Схемы типичных конфликтов в моделях задач

МАТЕРИАЛЫ К КУРСУ ФСА И ТРИЗ

Кострома 2011

УДК 658.512.2; 608

Материалы к курсу ФСА и ТРИЗ.

 

Пособие представляет собой раздаточный материал к курсу «Функционально-стоимостный анализ и теория решения изобретательских задач» («ФСА и ТРИЗ»). В пособие включены: важнейшие положения ФСА, алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ-85в), стандарты на решения изобретательских задач, материалы к некоторым методам активизации поиска решений в технике, задачник, ряд других материалов.

Для студентов IV курса специальностей «Информационные системы», «САПР». Кострома, КГТУ, 2011., 141с.

 

 

Составитель В. В. Лимарь.

 

© Костромской государственный технологический университет

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Цель курса «Функционально-стоимостный анализ и теория решения изобретательских задач» («ФСА и ТРИЗ») – знакомство с современными методами поиска новых конструкторско-технологических решений. Потребность в таком поиске возникают при проектировании новой и совершенствовании существующей техники.

Курс включает методику нахождения принципов действия устройств заданного назначения; приёмы, направленные на предупреждение возникновения, сокращение и ликвидацию излишнего расхода ресурсов; инструментарий ТРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач, приёмы разрешения противоречий, вепольный анализ, стандарты, указатели физических, химических, геометрических и др. эффектов); ряд методов активизации поиска решений в технике.

В пособие включён только тот материал, который соответствует программе курса согласно сетке часов и является необходимым для аудиторных занятий и для выполнения домашних заданий. Наиболее полно материал изложен в источниках, приведённых в списке литературы.

ВВЕДЕНИЕ

Процесс инженерного творчества, связанный с разработкой и совершенствованием различных устройств (машин, приборов, аппаратов и т. п.), как и всякий творческий процесс, граничит с искусством. Результат этого процесса в значительной степени зависит от таланта, способностей, компетентности исполнителя. Раз это так, то кажется очевидным, что, указанный процесс плохо поддаётся управлению, алгоритмизации и инженеры вынуждены проводить поиск с помощью проб и ошибок или по какой-то неписаной творческой «технологии» – своей или заимствованной у коллег.

Однако практика последних лет показала, что процессы научно-технического творчества, связанные с созданием новых и совершенствованием существующих технических систем, по большей части состоят из таких действий, которые могут быть организованы, спланированы, поэтому инженера, конструктора можно обучать «творческому ремеслу». Именно таким «ремеслом» являются современные методы активизации поиска решения задач в технике: функционально - стоимостный анализ (ФСА), теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) и ряд других. Подходя к решению примерно одних и тех же вопросов с разных сторон, эти методы дополняют друг друга и позволяют решать задачи широкого круга из различных областей техники.

ФСА объединяет в единую систему экономические, организационные и творческие приёмы решения разнообразных задач. Основное внимание уделено формированию новой идеи, приводящей к наиболее эффективному, экономичному решению проблемы. Для получения такой идеи при проведении функционально - стоимостного анализа привлекаются и другие методы активизации поиска, в том числе ТРИЗ. При поиске идеи необходимы сведения из различных наук. В связи с этой необходимостью разработаны указатели физических /16/, химических /12/ и геометрических /13/ эффектов, собраны примеры использования биологических и физиологических эффектов /11/. Обращение к этим источникам информации является неотъемлемой частью поиска решения.

ФСА используется в ряде отраслей отечественной промышленности, а также в США, Японии, Англии, Германии, Канаде и др. странах.

 

ГЛАВА 1

 

ВАЖНЕЙШИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ФСА * )

 

ПРИНЦИПЫ ФСА

 

Функциональный принцип. Любое устройство (машина, прибор, аппарат и т. д.) понимается и совершенствуется не в конкретной реальной форме, а как комплекс функций, которые оно выполняет или должно выполнять.

Системный принцип. Любой объект необходимо представлять в трёх аспектах: как нечто целое (систему С), как часть более общей системы (надсистемы) и как совокупность более мелких частей (элементов, подсистем ПС₁, ПС₂, ПС₃ и т. д.). При этом в надсистеме следует принять во внимание и все её составные части (системы С¢, C¢¢, C¢¢¢ и т. д.). Т. е. каждому объекту сопоставляется такой условный рисунок.

 

 

С

C(n)

C¢¢¢

C¢¢

С¢

 

 

 

Рис 1.1.

 

Если рассматриваемый объект изменяется со временем, то целесообразно представить этот объект, надсистему (в которую он входит) и его подсистемы не только в настоящем, но и в прошлом и будущем.

Стоимостный принцип. При разработке новой технической системы и при совершенствовании уже имеющейся необходимо обеспечить минимум затрат на производство и эксплуатацию системы, приходящихся на единицу её полезности.

______________

*) Глава написана на основе трудов кафедры новой техники ИПК МЭТП СССР, которые не опубликованы.

ПОНЯТИЕ ФУНКЦИИ. ПРАВИЛА ФОРМУЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИИ.

 

Любое изделие (в т. ч. машина, аппарат, прибор и т. п.) имеет потребительную стоимость.

Потребительная стоимость – это способность изделия удовлетворять ту или иную потребность человека, быть полезностью, благом.

Вне отношения к потребностям людей потребительной стоимости не существует.

Для потребителя не важна природа изделия как такового. Его прежде всего интересуют те действия, та работа, которые при помощи изделия могут быть выполнены, т. е. функциональные возможности, изделия.

Функция – это проявление изделием его свойств, а также действия, производимые с помощью изделия.

При формулировании функции необходимо придерживаться двух правил.

1) Формулировка должна состоять по возможности из двух слов: переходного глагола и существительного. (Переходным называется глагол, который требует после себя существительное в винительном падеже.) Примеры: функция провода – проводить ток; функции контакта – проводить ток, крепить провод. При невозможности сформулировать функцию в виде двух слов используют языковые конструкции, эквивалентные такой формулировке.

2) Формулировка функции должна быть абстрактной, т. е. она не должна быть жёстко зависимой от того или иного варианта реализации функции. Так, вместо «разрезать», «распиливать», «разрубать», «раскалывать», «разламывать» и т. д. надо говорить «разъединять», «разделять».

 

ФУНКЦИЯ ИЗДЕЛИЯ И ЕГО КОНСТРУКЦИЯ. СУЩНОСТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПОДХОДА

 

Функция изделия и его конструкция взаимосвязаны и обусловливают друг друга. Функция определяет сущность, основной смысл существования изделия. Конструкция же представляет собой материальный объект, реализующий эту сущность. В известном смысле функция и конструкция мыслятся как содержание и форма. Определяющим, первичным в системе функция–конструкция является функция, а определяемым, вторичным–конструкция. Методологический подход, основанный на использовании изложенного принципа о первичности функции и вторичности конструкции, о необходимости выведения конструкции из условий оптимальной реализации функции изделия, образует т. н. функциональный подход.

В ФСА такой подход противопоставляется традиционному предметному подходу, при котором анализ и совершенствование изделия сводятся к анализу и совершенствованию элементов его конструкции, а функции, выполняемые изделием, либо не рассматриваются, либо рассматриваются косвенно, неявно, во всяком случае, принцип, при котором конструкция выводится из функции как обязательность, как система не реализуется.

 

ИЕРАРХИЯ ФУНКЦИЙ *)

 

Функции изделия, которые определяют связь между изделием в целом и потребителем (или системой более высокого порядка) называются внешними.

Внешние функции подразделяют на главную (главные) и второстепенные.

Главная функция изделия определяет его назначение, сущность, смысл существования, т. е. определяет основную цель изготовляемого изделия, его основную потребительную стоимость.

Второстепенные функции не влияют на работоспособность изделия. Они отражают побочные цели (побочные потребительные стоимости). Это, как правило, эстетические, экологические, эргономические, технологические функции.

Функции, совокупное выполнение которых реализует внешнюю функцию, называются внутренними.

Различают основные и вспомогательные внутренние функции.

Основные функции – это функции, которые определяют работоспособность изделия.

Вспомогательные функции способствуют реализации основных. Это, как правило, соединительные, фиксирующие, изолирующие, направляющие функции, а также функции, обеспечивающие долговечность, надёжность, точность.

Совокупность основных функций (номенклатура и количество) определяется принятым с целью реализации внешней функции принципом действия.

Совокупность вспомогательных функций определяется условиями реализации основных функций и зависит от принятого конструктивного исполнения изделия.

Основные и вспомогательные функции являются полезными в том смысле, что невыполнение хотя бы одной основной или одной вспомогательной функции приводит к потере работоспособности изделия. Однако между основными и вспомогательными функциями есть принципиальное различие, состоящее в том, что необходимость во вспомогательных функциях возникает только при фактической реализации соответствующих основных функций.

Реализация каждой основной функции как функции полезной сопровождается побочными, как правило, вредными функциями. Поэтому по степени полезности различают функции полезные и вредные. Первые обеспечивают рабооспособность изделия, вторые – уменьшают её и вдобавок увеличивают затраты.

____________________

*) См. схему на стр. 127.

Вредные функции принципиально неустранимы, поэтому речь может идти только об экономически обоснованном уменьшении их вредного действия.

Используют также понятия «бесполезные», «избыточные», «излишние» функции. Это функции, которые не изменяют работоспособности изделия, но приводят к увеличению затрат. Бесполезные функции могут также выражаться в виде избыточного ресурса.

Материальный носитель функции – это отдельный конструктивный элемент (или их совокупность), реализующий функцию.

 

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КАК ПРОЦЕСС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ, ВЕЩЕСТВА, ИНФОРМАЦИИ

 

Все технческие системы могут рассматриваться как устройства, основным свойством которых является наличие в них организованных потоков энергии, вещества, информации. Считается, что в реальном мире существует только 3 вида «продуктов»: энергия, вещество, информация. Это означает, что работа, функционирование любого устройства (машины, прибора, аппарата и т. п.) есть не что иное, как преобразование энергии, вещества, информации. В этом свете любая основная внутренняя функция может быть сведена к совокупности действий с энергией, веществом, информацией.

Действие с «продуктом» - это процесс, в результате которого некоторый исходный «продукт», образующий вход, преобразуется в конечный, образующий выход. В результате преобразования, вообще говоря, изменяются характеристики энергии, вещества, информации.

Действию с «продуктом» можно сопоставить такой условный рисунок.

 

	ПРОЦЕССОР

ВХОД ВЫХОД

«ПРОДУКТА» «ПРОДУКТА»

 

Рис 1.2.

 

(Входов и выходов «продукта» может быть и несколько).

Если «продукт» на выходе имеет такие же качественные и количественные показатели, что и на входе, то производится хранение «продукта». Если при этом область локализации «продукта» на выходе не совпадает с областью локализации «продукта» на входе, то выполняется передача «продукта».

Если при преобразовании изменяется качество «продукта», то имеет место качественное преобразование. Если же изменяется количественная характеристика «продукта» (или несколько количественных характеристик), преобразование является количественным.

 

 

МОДЕЛИ, РАССМАТРИВАЕМЫЕ В ФСА.

 

Структурно-элементная модель технической системы (ТС). Это абстрактный (условный) рисунок, показывающий взаимосвязь (соподчинённость) элементов ТС. Эта модель изображается в виде схем, матриц, графов и т. д. Модель отражает иерархию элементов (система, подсистема, узел, деталь, элемент детали, материал).

Функциональная модель ТС. Это абстрактный (условный) рисунок, показывающий взаимосвязь (соподчинённость) выполняемых ТС функций. Эта модель изображается в виде схем, матриц, графов и т. д.. Функциональная модель строится для того, чтобы выделить все функции ТС, с учётом того, что реализовать их выполнение можно многими путями. (См. стр. 128, 130 – 132.)

Функционально-структурная модель. Это таблица, показывающая взаимосвязь функций ТС и элементов её конструкции. (См. стр. 129.)

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАТРАТ НА ФУНКЦИИ.

 

Функциональный принцип связан с представлением об изделии при помощи его функциональной модели и с положением о том, что конструкция изделия должна быть получена из условий оптимальной реализации его функций. Оценка такой оптимальности может быть проведена только в терминах затрат. Поэтому анализ функций должен быть дополнен анализом затрат, связанных с изготовлением и эксплуатацией изделий.

Анализ затрат базируется на том, что затраты, связаннае с созданием и использованием любого устройства, состоят из минимума, абсолютно необходимого для его изготовления и эксплуатации, и дополнительных, функционально неоправданных, излишних издержек, которые не имеют прямого отношения к назначению объекта и связаны с несовершенством конструкции, технологических процессов, применяемых материалов и методов организации производства и труда. Цель стоимостного анализа – недопущение излишних затрат в разрабатываемом устройстве, а в модернизируемом устройстве – выявление излишних затрат и нахождение путей их ликвидации и сокращения.

В ФСА предполагается, что затраты на функции определяются всеми видами затрат, связанных с материальным носителем функции: на его разработку, изготовление, эксплуатацию и т. д. Используются понятия «производственные затраты» и «эксплуатационные затраты» на функции. Это затраты, связанные соответственно с изготовлением носителя функции и применением этого носителя в сфере потребления. Используется понятие «совокупные затраты жизненного цикла». Это производственные и эксплуатационные затраты в течение нормативного срока окупаемости.

В ФСА любое устройство рассматривается как организованное множество функций. Каждой внешней функции соответствует своя совокупность внутренних. Поэтому плата за внешнюю функцию может рассматриваться как плата за совокупность внутренних функций. Поскольку внутренние функции есть основные, вспомогательные и вредные, то

 

З = + + ,

где

З_i – затраты на i -ю основную функцию,

З_in – затраты на n -ю вспомогательную функцию, связанную с i -й основной функцией,

З_ik - затраты на k -ю вредную функцию, связанную с i -й основной функцией.

Основная цель ФСА формулируется как оптимизация соотношения между полезностью и совокупными затратами жизненного цикла. Математически эта цель может быть выражена соотношением:

min, (1)

где безразмерное число П – полезность.

Область поиска оптимального варианта на основе минимизации функции З/П ограничена условиями соблюдения различных требований (потребителя, технологических, механической жёсткости, надёжности и т. д.). Эти условия представляют при помощи системы нелинейных ограничений-неравенств

 

j_J ³ L_J, j =1,2,3…. (2)

 

Изделие, удовлетворяющее условиям (1), (2), называется оптимальным и характеризуется минимально возможными затратами жизненного цикла З_min, которые определяются как функцонально необходимые затраты.

Важнейшим положением системного принципа является положение о том, что оптимизация подсистемы должна быть подчинена условиям оптимальности системы, в которую входит данная подсистема. При этом в оптимальной системе подсистемы получаются, как правило, неоптимальными. И наоборот: система, состоящая из одних оптимальных подсистем, как правило, неоптимальна.

 

 

ГЛАВА 2

 

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ АРИЗ-85-В *)

 

ЧТО ТАКОЕ АРИЗ?

 

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) - комплексная программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических систем и предназначенная для анализа и решения изобретательских задач. АРИЗ возник и развивался вместе с Теорией Решения Изобретательских Задач (ТРИЗ). Первоначально АРИЗ назывался "методикой изобретательского творчества".
Впервые словосочетание "алгоритм решения изобретательских задач" использовано в приложении "Технико-экономические знания" к еженедельнику "Экономическая газета" за 1 сентября 1965 г. Аббревиатура АРИЗ впервые использована в книге Г.С. Альтшуллера "Алгоритм изобретения" /8/. В дальнейшем модификации АРИЗ включали указание на год публикации, например АРИЗ-68, АРИЗ-71...

Автор АРИЗ - Г.С. Альтшуллер. При разработке последних модификаций алгоритма (АРИЗ-77, АРИЗ-82, АРИЗ-85) учтены замечания и рекомендации многих специалистов по ТРИЗ.

 

ВНИМАНИЕ! АРИЗ - СЛОЖНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, НЕ ПРИМЕНЯЙТЕ ЕГО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НОВЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗАДАЧ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ ХОТЯ БЫ ПО 80 - ЧАСОВОЙ ПРОГРАММЕ.

АРИЗ – ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МЫШЛЕНИЯ, А НЕ ВМЕСТО МЫШЛЕНИЯ, НЕ СПЕШИТЕ, ТЩАТЕЛЬНО ОБДУМЫВАЙТЕ ФОРМУЛИРОВКУ КАЖДОГО ШАГА, ОБЯЗАТЕЛЬНО ЗАПИСЫВАЙТЕ НА ПОЛЯХ ВСЕ СООБРАЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПО ХОДУ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ.

АРИЗ - ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕСТАНДАРТНЫХ ЗАДАЧ. ПРОВЕРЬТЕ: МОЖЕТ БЫТЬ ВАША ЗАДАЧА РЕШАЕТСЯ ПО СТАНДАРТАМ?

 

ЧАСТЬ 1. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ

 

Основная цель первой части АРИЗ - переход от расплывчатой изобретательской ситуации к четко построенной и предельно простой схеме (модели) задачи.

_______________

*) Этот материал опубликован в /4, 5, 13, 17, 18/.

ШАГ 1.1. Записать условия мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Техническая система для (указать назначение) включает (перечислить основные части системы). Техническое противоречие 1 (ТП-1): (указать). Техническое противоречие 2 (ТП-2): (указать). Необходимо при минимальных изменениях в системе (указать результат, который должен быть получен).

ПРИМЕР

Техническая система для приема радиоволн включает антенну радиотелескопа, радиоволны, молниеотводы, молнии. ТП-1: если молниеотводов много, они надежно защищают антенну от молний, но поглощают радиоволны. ТП-2: если молниеотводов мало, то заметного поглощения радиоволн нет, но антенна не защищена от молний. Необходимо при минимальных изменениях обеспечить защиту антенны от молний без поглощения радиоволн. (В этой формулировке следует заменить термин "молниеотвод" словами "проводящий стержень", "проводящий столб" или просто "проводник").

Примечания.
1. Мини-задачу получают из изобретательской ситуации, вводя ограничения: все остается без изменений или упрощается, но при этом появляется требуемое действие (свойство), или исчезает вредное действие (свойство). Переход от ситуации к мини-задаче не означает, что взят курс на решение небольшой задачи. Наоборот, введение дополнительных требований (результат должен быть получен "без ничего") ориентирует на обострение конфликта и заранее отрезает пути к компромиссным решениям.

2. При записи 1.1 следует указать не только технические части системы, но и природные, взаимодействующие с техническими. В задаче о защите антенны радиотелескопа такими природными частями системы являются молнии и принимаемые радиоволны (если они излучаются природными космическими объектами).
3. Техническими противоречиями (ТП) называют взаимодействия в системе, состоящие, например, в том, что полезное действие вызывает одновременно и вредное. Или – введение (усиление) полезного действия либо устранение (ослабление) вредного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом.
Технические противоречия составляют, записывая одно состояние элемента системы с объяснением того, что при этом хорошо, а что - плохо. Затем записывают противоположное состояние этого же элемента, и вновь - что хорошо, что плохо.

Иногда в условиях задачи дано только изделие; технической системы (инструмента) нет, поэтому нет явного ТП. В этих случаях ТП получают, условно рассматривая два состояния (изделия), хотя одно из них заведомо недопустимо.
НАПРИМЕР, дана задача: "Как наблюдать невооруженным глазом микрочастицы, взвешенные в образце оптически чистой жидкости, если эти частицы настолько малы, что свет обтекает их?" (См. задачу 4 на стр. 44.)

ТП-1: Если частицы малы, жидкость остается оптически чистой, но частицы невозможно наблюдать невооруженным глазом.

ТП-2: Если частицы большие, они хорошо наблюдаемы, но жидкость перестает быть оптически чистой, а это недопустимо.

Условия задачи, казалось бы, заведомо исключают рассмотрение ТП-2: изделие менять нельзя! Действительно, в дальнейшем мы будем исходить (в данном случае) из ТП-1, но ТП-2 даст дополнительные требования к изделию: маленькие частицы, оставаясь маленькими, должны стать большими...

4. Термины, относящиеся к инструменту и внешней среде, необходимо заменять простыми словами для снятия психологической инерции. И это потому, что термины:

· Навязывают старые представления о технологии работы инструмента: "ледокол колет лед" - хотя можно продвигаться сквозь льды, не раскалывая их;

· затушевывают особенности веществ, упоминаемых в задаче: "опалубка" это не просто "стенка", а "железная стенка";

· сужают представления о возможных состояниях вещества: термин "краска" тянет к традиционному представлению о жидкой или твердой краске, хотя краска может быть и газообразной (см. задачу 3 на стр. 42).

 

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.
Правило 1. Если инструмент по условиям задачи может иметь два состояния, надо указать оба состояния.

Правило 2. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов, достаточно взять одну пару.

ПРИМЕР
Изделия - молния и радиоволны. Инструмент – проводящие стержни (много стержней, мало стержней).

Примечания
5. Изделием называют элемент, который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного действия, обнаружить, измерить и т. д.). В задачах на обнаружение и изменение изделием может оказаться элемент, являющийся по своей основной функции собственно инструментом, например, шлифовальный круг.

6. Инструментом называют элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (фреза, а не станок; огонь, а не горелка). Инструментом являются стандартные детали, из которых собирают изделие. Например, набор частей игры "Конструктор" - это инструмент для изготовления различных моделей.
7. Один из элементов конфликтующей пары может быть сдвоенным. Например, даны два разных инструмента, которые должны одновременно действовать на изделие, причем один инструмент мешает другому. Или даны два изделия, которые должны воспринимать действия одного и того же инструмента: одно изделие мешает другому.

 

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2, используя таблицу 1.

ПРИМЕР

ТП-1: много проводящих стержней ТП-2: мало проводящих стержней

Рис 2.1.

 

Примечания

8. В таблице 1 приведены схемы типичных конфликтов. Допустимо использование нетабличных схем, если они лучше отражают сущность конфликта.
9. В некоторых задачах встречаются многозвенные схемы конфликтов, например:

Рис 2.2.

 

Такие схемы сводятся к однозвенным:

 

Рис 2.3.

 

если считать Б изменяемым изделием или перенести на Б основное свойство (или состояние) А.

10. Конфликт можно рассматривать не только в пространстве, но и во времени.
Так, в задаче об опылении цветов (см. задачу 2 на стр. 40) сильный ветер вначале закрывает лепестки, из-за чего затем не переносит пыльцу, хотя это он может делать хорошо. Такой подход позволяет иногда четче выделить задачу, которую надо решать.

11. Шаги 1.2 и 1.3 уточняют общую формулировку задачи. Поэтому после шага 1.3 необходимо вернуться к 1.1 и проверить, нет ли несоответствий в линии 1.1 - 1.2 - 1.3. Если несоответствия есть, их надо устранить, откорректировать линию.

 

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции технической системы, указанной в условиях задачи). Указать, что является главным производственным процессом.

ПРИМЕР
В задаче о защите антенны радиотелескопа главная функция системы - прием радиоволн. Поэтому выбрать следует ТП-2: в этом случае проводящие стержни не вредят радиоволнам.

Примечания
12. Выбирая одну из двух схем конфликта, мы выбираем и одно из двух противоположных состояний инструмента. Дальнейшее решение должно быть привязано именно к этому состоянию. Нельзя, например, подменять "малое количество проводников" каким-то "оптимальным количеством". АРИЗ требует обострения, а не сглаживания конфликта.

"Вцепившись" в одно состояние инструмента, мы в дальнейшем должны добиться, чтобы при этом состоянии появилось положительное свойство, присущее другому состоянию. Проводников мало, и увеличивать их число мы не будем, но в результате решения молнии должны отводиться так, словно проводников очень много.

13. С определением главного производственного процесса (ГПП) иногда возникают трудности в задачах на измерение. Измерение почти всегда производят ради изменения, т. е. обработки детали, выпуска продукции. Поэтому ГПП в измерительных задачах - это ГПП всей системы, а не измерительной ее части. Например, необходимо измерять давление внутри выпускаемых электроламп. ГПП - не измерение давления, а выпуск ламп. Исключением являются только некоторые задачи на измерение в научных целях.

 

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.
Правило 3. Большая часть задач содержит конфликты типа "много элементов" и "мало элементов" ("сильный элемент" - "слабый элемент" и т. д.). Конфликты типа "мало элементов" при усилении надо приводить к одному виду - "ноль элементов" ("отсутствующий элемент").

 

 

ПРИМЕР

Будем считать, что вместо "малого количества проводников" в ТП-2 указан "отсутствующий проводник".

 

ШАГ 1.6. Записать формулировку модели задачи, указав:

1. конфликтующую пару;

2. усиленную формулировку конфликта;

3. что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что должен устранить, улучшить, обеспечить и т.д.).

ПРИМЕР
Даны отсутствующий проводник и молния. Отсутствующий проводник не создает помех (при приеме радиоволн антенной), но и не обеспечивает защиту от молний. Необходимо найти такой икс-элемент, который, сохраняя способность отсутствующего проводника не создавать помех (антенне), обеспечивал бы защиту от молний.

Примечания
14. Модель задачи условна, в ней искусственно выделена часть элементов технической системы. Наличие остальных элементов только подразумевается. Так, в модели задачи о защите антенны из четырех элементов, необходимых для формулировки задачи (антенна, радиоволны, проводник и молния), остались только два, остальные упоминаются в скобках - их можно было бы вообще не упоминать.
15. После шага 1.6 следует обязательно вернуться к 1.1 и проверить логику построения модели задачи. При этом часто оказывается возможным уточнить выбранную схему конфликта, указав в ней Х-элемент, например, так:

 

Рис 2.4.

 

16. Икс-элемент не обязательно должен оказаться какой-то новой вещественной частью системы. Икс-элемент - это некое изменение в системе, некий икс вообще. Он может быть равен, например, изменению температуры или агрегатного состояния какой-то части системы или внешней среды.

 

ШАГ 1.7. Проверить возможность применения системы стандартов к решению модели задачи. Если задача не решена, перейти ко второй части АРИЗ. Если задача решена, можно перейти к седьмой части АРИЗ, хотя и в этом случае рекомендуется продолжить анализ со второй части.

Примечание
17. Анализ по первой части АРИЗ и построение модели существенно проясняют задачу и во многих случаях позволяют увидеть стандартные черты в нестандартных задачах. Это открывает возможность более эффективного использования стандартов, чем при применении их в исходной формулировке задачи.

 

ЧАСТЬ 2. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ЗАДАЧИ

Цель второй части АРИЗ - учет имеющихся ресурсов, которые можно использовать при решении задачи: ресурсов пространств, времени, веществ и полей.

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону (ОЗ).

Примечание
18. В простейшем случае оперативная зона - это пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи.

ПРИМЕР
В задаче об антенне ОЗ - пространство, ранее занимаемое молниеотводом, т.е. мысленно выделенный "пустой" стержень, "пустой" столб.

 

ШАГ 2.2. Определить оперативное время (ОВ).

Примечание
19. Оперативное время - это имеющиеся ресурсы времени: конфликтное время Т₁ и время до конфликта Т₂. Конфликт (особенно быстротечный, кратковременный) иногда может быть устранен (предотвращен) в течение Т₂.

ПРИМЕР
В задаче об антенне оперативное время является суммой Т₁' (время разряда молнии) и Т₁" (время до следующего разряда). Т₂ нет.

 

ШАГ 2.3. Определить вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматриваемой системы, внешней среды и изделия. Составить список ВПР.

Примечания
20. Вещественно-полевые ресурсы - это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бывают трех видов:

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента;

б) ВПР изделия.

2. Внешнесистемные

а) ВПР среды, специфической именно для данной задачи, например, вода в задаче о частицах в жидкости оптической чистоты;

б) ВПР, общие для любой внешней среды, "фоновые" поля, например, гравитационное, магнитное поле Земли.

3. Надсистемные

а) отходы посторонней системы (если такая система доступна по условию задачи),

б) "копеечные" - очень дешевые посторонние элементы, стоимостью которых можно пренебречь.

При решении конкретной мини-задачи желательно получить результат при минимальном расходовании ВПР. Поэтому целесообразно использовать в первую очередь внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные ВПР и в последнюю очередь надсистемные ВПР. При развитии же полученного ответа и при решении задач на прогнозирование (т. е. макси-задач) целесообразно задействовать максимум различных ВПР.

21. Как известно, изделие - неизменяемый элемент. Какие же ресурсы могут быть в изделии? Изделие действительно нельзя изменять, т. е. нецелесообразно менять при решении мини-задачи.

Но иногда изделие может:

а) изменяться само;

б) допускать расходование (т. е. изменение) какой-то части, когда его (изделия) в целом неограниченно много (например, ветер и т.д.);

в) допускать переход в надсистему (кирпич не меняется, но меняется дом);

г) допускать использование микроуровневых структур;

д) допускать соединение с "ничем", т.е. с пустотой;

е) допускать изменение на время.

Таким образом, изделие входит в ВПР лишь в тех сравнительно редких случаях, когда его можно легко менять, не меняя.

22. ВПР - это имеющиеся ресурсы. Их выгодно использовать в первую очередь. Если они окажутся недостаточными, можно привлечь другие вещества и поля. Анализ ВПР на шаге 2.3 является предварительным.

ПРИМЕР
В задаче о защите антенны фигурирует "отсутствующий молниеотвод". Поэтому в ВПР входят только вещества и поля внешней среды. В данном случае ВПР - это воздух.

 

ЧАСТЬ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИКР И ФП

В результате применения третьей части АРИЗ должен сформулироваться образ
идеального решения (ИКР). Определяется также и физическое противоречие (ФП), мешающее достижению ИКР. Не всегда возможно достичь идеального решения. Но ИКР указывает направление на наиболее сильный ответ.

 

ШАГ 3.1. Записать формулировку ИКР-1:

икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет (указать вредное действие) в течение оперативного времени (ОВ) в пределах оперативной зоны (ОЗ), сохраняя способност

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: