 1. Здесь магнит должен
быть окружен порошком, сквозь который проходит газ.
Пример 115. Развитие магнитного фильтра. Для проверки подхода нашлось
изобретение 2: электромагнитный фильтр для механической очистки газов и
жидкостей, содержащий источник магнитного поля и фильтрующий элемент
из зернистого магнитного материала, отличающийся тем, что, с целью сниже-
ния удельного расхода электроэнергии и увеличения производительности,
фильтрующий элемент размещен вокруг источника магнитного поля и обра-
зует внешний замкнутый магнитный контур.
Полное соответствие схеме 5, но сделано это изобретение через 7 лет после
изобретения 1!

Второй прием трансформации: изменение параметров компонентов структур-
ной формулы.
Пример 116. Магнитный вентиль. Что будет, если магнитное поле плотнее со-
жмет ферромагнитный порошок? Тогда через фильтр ничего не пройдет — ни
пыль, ни газ, ни жидкость. Но ведь теперь фильтр превратился в вентиль! И
по этой идее было получено несколько патентов для регулирования потоков
самых различных веществ, причем каждый раз другими авторами и с интерва-
лами в годы!
Изобретатели не работали над развитием решения, они не замечали, что при-
думанные ими устройства могут иметь разнообразные варианты реализации и
различные применения, все из которых являются изобретениями!
Третий прием трансформации: изменение структуры и параметров компонен-
тов изобретения.
Здесь удобно применять морфологические матрицы. Например, можно по-
строить матрицу (рис. 17.2), в которой учтем все 6 структурных компоновок и
5 состояний изделия.




Исходный магнитный фильтр по изобретению 1 попадает в клетку 19: схема
МИРРИМ, изделие — пыль (а это порошок!). Магнитный вентиль — клетки
1, 7 и 19.
Интересно посмотреть клетку 13: сквозь ферромагнитный порошок идет «по-
ток» твердого вещества — например, протягивается проволока. Под действием
магнитного поля порошок сдавливает проволоку, и она становится тоньше.
Похожий процесс используется при изготовлении проволоки: заготовку про-
тягивают через отверстия металлической плиты (фильеры). Сначала заготовка
проходит через крупные фильеры, потом — через более и более маленькие,
так что заготовка постепенно превращается в тонкую проволоку. Фильеры
быстро изнашиваются. Но можно ли вместо плиты использовать магнитный
порошок, сжимаемый полем в соответствии с клеткой 13? Такое изобретение
3 было сделано.
Пример 117. Бесфильерное волочение проволоки. Способ бесфильерного воло-
чения стальной проволоки, включающий деформацию растяжением, отли-
чающийся тем, что, с целью получения проволоки постоянного диаметра, не-
обходимую деформацию осущестляют протягиванием проволоки через ферро-
магнитную массу, помещенную в магнитном поле.
Рассмотрим еще два примера.
Пример 118. Способ шлифования. Изобретение 4: способ шлифования поверх-
ностей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материа-
ла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки, в баллон
вводят ферромагнитные частицы, а прижим инструмента осуществляют путем
воздействия внешнего магнитного поля. Снаружи находится магнитное поле,
внутри — баллон с эластичными стенками, в баллоне — ферромагнитный по-
рошок. Схема МРИИРМ, клетка 28.
Пример 119. Способ распыления расплавов. Изобретение 5: способ распыления
полимерных расплавов путем воздействия сжатого газа на поток расплава, от-
личающийся тем, что, с целью повышения дисперсности расплава, в расплав
вводят ферромагнитный порошок, после чего расплав пропускают через зону
действия знакопеременного магнитного поля. Снаружи находится магнитное
поле, внутри — расплав полимера, а в нем — порошок. Схема МРИИРМ,
клетка 10.

Перестановка компонентов дает 6 схем устройства, изменение состояния из-
делия — 5. Но вместе эти изменения дают 30 сочетаний (рис. 17.2). Во всех
этих схемах магнитное поле и изделие перемещались относительно друг друга
поступательно. А что будет, если ввести относительное вращение? И такое
изобретени было создано.

