МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
Приазовский государственный технический университет
по дисциплине
«Основы технического творчества»
Студент группы З-09 ТиУВ-м
Павловский С.С.
Алистратов В.Н.
Мариуполь 2014 г
Уровни сложности технических задач
Отличительными признаками тех предметов, процессов, решений задач, идей или произведений искусства, которые принято называть творческими, являются, как правило, новизна или уникальность, полезность у технических решений или эстетическая ценность у произведений искусства, изящество (т. е. внесение простоты туда, где раньше была сложность).
Для творческих решений характерно также создание новых соотношений, так как прежде не связанные элементы при объединении часто дают новый единственный в своем роде эффект
По этим признакам к творческим относят огромное количество решений, которые тем не менее внутри этой группы существенно отличаются степенью новизны и оригинальности, общественной значимости и полезности, долей творческого акта и его качественным уровнем в процессе работы над задачей. Допустимо говорить о низшем и высшем уровнях творчества. Низший состоит в использовании уже существующих знаний — расширении области их применения. Так было, к примеру, с изобретением книгопечатания: уже известный ранее способ размножения рисунков был использован для размножения текстов. Творчество высшего уровня связано с созданием какой-то совершенно новой, не имеющей аналога, концепции, идеи, в большей или меньшей степени революционизирующей науку и технику (примером может служить создание А. Эйнштейном теории относительности) .
В нашей стране решения в области научно-технического творчества в зависимости от их формы и уровня, согласно Положению, признаются открытием, изобретением или рационализаторским предложением.
Открытие — это установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.
Изобретение — новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи в любой области народного хозяйства, социально-культурного строительства или обороны страны, дающее положительный эффект. Его считают новым, если до даты приоритета заявки сущность этого или тождественного решения не была раскрыта в СССР или за границей для неопределенного круга лиц настолько, что стало возможным его использование. Существенными отличиями изобретение обладает, если по сравнению с решениями, известными в науке .и технике на дату приоритета заявки, характеризуется новой .совокупностью признаков. Объектом изобретения могут быть: новое устройство, способ, вещество, а также применение известных ранее устройств, способов, веществ по-новому назначению.
Влияние пластических видов искусства на творческие способности подростков
... Именно в области пластических видов искусства подросток может приобрести ранний, успешный и полноценный опыт творчества - ... решению каких бы то ни было частных, прагматических задач. Дефицит творчества в современном обществе, отсутствие у подростка положительного опыта свободного творчества ... развития и творческих способностей подростков является проблемой актуальной и социально-значимой. Цель ...
Рационализаторское предложение — это техническое решение, являющееся новым и полезным для предприятия, организации или учреждения, которому оно подано, и предусматривающее изменение технологии производства или конструкции изделий, применяемой техники или состава материала.
Из определений ясно, что в качестве основного признака отличия одного уровня (формы) творчества от другого можно использовать степень новизны полученного решения. Формы творчества, в той или иной мере присущие различным видам деятельности по созданию новой техники, характеризуются своим научно-техническим содержанием и соответствуют разным уровням новизны. Их можно разделить на несколько групп решений :основанных на разработке качественно иных принципов или процессов, ведущих к коренному преобразованию техники и, как правило, к качественным сдвигам в развитии науки и техники; связанных с воплощением одного и того же принципа, технологического процесса или их комбинаций в различных системах, ведущих прежде всего к глубоким преобразованиям техники внутриотраслевого характера; состоящих в качественных конструктивно-технологических изменениях внутри одной и той же системы, применяемой в разных условиях и с достижением различных целей; ведущих к конструктивно-технологическим изменениям, которые обеспечивают одну и ту же по своему характеру цель, но с различным эффектом (эти изменения выражают степень совершенства одного и того же технического объекта в эволюционной форме его развития);основанных на применении в новых условиях уже известного в одних связях и отношениях объекта с получением иного эффекта (развитие посредством приспособления).
Первым трем уровням новизны соответствуют изобретения, остальным — усовершенствования и рационализаторская деятельность.
Изобретательские задачи разделяют условно на 5 уровней, а творческий процесс их решения на несколько стадий (выбор задачи, выбор поисковой концепции, сбор информации, поиск идеи решения, развитие идеи в конструкцию, внедрение), каждая из которых может быть пройдена на одном из пяти уровней.
Для первого уровня можно считать характерным использование готового объекта почти без выбора, второго — выбор одного объекта из нескольких, третьего — частичное изменение выбранного объекта, четвертого—создание нового объекта или полное изменение исходного и для пятого — создание нового комплекса объектов.
Приведем примеры решения задач различного уровня.
1-й уровень. Предложено защитный колпак к баллонам для сжатых и сжиженных газов, с целью экономии металла, выполнять из пластмассы и снабжать ребрами жесткости на внутренней поверхности (авт. св. № 157356).
В решении использована готовая поисковая концепция.
2-й уровень. Для отделения ферромагнитных частиц с поверхности постоянного магнита предложено в качестве очищающего материала использовать материал с высокой вязкостью, например пластилин (авт. св. № 273302).
Культура и техника
... : 1. Раскрыть понятие «техника». 2. Рассмотреть понятие техники как социокультурное явление. 3. Выделить и рассмотреть образы техники в культуре. Предмет реферата: культура и техника. Объектом является взаимоотношение техники и культуры. 1. Что такое техника? Пожалуй, ничто из явлений, ...
Направление поисков в данной задаче очевидно — выбран один из нескольких вариантов.
3-й уровень. С целью уменьшения износа поверхности винтовой пары «винт —гайка» устранено трение. Винт и гайку расположили с постоянным зазором, в их резьбе уложили обмотки, создающие электромагнитное поле, которое обеспечивает поступательное движение гайки относительно винта (авт. св. № 154459).
Объект сильно изменен по сравнению с прототипом.
4-й уровень. Для контроля износа двигателя предложено добавлять в масло люминофоры и по изменению свечения масла (мелкие частицы металла гасят его) непрерывно контролировать концентрацию частиц металла (авт. св. № 260249).
Раньше время от времени отбирали пробы масла и определяли содержание в них металлических частиц. Исходный способ изменен полностью, использован малоизвестный физический эффект.
5-й уровень. Предложен способ получения высоких и сверхвысоких давлений путем импульсного электрического разряда внутри объема любой проводящей или непроводящей жидкости, (авт. св. № 105011).
Открыто новое явление (эффект) —электрогидравлический удар.
Необходимо отметить, что на протяжении многовековой истории технического творчества изобретатели шли к цели старым, малопроизводительным методом проб и ошибок. Перебирая (часто бессистемно, случайно) большое количество вариантов, они находила нужное решение.
Изобретатель мысленно задавал себе вопрос: «А что, если сделать так? Или так?» и т. д. Причем чем сложнее задача, тем больше возможных вариантов ее решения, тем больше проб нужно совершать. Считают, что для решения задачи 1 уровня необходимо сделать несколько проб, а для каждого последующего уровня их количество на порядок увеличивается. Существует явная тенденция к уменьшению количества изобретений и увеличению их трудоемкости (оцениваемой условно по числу проб и ошибок) с ростом их уровня
Анализ изобретений, проведенный Г. С. Альтшуллером [20], дал следующее соотношение:
Уровень Количество изобретений Количество проб
1 32 n<10
2 46 nx10
3 19 nx102
4 3,7 nx103
5 0,3 nx104
Отсюда следует, что около 77% зарегистрированных изобретений представляют собой лишь новые конструкции, усовершенствования, для создания которых достаточны знания и навыки, которыми обязан обладать каждый современный инженер. Вместе с тем качественное изменение техники обеспечивают именно решения 3—5 уровней. А они составляют менее, одной четвертой от приведенного количества.
В истории техники не много великих изобретений революционного характера: исследователи называют всего 150—200 таких решений [7].
Это связано с высокой трудоемкостью задач высших уровней, «цена» которых может составлять десятки и сотни тысяч проб.
Низкая продуктивность творческого труда, а также существенная зависимость процесса мышления от ряда отрицательных психологических факторов (психологической инерции и др.) — основной недостаток метода проб и ошибок.
Приобретшая репутацию неразрешимой, задача часто решается благодаря действию «эстафетного» механизма. Усилиями многих неудачников она превращается в сравнительно простую к тому времени, когда на финише эстафеты кто-то делает последний рывок тем же методом проб и ошибок.
Теории решения изобретательских задач
... Реклама - прежде всего инструмент решения задач заказчика. Оставлять творческое решение коммерческих задач воле случая - недопустимо. Искать гениальное творческое решение методом проб и ошибок - бессмысленная трата ... задачи, а также пытаются самостоятельно конструировать творческие задачи. Все это развивает у учащихся способности к индивидуальной ориентации и к самоопределению в информационном поле, ...
Задачи разных уровней имеют и качественные различия. Если на первом уровне решения задач ищут в пределах одной узкой специальности, то на втором — в одной отрасли техники, на третьем — в других отраслях, на четвертом — не в технике, а в науке с использованием физических и химических эффектов и явлений. Наиболее сложные задачи пятого уровня могут быть решены лишь на основе новых знаний, т. е. после того как сделано открытие.
Научно-техническая революция требует решения задач высших уровней в короткие сроки. Именно этой цели служит методика технического творчества, которая позволяет сужать поисковое поле и превращать с помощью эвристических приемов и методов сложную задачу в простую. При этом конечный результат — изобретение — оценивается обществом как творческое решение высокого уровня, а сам процесс фактически проходит на более низком уровне (как по стандартной формуле).
Например, в средние века решение алгебраических уравнений 3-й степени было настоящим творчеством, но появилась формула Кардано, и оно стало доступно всем. Современная методика научно-технического творчества вооружает изобретателя как бы аналогичной формулой, с помощью которой можно получать новые, оригинальные технические решения. Понятие «творчество» не есть что-то неизменное: содержание, вкладываемое в него, постоянно меняется — творческая деятельность поднимается на все более а более высокий уровень, одновременно растет количество и сложность задач, требующих разрешения.
Построение, превращение веполей
Одним из самых эффективных методов познания является моделирование, т.е. замена реальных систем моделями (идеализированными системами).
В ТРИЗ используется вепольный анализ (веполь от слов вещество и поле).
Веполь является минимальной моделью технической системы: он включает изделие, инструмент и энергию (поле), необходимую для воздействия инструмента на изделие. Модель сложной технической системы можно свести к сумме веполей. Вещества принято записывать в вепольных формулах в строчку, поле на входе — над строчкой, поле на выходе — под строчкой. Веполь обозначают в виде треугольника. Используются следующие условные обозначения:
Для обозначения природы веществ и полей, их характеристик также используются условные сокращения типа: маг. — магнитный, макс. — максимальный.
Записывая условия задачи в вепольной форме, мы отбрасываем все несущественное, выделяя суть (строим модель задачи): что дано (поля, вещества, действия), что надо изменить или ввести. Поэтому вепольный анализ не только дает удобную символику для записи изобретательских “реакций”, но и служит инструментом проникновения в глубинную суть задачи и отыскания наиболее эффективных путей преобразования технических систем.
Вепольное преобразование подсказывает изобретателю, что именно необходимо ввести в систему для решения задачи (вещество, поле, то и другое вместе), но не характеризует, какие именно. Для получения технического ответа нужно подобрать подходящие вещества и поля.
При этом необходимо начинать перебор с полей, т.к. их существенно меньше, чем веществ. Перебирать поля удобней в такой последовательности: механическое, тепловое, химическое, электрическое, магнитное.
Магнитное поле Земли
... из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде. 2. Межпланетное магнитное поле Если бы межпланетное пространство было вакуумом, то единственными магнитными полями ... периоды. Это объясняется тем, что плазма из возмущенных областей на Солнце может уносить в межпланетное пространство более интенсивные и более нерегулярные поля. А это приводит ...
Удобна для заполнения аббревиатура МаТХЭМ, отражающая указанную последовательность. Суммарные взаимодействия отражаются в МаТХЭМ соседними буквами, например, электрохимические, ЭМ — электромагнитные поля и т.п. Большинство полей связаны со “своими” веществами: химическое поле — с различными катализаторами, ингибиторами, особо активными или, наоборот, инертными веществами; электрическое поле — с заряженными частицами (электронами, ионами); магнитное поле — с ферромагнитными материалами.
Стандарты на построение веполей
1. Достройка веполя. Если по условиям дана невепольная система — один элемент (вещество В или поле П) или неполная вепольная система, два элемента (два вещества В1, В2 или вещество и поле В — П), то для решения задачи необходимо достроить систему до полного веполя.
Например, если есть два вещества — вода (В1) и сталь (В2), то для того, чтобы осуществить закалку необходимо ввести тепловое поле.
Гравитационное поле и спиленное дерево ещё не образует вепольной системы — нет второго вещества, поэтому поле не обработает дерево. Падающее дерево встречает ножевое устройство, которое срезает сучья.
Веполи часто приходится образовывать при решении задач на выполнение операций с тонкими, хрупкими и легко деформирующимися объектами. На время выполнения этих операций объект объединяют с веществом, делающим его твёрдым и прочным, а затем это вещество удаляют растворением, испарением.
2. Переход к комплексному веполю. Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений на введение добавок в имеющиеся вещества, задачу решают переходом (постоянным или временным ) к внутреннему комплексному веполю, вводя в В1 или В2 добавки, увеличивающие управляемость или придающие веполю нужные свойства.
При построении внутреннего комплексного веполя вещество, которое вводится, и то в которое вводят указывают в круглых скобках. Примером может служить введение воздуха в вещество для создания пены (или лигирующих элементов в сталь для увеличения прокаливаемости).
Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи содержат ограничения на введение добавок в имеющиеся вещества В1 или В2, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внешнему комплексному веполю, присоединяя к В1 или В2 внешнее вещество В3, увеличивающее управляемость или придающее веполю нужные свойства. В этом случае скобки не ставятся.
Если нужно менять вес движущегося тела, а менять его нельзя, то телу надо придать форму крыла. И, меняя наклон крыла к направлению движения, получить дополнительную, направленную вверх или вниз силу. Если внешняя среда не содержит веществ необходимых для построения веполя, это вещество может быть получено заменой внешней среды, её разложением или введением в неё добавок. В опорном узле скольжения используют смазку (это внешняя среда) для улучшения демпфирования смазку газируют, разлагая её электролизом.
3. Стандарты для реализации экстремальных действий
Если нужен минимальный (дозированный, оптимальный) режим действия, а обеспечить его по условию задачи трудно или невозможно, надо использовать максимальный режим, а избыток убрать. При этом избыток поля убирают веществом, а избыток вещества — полем.
Примером может служить следующее. Чтобы при пожаре стальной каркас здания не перегрелся (избыток поля), не потерял устойчивость, полые колонны и другие элементы заполняют водой, которая циркулирует внутри корпуса, а при закипании воды пар сбрасывается в атмосферу.
Для получения тонкого слоя краски, на изделие наносят избыточное покрытие, окуная изделие в бак с краской. Затем изделие вращают, и центробежные силы сбрасывают избыток краски.
Если нужно обеспечить максимальный режим действия на вещество, а это по тем или иным причинам недопустимо, максимальное действие следует сохранить, но направить его на другое вещество, связанное с первым.
При изготовлении предварительно напряжённого железобетона нужно растянуть стальные стержни. Для этого их нагревают; от тепла стержни удлиняются и в таком виде их закрепляют. Однако, если вместо стержней используют проволоку, её нужно нагревать до 700 єС, а допустимо только до 400 єС. Предложено нагревать не расходуемый жаропрочный стержень, который от нагрева удлиняется и в таком виде соединяется с проволокой. Охлаждаясь, стержень сокращается и растягивает проволоку, остающуюся холодной.
Если нужен избирательно максимальный режим (максимальный режим в определённых зонах при сохранении минимального режима в других зонах), поле должно быть: либо максимальным — тогда в места, где необходимо минимальное воздействие, вводят защитное вещество; либо минимальным — тогда в места где необходимо максимальное воздействие вводят вещества, дающие локальное поле, например, термитные составы, лазерный и электронный лучи для теплового воздействия, взрывные составы — для механического воздействия.
4. Стандарты на переход от веполя к феполю
Если дана вепольная система с недостаточным взаимодействием веществ, то ее можно улучшить переходом к феполю путем использования ферромагнитного вещества и магнитного поля.
Китайский император Цинь Ши-Хуанди, живший 22 в. назад, для предотвращения покушений на свою жизнь с применением холодного оружия сделал ворота своего замка из магнитного железняка. На этом же принципе основана магнитная рамка в аэропорту.
Если неудовлетворительно взаимодействующие вещества (В1 и В2) неферромагнитны, то либо вводят во внутрь, либо наносят на них ферромагнитное вещество Вф и создают внутренний или внешний ферромагнитный комплексный веполь.
5. Стандарт на динамизацию системы.
Если дана вепольная система, то ее эффективность может быть повышена путем увеличения динамизации, включающей, например, разделение веществ на шарнирно соединенные части, переход на импульсное поле. (система перестраивающаяся в процессе работы).
6. Стандарты на разрушение веполя.
Если между двумя веществами в веполе возникают сопряжённые полезные и вредные действия, причём непосредственное соприкосновение веществ сохранять не обязательно, а использование посторонних веществ не запрещено, задачу решают введением между двумя веществами третьего вещества. Вещество В3 может быть введено в систему извне в готовом видеили получено действие поля (П1 или П2) из имеющихся веществ В1или В2. В частности, В3 может быть “пустотой”, пузырьками, пеной и т.д. Если есть ограничение на введение посторонних веществ, то должны быть использованы модификации имеющихся веществ В1 или В2, соответственно, В1ґ или В2ґ.
Примером может служить способ предупреждения кавитационной эрозии у скоростных судов подводных крыльев намораживанием на них льда или способ защиты трубопровода для транспортировки пульпы с абразивными частицами, отличающийся тем, что с целью снижения износа, его стенку охлаждают до образования слоя замороженной пульпы. Если необходимо устранить вредное действие поля на вещество, задача может быть решена введением второго элемента, оттягивающего на себя вредное действие поля. Например, для защиты труб от разрыва при замораживании в трубе размещают надувную пластмассовую вставку (шланг).
Вода при замерзании расширяется и сдавливает мягкую вставку, что предотвращает разрушение труб.
Для разрушения вредного веполя может применять другое поле. Это иллюстрирует следующий пример. Для экономного полива воду нужно очень мелко распылять, но вылетающие из распылителя мельчайшие капельки слипаются друг с другом, что не желательно. Для их разделения вводят электрическое поле, создающее в капельках одноименные заряды. Это приводит к их отталкиванию.
В случае, если между веществом существует нежелательное химическое взаимодействие, его можно устранить (или сильно ослабить) применением теплового поля, но со знаком (-), т.е. применить охлаждение до отрицательных температур.
Если нужно разрушить веполь с магнитным полем, задача может быть решена размагничиванием при ударе или нагреве.
7. Стандарты на обнаружение.
Если невепольная система плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают построением веполя с полем на входе и выходе.
Примером может служить определение дефектов рентгеновским или ультразвуковым методами.
Если система (или её часть) плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают переходом к внутреннему или внешнему комплексному веполю, вводя легко обнаруживаемые добавки. Если их нельзя ввести во внутрь, их вводят во внешнюю среду.
Чтобы обнаружить частицы изношенного металла двигателя, которые поступают в смазывающее его масло, в последние добавляют люминофор и облучают ультрафиолетовыми лучами. Металлические частицы гасят свечение.Если не возможно непосредственно обнаружить или измерить происходящие в системе изменения, задачу решают возбуждением в системе резонансных колебаний (всей системы или её какой-то части), по изменению частоты которых можно определить происходящее в системе. Примером может служить способ измерения массы жидкости в резервуаре, согласно которому возбуждают механические резонансные колебания системы резервуар — жидкость, и измеряют частоту, по величине которой судят о массе.
Для повышения эффективности обнаружения или измерения необходимо перейти к феполю. Известен способ определения степени затвердевания (размягчения) полимерных составов, отличающихся тем, что с целью неразрушающего контроля в состав вводят магнитный порошок и измеряют изменения магнитной проницаемости в процессе его затвердевания (размягчения).
Если нельзя заменить вещество в вепольной системе ферромагнитным веществом, переходят к комплексному внутреннему или внешнему феполю.
Алгортим решения изобретательских задач
АРИЗ — инструмент для мышления, а не вместо мышления.
АРИЗ — инструмент для решения сложных технических задач (нестандартных задач).
Анализ задачи
От расплывчатой изобретательской ситуации осуществляется переход к мини-задаче, а затем модели задачи. Мини-задача формулируеться таким образом, что всё (или почти всё) в системе остается как было (или упрощается), а вредный эффект должен исчезнуть (или появится полезное действие).
При формулировании мини-задачи следует отказаться от специальных терминов; сформулировать ТП-I и ТП-2, выбрать конфликтующую пару, включающую изделие и инструмент. Иногда в задачах бывает 2 изделия или инструмента. Изделием называют элемент, который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного действия, обнаружить и т.д.).
Инструментом называют элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (фреза, а не станок; огонь, а не горелка).
Инструментом может быть часть окружающей среды, а также стандартные детали, из которых собирают изделие. ТП-I и ТП-2 должно быть представлено графически.
|
А |
В |
ТП-2 |
|
Б |
В |
||||||||
Необходимо из двух схем конфликта выбрать ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса. Указать, что является главным производственным процессом.
Модель задачи — предельно упрощенная схема конфликта, составляющего суть задачи. Она условна, в ней искусственно выделена часть технической системы.
Анализ модели задачи
Цель второй части АРИЗ — учет имеющихся в системе ресурсов, которые можно использовать при решении задачи: ресурсов пространства, времени, веществ и полей.
1) Определить оперативную зону (ОЗ).
В простейшем случае оперативная зона — это пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи.
2) Определить оперативное время (ОВ).
Это время протекания конфликта и время до конфликта.
3) Определить вещественно-полевые ресурсы (ВПР).
ВПР — это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бывают 3-х видов:
- внутрисистемные: а) ВПР инструмента;
- б) ВПР изделия;
- внешнесистемные: а) ВПР среды, специфичной для данной задачи;
- б) ВПР, общие для любой внешней среды, например, гравитационное, магнитное поле земли;
- надсистемные: а) отходы посторонней системы (если такая система доступна по условиям задачи); б) “копеечные” — очень дешевые посторонние вещества, стоимостью которых можно пренебречь.
В первую очередь следует использовать внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные и в последнюю очередь — надсистемные. При решении задач на прогнозирование целесообразно использовать максимум различных ВПР. Изделие входит в ВПР лишь в тех сравнительно редких случаях, когда его можно легко менять, не меняя (допускается соединение с пустотой, изменения на время, переход в надсистему).
Если изменяющихся ресурсов недостаточно, то следует использовать другие вещества и поля.
Определение ИКР и ФП
1) Записать ИКР-I: икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет вредное действие в течение ОВ в пределах ОЗ, сохраняя способность инструмента совершать полезное действие (указать какое).
Общий смысл любых формулировок ИКР таков: приобретение полезного качества (или устранение вредного) не должно сопровождаться ухудшением других качеств (или появлением вредного качества).
2) Усилить формулировку ИКР-I дополнительным требованием: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, а необходимо использовать ВПР в такой последовательности: ВПР инструмента, ВПР внешней среды, побочные ВПР, ВПР изделия, если на это нет запрета по условиям задачи.
3) Указать физическое противоречие (ФП).
Им называют противоположные требования к физическому состоянию оперативной зоны. Записать формулировку ФП на макроуровне: оперативная зона в течение оперативного времени должна (указать физическое макросостояние, например, “быть горячей”), чтобы выполнять (указать одно из конфликтующих действий) и не должна быть горячей (указать противоположное физическое макросостояние, например, “быть холодной”), чтобы выполнять (указать другое конфликтующее требование).
Можно составить краткую формулировку ФП: элемент (или часть элемента в оперативной зоне) должен быть, чтобы (указать для чего он нужен), и не должен быть, чтобы (указать почему он вреден).
4) Записать формулировку физического противоречия на микроуровне: в оперативной зоне должны быть частицы вещества (указать их физическое состояния или действие), чтобы обеспечить (указать требуемое по п. 3 макросостояние) и не должны быть такие частицы (или должны быть частицы с противоположным состоянием или действием), чтобы обеспечить (указать требуемое по п.3 другое макросостояние).
5) Записать формулировку идеального конечного результата ИКР-2: оперативная зона (указать) в течение оперативного времени должна сама обеспечить (указать противоположные физические макро- или микросостояния).
6) Проверить возможность применения системы стандартов к решению физической задачи, сформулированной в виде ИКР-2. Если задача не решена, перейти к четвертой части АРИЗ.
Мобилизация и применение ВПР
Правило. Каждый вид частиц, находясь в одном физическом состоянии, должен выполнять одну функцию. Если частицы А не справляются с действиями 1 и 2, надо ввести частицы Б, которые будут выполнять действие 2, а частицы А — действие 1.
Правило. Разделение частиц на группы выгодно и в том случае, когда должны быть частицы одной группы А. Одну группу частиц А оставляют в прежнем состоянии, а у другой группы частиц меняют главный для данной задачи параметр.
Правило. Разделенные или введенные частицы после отработки должны стать неотличимыми друг от друга или ранее имевшихся частиц.
Применить метод моделирования “маленькими человечками” (ММЧ):
- а) используя метод ММЧ, построить схему конфликта;
- б) изменить схему так, чтобы “маленькие человечки” действовали не вызывая конфликта;
- в) перейти к технической системе.
Изображать в виде “маленьких человечков” следует только изменяемые частицы модели задачи (инструмент, икс-элемент).
Следует на рисунке указать плохое и хорошее действие. Если события развиваются во времени, целесообразно сделать несколько последовательных рисунков. Метод ММЧ позволяет отчетливее увидеть идеальное действие (“что надо сделать”) без физики (“как это сделать”).
Благодаря этому снимается психологическая инерция, фокусируется работа воображения.
Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача сводится к определению способа получения этой системы, можно использовать метод “шаг назад от ИКР”. Изображают готовую систему, а затем вносят в рисунок минимальное демонтирующее изменение. Например, если в ИКР две детали соприкасаются, то при минимальном отступлении от ИКР между деталями надо показать зазор. Возникает новая задача (микро-задача): как устранить дефект. Разрешение такой микро-задачи обычно не вызывает затруднений и часто подсказывает решение общей задачи.
Определить решается ли задача применением смеси ресурсных веществ? Если требуется, осуществить переход от моновещества к бивеществу или поливеществу. По возможности широко использовать смесь веществ с «пустотой», которая является исключительно важным вещественным ресурсом. Она всегда имеется в неограниченном количестве, предельно дешева, легко смешивается с различными веществами (пена, пузырьки, пористые структуры).
Например, смесь воздуха и пустоты — это воздух под пониженным давлением. Смесь какого-либо вещества с «пустотой» позволяет получить пену (пенопласт, пеношамот, пеноалюминий, и др.).
Определить решается ли задача заменой имеющихся веществ «пустотой».
Определить, решается ли задача применением веществ, производных от ресурсных (или применением смеси этих производных веществ с «пустотой»).
Производные ресурсные вещества получают изменением агрегатного состояния имеющихся ресурсных веществ. Если ресурсное вещество жидкость, то производные — лед и пар. Для воды производные — кислород и водород.
Определить, решается ли задача введением вместо веществ одного или нескольких полей: электрического, магнитного, электромагнитного, теплового и т.д.
Определить, решается ли задача применением пары поле — добавка вещества, отзывающегося на поле (например, магнитное поле — ферровещество, ультрафиолет — люминифор, тепловое поле — металл с памятью формы и т.д.).
Решение мини-задачи тем идеальнее, чем меньше затраты ВПР. Однако не каждая задача решается при малом расходе ВПР. Иногда приходится отступать от этого, вводя посторонние” вещества и поля. Делать это надо только при действительной необходимости, если никак нельзя обойтись наличными ВПР.
Применение информационого фонда
Во многих случаях мобилизация ВПР (см. 3.1.4) приводит к решению задачи. В таких случаях можно переходить кп. 3.1.7, который будет рассмотрен ниже Если же после этого шага ответа нет, нужно перейти к п. 3.1.5, а именно к использованию информационного фонда ТРИЗ. К этому моменту задача существенно проясняется и становится возможным ее прямое решение с помощью этого фонда. Для этого необходимо рассмотреть возможность решения задачи:
- по стандартам вепольного анализа;
- с использованием физических эффектов;
- с применением технических приемов.
Изменение (или) замена задачи
1) Если задача решена, перейти от физического ответа к техническому: сформулировать способ и дать принципиальную схему устройства, осуществляющего этот способ.
2) Если ответа нет, проверить формулировку задачи. При необходимости изменить ее условие, выделив отдельные задачи для первоочередного решения.
3) Если ответа нет, изменить задачу, выбрав другое противоречие.
4) Если ответа нет, заново сформулировать мини-задачу, отнеся ее к надсистеме.
Анализ способа устранения физического противоречия
Главная цель этой части АРИЗ — проверка качества полученного ответа. ФП должно быть устранено почти идеально “без ничего”. Лучше потратить два-три часа на получение нового более сильного ответа, чем потом полжизни бороться за плохо внедряемую, слабую идею. В этой части АРИЗ необходимо осуществить следующее.
I. Контроль ответа: рассмотреть вводимые вещества и поля, ответить на вопрос, нужно ли вводить новые? Можно ли не вводить новые вещества и поля, использовав ВПР, — имеющиеся и производные? Можно ли использовать саморегулируемые вещества? Ввести соответствующие поправки в технический ответ.
Саморегулируемые вещества (в условиях данной задачи) — это такие вещества, которые определенным образом меняют свои физические параметры при изменении внешних условий, например, теряют магнитные свойства при нагревании выше точки Кюри. Применение саморегулируемых веществ позволяет менять состояние системы или проводить в ней изменения без дополнительных устройств. Провести предварительную оценку полученного решения, ответив на следующие контрольные вопросы:
а) обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-I?
б) какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?
в) содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?
г) годится ли решение, найденное для “одноцикловой” модели задачи в реальных условиях со многими циклами.
Если полученное решение не удовлетворяет хотя бы одному из контрольных вопросов, вернуться к анализу задачи. В случае решения задачи проверить по патентным данным формальную новизну. Указать, какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи. Записать возможные подзадачи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.
Применение полученного ответа
Действительно хорошая идея не только решает конкретную задачу, но и дает универсальный ключ ко многим другим аналогичным задачам. Рассматриваемая часть АРИЗ имеет целью максимальное использование ресурсов найденной идеи. Для этого следует:
- определить, как должна быть изменена надсистема, в которую входит измененная система;
- проверить, может ли измененная система (или подсистема) применяться по-новому;
Использовать полученный ответ при решении других технических задач:
- а) сформулировать в обобщенном виде полученный принцип решения;
- б) рассмотреть возможность применения полученного принципа при решении других задач;
- в) рассмотреть возможность использования принципа, обратного полученному;
- г) применить морфологический анализ для выяснения возможных вариантов;
- д) рассмотреть изменение найденного принципа при варьировании размеров системы (или главных ее частей): размеры стремятся к нулю, размеры стремятся к бесконечности.
Анализ хода решения
Каждая решенная по АРИЗ задача должна повышать творческий потенциал человека. Для этого необходимо тщательно проанализировать ход решения. В этом смысл завершающей части АРИЗ. Для чего следует сравнить:
- реальный ход решения данной задачи с теоретическим (по АРИЗ).
Если есть отклонения, записать;
- полученный ответ с данными информационного фонда ТРИЗ (стандарты, приемы, физэффекты).
Если в информационном фонде нет подобного принципа, записать его в предварительный накопитель.