Пример 120. Способ интенсификации процесса. Изобретение 6: способ получе-
ния неорганических пигментов, отличающийся тем, что, с целью повышения
интенсивности, взаимодействие осуществляют во вращающемся магнитном
поле в присутствии ферромагнитных частиц. Снова схема МРИИРМ, и если
бы поле было не вращающимся, то изобретение 6 заняло бы клетку 22 в таб-
лице 17.2. Но для схем с вращением магнитного поля нужно построить такую
же таблицу, но с номерами клеток от 31 до 60. Тогда изобретение 6 заняло бы
клетку 52.

Оказывается, что единственную исходную схему магнитного фильтра можно
развернуть в 60 (!) различных схем. Но мало кто это заметил...

Поэтому в соответствии с ТРИЗ для каждого изобретения на этапе «Верифи-
кация» по Мета-АРИЗ рекомендуется искать возможности развития решения.




При поиске сверхэффектов фактически проводится исследование всех
свойств нового решения. Именно поэтому методика получила такое обобщен-
ное название как Алгоритм верификации решения (рис. 17.3). В свою очередь,
именно выявление сверхэффектов имеет две важнейшие цели: определить
возможности развития решения и исключить неоправданные затраты на даль-
нейшую разработку и попытки реализации неприемлемой идеи.

В качестве примера ниже приведены результаты верификации решения при
модернизации газовой турбины в концерне СИМЕНС (см. раздел 12, При-
мер 84).

Пример 84. Газовая турбина концерна СИМЕНС (окончание). Проверка необ-
ходимого условия: сделан принципиально правильный шаг в направлении пол-
ного устранения основных физических противоречий. Проверка достаточных
условий: результаты представлены в таблице на рис. 17.4 (точные данные при-
надлежат концерну СИМЕНС).
44. Закалочная ванна. Завершите решение трех задач для примера 14.1, осно-
вываясь на формулировках, полученных в примере 14.1 (продолжение 10 в
конце раздела 14.2).
Примечания:
• Не забудьте формулировать функциональные идеальные модели для ка-
ждой задачи.
• Проверьте наличие позитивных и негативных сверхэффектов в Ваших
решениях.
• Проверьте возможность использования Ваших решений для решения
проблем в других отраслях промышленности.
• Обратите внимание на то, что некоторые идеи пригодны для решения
задач при разных постановках. Иногда могут быть получены такие ре-
шения, которые кардинально снимают проблему при нескольких воз-
можных постановках, так что при получении такого решения отпадает
необходимость решать другие задачи.
• Сравните все полученные решения по различным критериям, например,
с точки зрения экологичности, простоты технической реализации, эко-
номической эффективности.
• При возникновении непреодолимых трудностей при решении задач в
постановках а) и b) попробуйте применить Метод моделирования ма-
ленькими фигурками из нижеследующего раздела 18.3.
45. Газовая турбина СИМЕНС. Рассмотрите возможности развития получен-
ного решения. Проведите диагностику новой системы с целью ее усовершен-
ствования на основе Законов и Линий развития систем (см. также разделы
15.1 и 15.2).
46. Автобан. Проведите диагностику автобана с целью его усовершенствова-
ния на основе Законов и Линий развития систем. Сформулируйте противоре-
чия, определите множество оперативных зон и составьте для каждой опера-
тивной зоны изобретательскую задачу.
47. Идеи для предпринимательства. Проверьте возможность развития продук-
ции Вашего предприятия или снижения затрат на производство (хранение,
транспортировку, обслуживание) на основе анализа достоинств и недостатков
объектов, выбранных для анализа, и разработки задач усовершенствования
этих объектов на основе Алгоритма диагностики проблемной ситуации.
48. Ваши изобретения. Проверьте возможность развития решений и расшире-
ния применения изобретений, сделанных Вами ранее.
Искусство изобретения
Хорошие результаты могут быть до-
стигнуты только при высокой культуре
мышления.
Ученому, конструктору, изобретателю

<< Пред. стр.

страница 25
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign