Алгоритм решения инженерных проблем — АРИП 2009 (П.Т.) Приложения

Приложение № 1. Какой алгоритм нужен инженеру

Идите туда, где ищут истину,
и бегите оттуда, где ее нашли.
Сократ

Невозможно одним лекарством лечить все болезни. Невозможно решать все изобретательские задачи одним алгоритмом, пусть даже самым универсальным.

Мир бесконечно разнообразен.
Инженерная практика показывает, что АРИЗ85В хорошо работает на предварительно очищенных задачах, то есть на задачах где ясна исходная ситуация и понятна конечная цель. На реальном производстве такие условия почти всегда отсутствуют. Исходная ситуация, как правило, имеет массу неопределенностей и неточностей, что приводит к ошибкам уже в начале анализа. Сложность взаимосвязей и многоярусность отношений в иерархии технических систем затрудняют выявление главного звена в цепи нежелательных явлений. Поэтому вопрос выявления задач из производственной ситуации остается актуальным.

Еще в начале 80 годов сам Генрих Саулович Альшуллер отмечал необходимость развития первой части АРИЗ, в которой выявлялась и формулировалась задача. Усилия многих разработчиков были направлены на решение именно этой проблемы. Некоторые успехи в этой области уже имеются, но они еще недостаточны, чтобы с полной уверенностью заявить о том, что проблема выбора задач решена.

У профессионалов четко сформировалась мысль о том, что для производственно-технологической проблемной ситуации нужен свой СПЕЦИАЛЬНЫЙ алгоритм.

Этот алгоритм должен выявлять место и время возникновения первопричины и устранять ее, привлекая имеющиеся ресурсы и разрешая физические противоречия.
Похожая, но все же иная ситуация в конструкторской деятельности, когда требуется изменить конкретный узел или машину в целом. В этом случае понять исходную ситуацию и выбрать задачу легче. Однако, требуется определить на каком этапе развития находится рассматриваемая система и какой, в соответствии с ЗРТС, требуется следующий эволюционный или качественный шаг приближающий систему к идеалу. Затем, как и в предыдущем случае, мы должны выявить физические противоречия и применить инструменты их разрешения. Для того чтобы уверенно делать такую работу требуется уже свой конструкторский алгоритм.

Особняком стоят измерительные задачи. В них, как правило, требуется анализ входящих и выходящих полей, несущих информацию. Это накладывает свои особенности, которые, к сожалению, в существующем алгоритме не учитываются. Возникает необходимость создания алгоритма измерительных задач. Совсем не похожая ситуация наблюдается при аварийных и научно-исследовательских проблемных ситуациях. В этих случаях почти отсутствует информация о предшествующих событиях, а есть только последствия, причина возникновения которых так же не всегда известна. К сожалению, существующий алгоритм решения изобретательских задач в этих случаях так же почти не применим. Нужен иной подход, иные методические приемы.

Итак, многолетняя практика использования АРИЗ85В привела к мысли о необходимости разработки как минимум пяти специализированных алгоритмов для различных проблем. Сложившееся положение вовсе не означает, что АРИЗ 85В устарел и ни на что не стал годен. Напротив, это говорит только о том, что заложенные в нем принципиальные идеи верны, но они должны развиваться, конкретизироваться и специализироваться по видам проблем.

Генрих Саулович Альтшуллер заложил фундамент и построил стены здания под названием ТРИЗ. Пришло время обустраивать это здание. Творческому человеку жить в нем еще многие годы.
Следует сразу же подчеркнуть, во всех будущих специализированных алгоритмах должны присутствовать все те же основополагающие диалектические понятия ТРИЗ системность и законы развития систем, идеальность и составление ИКР, противоречия и принципы их разрешения, ресурсы и их использование. Это те понятия, которые Г.С. Альшуллер первым ввел в изобретательскую практику, которые прошли проверку временем и которые составляют суть эффективного изобретательского мышления.

Для того, чтобы определиться какие требуются алгоритмы вначале нужно определить виды технических проблем и их признаки.

Предлагаем следующие:

Виды технических проблем

ПРОИЗВОДСТВЕННО — ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Признаки: сбои, остановки, неритмичность и не эффективность технологических процессов. Выход технологических параметров за приделы допускаемых норм, возникновение брака, неблагоприятное воздействие на окружающую среду и т.п.

КОНСТРУКТОРСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Признаки: низкая производительность, большие энергоемкости, масса, размеры, ненадежность, недолговечность и сложность конструкции.

Конструкторские проблемы имеют подвиды:
Развитие существующих систем. Изменяются любые части системы кроме рабочего органа, принцип работы которого остается прежним.
Создание новых систем. Изменяется рабочий орган, который использует принципиально иной принцип работы. В соответствии с изменением рабочего органа изменяются и другие части системы

ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ОБНАРУЖИТЕЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Признаки: отсутствие информации о промежуточных или крайних состояниях технической системы или ее частей.

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Признаки: отсутствие информация о происходящих физико-химических процессах, несовпадение полученных результатов с ожидаемыми, возникновение ранее неизвестного явления или события, непонимание происходящих событий.

АВАРИЙНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Признаки: возникновение в технической системе саморазвивающихся, неуправляемых процессов, приводящих к разрушению самой технической системы и окружающей среды.

Возможно, перечислены не все виды технических проблем для которых требуется свой алгоритм. Поэтому мы будем благодарны за уточнения и дополнения.

Ниже предлагаем для рассмотрения и обсуждения принципиальные схемы некоторых специализированных алгоритмов. Часть из них уже создана и проверена, например алгоритм для решения производственно-технологических проблем, другие находятся в различной степени готовности.

Основные блоки алгоритма решения производственно-технологических проблем

(Алгоритм разработан, используется в практике)

Основные блоки алгоритма решения конструкторских проблем — АРП (К) 

(Алгоритм в стадии доработки и уточнения)

 

Основные блоки алгоритма решения змерительных проблем — АРП (ИЗ.) 

(Алгоритм в стадии доработки и уточнения)

Основные блоки алгоритма решения аварийных проблем — АРП (А.П.) 

(Алгоритм в стадии разработки)

Основные блоки алгоритма решения научно-исследовательских проблем 

(Алгоритм в стадии начальной разработки)

Приложение № 2. Алгоритм решения инженерных проблем — АРИП 2009(П.Т.)

Уровни описания производственно-технологических проблем

Описание производственно-технологической проблемы может быть выполнено на различных уровнях: СОЦИАЛЬНО-АДМИНИСТРАТИВНОМ, ТЕХНИЧЕСКОМ, ФИЗИЧЕСКОМ.

СОЦИАЛЬНО-АДМИНИСТРАТИВНЫЙ УРОВЕНЬ ОПИСАНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Описывается конфликт между технической системой и надсистемой, между человеком и техникой. Указываются финансовые, организационные, эксплуатационные, экологические и другие неблагополучия. Описания отмечает только вредные последствия. Даются административные указания на их устранение.

Пример. «Завод платит большие штрафы за загрязнение прилегающих к нему территорий. Бетонные лотки, по которым отводятся жидкие отходы, переполняются и отходы выливаются на землю. Техническим службам завода срочно принять меры к устранению указанного недостатка и обеспечить транспортировку жидких отходов без загрязнения прилегающих территорий».

ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОПИСАНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Описывается конфликт между двумя и более техническими системами. Как правило, описание отражает функционально-технологические неблагополучия в рассматриваемой системе. Предлагается устранить недостаток имеющейся системы.

Пример. «Бетонные лотки для транспортировки жидких отходов забиваются осадками и переполняются. Ручная очистка трудоемка и не эффективна. Применение механических самоходных скребков связано с большими затратами материалов, электроэнергии и сложностью устройства. Необходимо разработать новый способ или устройство для эффективной очистки лотков».

ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОПИСАНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Описывается конфликт, происходящий внутри одной технической системы, отражаются нежелательные физико-химические явления. Как правило, рассматривается один(!) элемент и происходящие в нем физические процессы, которые являются причиной возникновения проблемы. Предлагается разработать способ или устройство для устранения нежелательного физико-химического процесса.

Пример. В лотках во время спуска жидких отходов, имеющиеся в них твердые частицы пропитываются водой, теряют плавучесть и оседают на дно, забивая лоток. Предложите способ предотвращения потери плавучести твердых отходов.

При всей краткости описания проблемы, в нем отражены основные категории физического (материального) мира — Событие, Пространство, Время, Причина. При этом содержатся полные ответы на вопросы; «Что?» — частицы оседают на дно, «Где?» в лотках, «Когда?» во время спуска отходов, «Почему?» теряют плавучесть.

Это и есть наиболее правильное и полное описание технической проблемы, которое выполнено на физическом уровне.

ВАЖНАЯ РЕКОМЕНДАЦИЯ
Описание любой производственно-технологической проблемы необходимо доводить до ее физического(!) уровня, т.е. должны описываться конкретные физико-химические процессы, которые происходят в подсистемных элементах и которые являются причиной возникновения проблемы. Решать проблему можно только тогда, когда она описана на физическом уровне

Приложение № 3. Примеры разбора задач по алгоритму — АРИП 2009(П.Т.) Часть 2. Шаг 2.1.

Проверка проблемы на ложность

Шаг 2.1. НЕ ВЫПОЛНЯТЬ ПРИЛОЖЕНИЕ № ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ ОПЕРАЦИЮ.
Выяснить, возникают ли вредные последствия в будущем на уровнях системы, надсистемы и подсистемы, если технологическую операцию, при которой возникает проблема, не выполнять. Если вредных последствий не возникает, проблему считать ложной.

ПРИМЕР 1 СТРОГАНИЕ БРУСА
По специальному заказу завод в массовом количестве изготовлял корпусные сварные изделия из брускового металла. На складе был большой запас бруса толщиной 20 мм. Для выпускаемых изделий требовался брус толщиной 18 мм. Строгальный участок, на котором с бруса снимались лишние 2 мм, не справлялся с объемом возросших работ. Возникла проблема, как повысить производительность участка, чтобы завод мог выполнить работу в договорные сроки. Была организована работа в три смены, но и это не спасало положения.

Дирекция завода уже была готова пойти на крупные расходы и закупить новые станки, чтобы не упустить выгодный заказ. Однако, при общении с заказчиком выяснилось, что толщина изделия 18 мм. является минимально допустимой, а если изделия будут толще, то это даже лучше и он, заказчик, готов даже немного доплатить за более прочные изделия.

ПРИМЕР 2 ОЧИСТКА ГАЗГОЛЬДЕРА
Газгольдер — аппарат, применяемый в химической промышленности для приема, хранения и выдачи газа. Аппарат выполнен в виде большого перевернутого колокола, который плавает в открытом водяном бассейне. Зимой при отрицательной температуре воздуха вода в бассейне подогревается. Однако верхняя часть газгольдера внутри покрывается толстым слоем инея, который в виде снеговой шубы нарастает все больше и больше. В технологической документации завода отдельным пунктом стоит требование через определенное время удалять эту снеговую шубу. Специальные люди, одетые в гидрокостюмы и противогазы с помощью скребков и лопат снимали иней с внутренней части газгольдера. Работа медленная, трудная и очень опасная для здоровья человека. Попытка механизировать данную операцию не увенчалась успехом. На большом химическом комбинате был объявлен конкурс на лучшее решение проблемы. Что делать?

Анализ и последующая практика показала, что данная проблема ложная. Снеговая шуба никаких вредных последствий на хранимый газ и на последующий технологический процесс не оказывает. Внутреннюю поверхность газгольдера перестали чистить от нарастающего инея. Было замечено, что со временем рост снеговой шубы замедляется и останавливается. Таким образом, были сохранены финансовые средства, затрачиваемые на выполнение ненужной работы, и, главное, сохранено здоровье людей.

Приложение № 4. Примеры разбора задач по алгоритму. Часть 2. Шаг 2.2

Проверка проблемы на ложность

Шаг 2.2. НЕ УСТРАНЯТЬ НЕДОСТАТОК
Выяснить, возникают ли вредные последствия в будущем на уровнях системы, надсистемы и подсистемы, если недостаток, возникающий при выполнении какой либо операции, не устранять. Если вредных последствий не возникает или недостаток самоустраняется, проблему считать ложной.

ПРИМЕР 1.СКРУТКА ПЛАСТИНЫ
После термообработки стальная пластинка иногда приобретала небольшую осевую скрутку. По этой причине 10% изделий уходило в брак. Технологи цеха потратили много усилий, чтобы устранить данный недостаток, но полного успеха достигнуть не могли.

Когда проверили, какое влияние оказывает скрутка пластины на работу устройства, в котором она применялась, то выяснили — никаких вредных последствий не возникает. Пластинка зажималась между двумя деталями и ее скрутка исчезала. Более того, скрученная пластинка облегчала разборку этого же устройства. При отворачивании болтов под действием скрученной пластины детали сами разъединялись и уже не требовались специальные клинья, применяемые ранее для разборки. Цех перестал считать скрутку пластины браком.

ПРИМЕР 2. ЗАЛИВКА АНОДОДЕРЖАТЕЛЕЙ
В современном электролизном производстве алюминия применяют обожженные анодные блоки. Чтобы установить эти блоки в электролизные ванны, в их гнезда вставляют анододержатели и заливают жидким чугуном. Горячий металл, находясь в замкнутом объеме, остывает быстро и неравномерно. В результате иногда на его поверхности возникают трещины, которые не допускаются утвержденными технологическими нормами. Исправить этот недостаток уже невозможно и дорогое изделие отправляется в брак.
Заводские инженеры и рационализаторы перепробовали десятки режимов различных заливок чугуна и различные приспособления, но трещины все равно продолжали неожиданно появляться. Институтам было дано задание разработать такой сплав чугуна, который при остывании не образует трещин. Длительная разработка такого чугуна не принесла положительных результатов. Десятки дорогих анодных блоков продолжали уходить в брак. Так продолжалось несколько лет.

Решили проверить, какое влияние оказывает трещина на технологический процесс получения алюминия. Многократные и длительные испытания показали, что трещина в залитом чугуне не оказывает никакого вредного влияния на работу анодного блока в электролизной ванне, не уменьшается производительность, не возрастает потребление тока и не ухудшается качество получаемого алюминия. Проблема перестала существовать.

ПРИМЕР 3. СНЯТИЕ ЗАУСЕНЦЕВ С МИКРОШЕСТЕРНИ
Завод в массовом количестве изготовлял из специальной высоковязкой стали микрошестерни для высокоточных приборов. Нарезание зубьев выполнялось на высокопроизводительных автоматах. Проблема состояла в удалении заусенцев, которые неизбежно образовывались на торце шестерни в момент выхода фрезы из заготовки.

Удалять заусенцы, используя все известные способы, не удавалось. Были испытаны пескоструйный, ультразвуковой, электрогидравлический, лазерный и другие, но все они оказались не пригодными. Микрошестерня имеет очень мелкий зуб, размеры и масса которого соизмеримы с заусенцем, поэтому в момент удаления заусенцев, любым известным способом, неизбежно повреждался и зуб. Бригады женщин с помощью надфилей и шлифовальной пасты вручную удаляли заусенцы. Это была одна из высокозатратных операций во всей технологии изготовления приборов.

При анализе последующих технологических операций было выяснено; изготовленные шестеренки насаживались на вал микродвигателя и приваривались к нему. Затем, высокоскоростным шлифовальным кругом, с торца шестеренки снимались наплывы металла, образованные сваркой, и шлифовалась поверхность.
При операции шлифования автоматически удаляются и заусенцы! Трудоемкая работа по предварительному удалению заусенцев, оказывается, была ненужной. Проблема исчезла.

ПРИМЕР 4. БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ СТАЛЕМЕДНЫЙ ПРОВОД
На производстве отрабатывалась новая технология изготовления биметаллического сталемедного провода. Это была уникальная технология. На одной из ее операций стальной проволочный сердечник очищался, оборачивался медной лентой, нагревался до 600 градусов и обжимался в специальных валках. Образцы из каждой партия продукции проверялись в лаборатории. Среди многих показателей диффузионная прочность соединения стали с медью, регламентировалась особенно жестко. Этот показатель не всегда соответствовал нормам. Иногда диффузионное соединение стали с медью, было хорошим, иногда слабым. Технологи сбились с ног, выискивая причину такой нестабильности. Было испробовано все что возможно, однако один образец показывал хорошую прочность, другой образец, изготовленный совершенно так же, показывал низкую прочность соединения стали с медью. Пригласили представителей науки, но и те после нескольких месяцев напряженных исследований, беспомощно развели руками. Проблема обострялась.

Однажды на завод приехал заказчик, которому срочно была нужна партия изделий из биметаллического провода. Ему сказали, что сейчас нет готовых изделий, они будут только через три дня. Заказчик оказался недоверчивым и попросил провести его на склад готовой продукции. Его повели на склад. Там лежала партия накануне забракованных изделий, которые не прошли испытаний по прочности соединения металлов. Заказчик согласился забрать эту партию. Ему сказали, что это брак и повели в лабораторию, чтобы он убедился сам в ненадежности соединения металлов. К всеобщему изумлению лаборантов и технологов завода, забракованные сутки назад изделия показали отличную прочность. Заказчик забрал все, что имелось на складе.
Технологи, наконец-то поняли причину своих прежних неудач. Если они контролировали изделия сразу после прокатки, то получали неудовлетворительный результат. Если изделие проверялось спустя несколько часов после прокатки, оно соответствовало всем требованиям.
Вероятно, после нагрева и деформации в валках, металлам нужно было некоторое время, чтобы произошла релаксация (отпуск) их кристаллической структуры и тогда диффузное соединение завершалось полностью. Происходило самоустранение той проблемы, над которой долго бились технологи.
Такое «самоустранение» происходит при многих операциях связанных с изменениями кристаллической структуры материала.

Приложение № 5. Примеры разбора задач по алгоритму. Часть 2. Шаг 2.3

Проверка проблемы на ложность

ШАГ 2.3. ПРОВЕРИТЬ ОШИБКИ В ПРОШЛОМ
Выяснить, не возникла ли проблема в результате ошибочных действий совершенных в прошлом на предыдущих технологических постах или в прошлом в надсистеме. Если это так, принять меры к устранению этих ошибок.

ПРИМЕР 1.
Гальванический цех получал из соседнего цеха заготовки, на которые необходимо было нанести защитное покрытие. Заготовки привозились в ящиках, и рабочие вручную нанизывали их на стержни. Затем стержни с заготовками опускались в гальваническую ванну, где наносилось покрытие. Самая трудоемкая работа заключалась в нанизывании заготовок на стержень. Конструкторам было дано задание разработать автоматическое устройство для нанизывания заготовок на стержни.

Анализ предыдущих технологических операций выявил, что в цехе, откуда поступали заготовки, последней операцией было фрезерование и шлифование. Причем эти операции выполнялись на собранных в пакет заготовках. Для этого детали нанизывались на стержень и обрабатывались. После выполнения операции детали снимали со стержня, укладывали в ящик и отправляли в гальванический цех.

Решение проблемы гальванического цеха состояло в том, чтобы рабочие механического цеха не снимали заготовки со стержня, а в собранном виде отправляли в гальванический цех. И механический и гальванический цеха оказались в выгоде. Проблема исчезла.

ПРИМЕР 2.
При изготовлении металлических цилиндрических емкостей на одном из заводов листовые заготовки шириной 2 метра разрезали в размер 1метр, затем изгибали их и сваривали. Все эти требования были зафиксированы в конструкторской и технологической документации.
Завод стабильно работал и выпускал продукцию. Но вот потребовалось увеличить количество выпускаемых изделий. Раскроечные и гибочный и участки еще как то справлялись с повышенным объемом работ, а вот сварочный участок стал тормозом. Не хватало площадей, не хватало сварочного оборудования. Как быть?

Завод лихорадило. Казалось бы, что можно изменить в нормальном, отлаженном техпроцессе? Но в результате анализа проблемы в прошлом выяснилось, что необходимость раскроя листа является ошибочной.
Несколько лет назад, во времена дефицита листового металла предприятие получало от поставщиков листы только шириной 1 метр. Этот размер и был заложен в чертежи. Предприятие давно уже получает металл шириной 2000 мм, и именно этот размер и нужен для изготовления изделия. Но листы продолжали резать на две половинки, потому что так заложено в технологической документации, на которой стояли печати проектных институтов и подписи высокоответственных должностных лиц. Отказ от раскроя листов позволил заводу значительно сократить свои расходы и повысить качество продукции.

ПРИМЕР 3.
На обогатительной фабрике расположенной на Крайнем Севере в главную мельницу все чаше и чаще стали попадать излишне крупные куски руды, так называемые негабариты. Останавливалась на ремонт мельница, останавливалась и фабрика. Убытки исчислялись миллионами рублей. Карьер, из которого поступала руда, не принимал никаких рекламаций от фабрики.
Ужесточили контроль привозимой руды, установили перед мельницей ограничительные решетки. Но это не всегда помогало. Негабаритные кучки породы реже, но все же попадали в мельницу, и она снова останавливалась. Вся территория фабрики была завалена отбракованными кусками негабаритной руды. Руководство обогатительной фабрики уже подумывала о том, чтобы закупить новую более мощную мельницу, хотя по производительности имеющаяся мельница вполне устраивала.
Решили обратиться в институт, чтобы разработать способ или какое то устройство для раскалывания кусков породы, которые в большом количестве скопились на территории фабрики. На это были выделены достаточно большие деньги.
Анализ ситуации в прошлом показал, что негабаритные куски руды стали поступать на фабрику шесть месяца назад. До этого никогда мельница не останавливалась по причине негабаритных кусков породы.
Что произошло полгода назад?

С большим трудом выяснилось, что в полгода назад карьер получил министерский приказ о уменьшении расхода взрывчатки при подрыве породы. Приказ был выполнен, карьер уменьшил свои расходы на взрывчатку на несколько тысяч рублей в месяц.
Фабрика же за это же время потерпела убытков на десятки миллионов рублей. Когда причина выяснилась, проблема решилась всего одной бумажкой которая пришла из министерства и на которой был приказ об отмене приказа об экономии взрывчатки.

ПРИМЕР 4. ПАЙКА ВОЛНОЙ ПРИПОЯ
Из воспоминаний Королева В.А.

Было это в конце 80-х годов, в Черкассах (Украина), где проводился очередной семинар по ТРИЗ для местных инженеров. На этом семинаре был солидно представлен персонал завода телеграфной аппаратуры (ныне — по слухам — развалившегося). Собственно, этот завод и был главным заказчиком семинара. И выпускал он, понятно, не очень телеграфную аппаратуру. Так вот: Нас было трое: Иванов Г.И. (Ангарск), Киселёв Л.М. (Улан-Удэ) и ваш покорный слуга. Собрали мы, как водится, у слушателей семинара производственные задачи и поделили: кому что решать и кого выводить на решение. Среди прочих выпала мне такая задача.
Последнюю неделю каждого месяца весь личный состав инженеров и управленцев завода бросают на разбраковку печатных плат с уже припаянными радиоэлектронными элементами (в том числе и транзисторами). Разбраковка заключалась в отборе плат с плохо или совсем не припаянными этими самыми элементами. Работа визуальная и, соответственно, ручная. И вредная для глаз, потому как всё это дело очень мелкое. Все попытки как-то автоматизировать процесс разбраковки оказались безуспешными. А надо избавить инженеров от нетворческой работы, спасти их глаза и найти способ автоматического выявления непропаев. Как быть?

Нам (мне, то есть) предложено было найти этот способ. Как говорится: «Прыгай здесь и сейчас! ». К тому времени уже был накоплен определённый опыт, который практически убедил в правильности ТРИЗ. Во-первых, верить задачедателю в постановке задачи нельзя. И надо устранять причину возникновения недостатка (задачи), во-вторых. То есть, надо прежде определить, почему возникает непропай. Выясняется, что непропай есть следствие окисления покрытых оловом гнёзд в печатных платах, куда вставляются припаиваемые штырьки радиоэлектронных элементов. Более того, этот вид брака особо зловреден тем, что в начале месяца его практически не бывает, зато к концу идёт сплошным потоком. Загадочным образом эта закономерность не связана ни с процентом выполнения плана (пайка осуществляется автоматически), ни с нетрезвостью рабочих (там работницы), ни с прочими привычными источниками брака. Связь была чисто временная. И что очень важно, претензий к принятой технологии пайки («бегущая волна ») не было: она гарантировала отличный результат, если только место пайки не было окислено. Ситуация явно попахивала если не вредительством, то нечистой силой. С такими данными был завершён трудовой день и начался трудовой вечер.

Естественно было предположить, что чем дольше плата контактировала с воздухом, тем менее она была пригодна к пайке. Первое решение было совершенно очевидным: в цехе, где эти платы изготавливают, надо их сразу прятать в изолированную ёмкость с инертной средой. И (дело было, как уже говорилось, вечером, за чашкой крепкого — по-сибирски — чая) сразу начался полёт фантазии на тему способов изоляции от кислорода. Придумано было много чего интересного.

К моему разочарованию на следующий день выяснилось, что напрягался я зря. Утром следующего дня выяснилось, что завод сам именно этих плат (по которым ставилась задача) не делает. Их привозят из Германии запечатанными в вакуумированную плёнку. Именно это обстоятельство (дороговизна импортных плат) и вынудило руководство завода поставить перед нами такую задачу. А совсем не забота о глазах инженеров. После секундного замешательства рецензент опомнился: раз платы уже изолированы от внешней среды, то проблему надо искать во временном зазоре между нарушением изоляции (иначе не пропаяешь) и собственно пайкой. Начальству (занятие почтили своим высоким присутствием заводские боссы) был задан вопрос: а что происходит с платами после того, как их привезли на завод? И начальство в лице главного инженера начало рассказывать. Мы, ещё не знающие конца истории, с удивлением наблюдали, как по непонятным для нас причинам по мере повествования рот у начальника разъезжался всё шире и шире. Переходя в нервный смех.

Оказывается, раз в месяц со склада в цех выписывают месячную норму плат. Само по себе это ни хорошо, ни плохо. Далее несколько человек (преимущественно всё те же злосчастные инженеры) готовят платы к подаче на конвейер. И это тоже ни плохо, ни хорошо само по себе. Подготовка заключается в снятии с плат изоляции. И это терпимо. А вот что уже плохо, так как это то, что изоляцию сдирают на весь месячный план вперёд. За один день. Естественно, что первые дни брака не бывает: платы-то чистенькие. Но с каждым часом, проведённым на воздухе, слой окиси на контактах постепенно нарастал. Соответственно нарастал и брак. И было он следствием организации процесса, разработанным этим главным инженером. Самым интересным в данной задаче был вовсе не очевидный производственный идиотизм (подобных примеров навидались за семинары предостаточно, хотя в данном случае был прямо-таки апофеоз). Самое интересное было видеть, как большой начальник под твоим управлением выходит на решение собственной задачи, над которой он страдал много лет и которую он сам же породил.

Королёв В.А. Киев 24.10.2002 г.

Приложение № 6. Примеры разбора задач по алгоритму. Часть 2. Шаг 2.4.

Проверка проблемы на ложность

Шаг 2.5. ПЕРЕДАТЬ ПРОБЛЕМУ НАДСИСТЕМЕ
Проверить возможность передачи проблемы элементам надсистемы, для которых решение этой проблемы является желанной и полезной.

ПРИМЕР 1 ОХЛАЖДЕНИЕ СБРОСНОЙ ВОДЫ
В промышленности многие технологические аппараты требуют отвода тепла. Для этой цели нередко используют проточную воду из рек или озер. Однако возвращать в ту же речку или озеро нагретую воду нельзя, этого не допускают экологические нормы. Строить градирни или охлаждающие водоемы не позволяет территория. Как быть?

Расположенный рядом тепличный комбинат с удовольствием занялся решением этой проблемы. Он провел к себе трубы и обогревал горячей водой свои теплицы.
В развитых странах получили широкое распространение так называемые тепловые насосы. С их помощью утилизируется низкопотенциальное тепло сбросных вод ТЭЦ и других промышленных предприятий для отопления жилых домов.

ПРИМЕР 2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛИГНИНА
При производстве целлюлозы возникает трудно утилизируемые отходы — лигнин. Сотни и тысячи тон этого вещества лежат на свалках и отравляют воздух. Кроме того, это вещество имеют свойство самовозгораться, и тогда в воздухе месяцами стоит густой дым. Как решить эту проблему?

Выяснили, что лигнин при достаточной прочности обладает и хорошими амортизирующими свойствами. Предложили его дорожникам в качестве строительного материала. Первые же испытания показали, что дороги с применением лигнина меньше разрушаются, более долговечны и выдерживает более высокие нагрузки. Дорожники получили даровой строительный материал, целлюлозники решили свою проблему.

ПРИМЕР 3 ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЦЕХ
Механический завод изготовлял длинномерные изделия из прокатной стали. Трудность состояла в том, что заготовительный цех не справлялся с объемом работ. Несколько сотен длинномерных заготовок в сутки надо было подготовить из швеллера и другой прокатной стали. Отрезное оборудование не справлялось с этим объемом работ. В соответствии с конструкторской документацией на изделие, длина заготовки из швеллера должна быть 5,75 метра. На завод поступал профиль длиной 6 метров. Приходилось отрезать лишние 0,25 метра. Это была малопроизводительная работа, которая занимала много времени и большие производственные площади. Решение проблемы произошло так — договорились с прокатным заводом, который поставлял профиль, чтобы он резал швеллер длиной не 6 метров (как указанно в ГОСТе) а 5,75 метра как нужно заводу. Прокатный завод, не желая терять крупного заказчика, быстро перенастроил свое оборудование и стал выпускать прокат с нужной длиной. Проблема, которая мучила всех много месяцев, исчезла.

ПРИМЕР 4. СБОР УРОЖАЯ
Многие фермеры испытывают трудности, когда наступает время сбора урожая. В этом случае они приглашают любых желающих помочь собрать им урожай, а за работу продают им, например яблоки, по значительно сниженной цене. Обе стороны довольны — у фермера не пропадает урожай, у сборщиков уменьшились финансовые расходы на покупку продуктов.

Приложение № 7. Примерный список полей и их разновидностей

В физике существуют четыре вида полей — электромагнитные, гравитационные, поля слабых и сильных взаимодействий. В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), это понятие условно расширено и включает в себя не только выше перечисленные поля, но и всевозможные «технические» механическое, электрическое, тепловое, акустическое, гидравлическое, световое и другие. В инженерной практике (изобретательстве) это позволяет более удобно анализировать происходящие события в оперативной зоне, применять вепольный анализ и находить решения. Будем считать за поле всякое явление, которое связано с выделением, поглощением, накоплением или транспортировкой, какой либо энергии.

С этих позиций можно выделить следующие поля и их разновидности:

МЕХАНИЧЕСКИЕ — давление, движение, инерция, удар, вибрация и другиеЮ
ТЕПЛОВЫЕ — нагрев (переход вещества в иное агрегатное состояние) охлаждение, (переход вещества в иное агрегатное состояние)Ю
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ — постоянное, переменное, электростатическое.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ — естественные, искусственные, постоянные, переменные и другие.
МАГНИТНЫЕ — постоянное, переменное, импульсное и другие.
ХИМИЧЕСКИЕ — ассоциация, диссоциация, окисление, восстановление, растворение и другие.
АКУСТИЧЕСКИЕ — звук, инфразвук, ультразвук и другие.
СВЕТОВЫЕ — видимые лучи, невидимые лучи (ультрафиолетовые), космические, лазерные и др.
ТЕПЛОВЫЕ ЛУЧИ — инфракрасные и другие.
РАДИАЦИОННЫЕ — излучения альфа, бета, гамма и другие.

Поле смачивания
Поле адгезии
Архимедова сила выталкивания.
Гидростатическое поле
Гидродинамическое поле
Газостатическое поле (статические давление газа)
Газодинамическое поле
Гравитационное поле

Каждая разновидность приведенных полей имеет свои подвиды. Данный перечень полей применяемых в изобретательской практике, вероятно, еще необходимо дорабатывать и уточнять.

Приложение № 8. Виды вещественно-полевых ресурсов

Под вещественно-полевыми ресурсами понимаются вещества и поля, применяемые для решения задачи. Все ресурсы можно подразделять;

ПО РАСПОЛОЖЕНИЮ

• Внутрисистемные
• Внешнесистемные
• Надсистемные

ПО ВИДУ

• Вещественные
• Энергетические
• Информационные
• Пространственные
• Временные
• Функциональные

ПО СТЕПЕНИ ГОТОВНОСТИ К ПРИМЕНЕНИЮ

• Готовые
• Производные

ПО СТЕПЕНИ ПОЛЕЗНОСТИ

• Полезные
• Нейтральные
• Вредный.

ПО СТОИМОСТИ

• Ценные
• Копеечные
• Даровые.

Наиболее оптимальные и приближенные к идеальному, решения возникает, если использованы вещества и поля ВНУТРИСИСТЕМНЫЕ, ГОТОВЫЕ К ПРИМЕНЕНИЮ, ВРЕДНЫЕ или НЕЙТРАЛЬНЫЕ, а по стоимости ДАРОВЫЕ.

Приложение № 9. Основные приёмы устранения технических противоречий

(Приемы устранения технических противоречий разработаны автором ТРИЗ Г.С. Альтшуллером)

1. ДРОБЛЕНИЕ:
   а) разделить объект на независимые части;
   б) выполнить объект разборным;
   в) увеличить степень дробления объекта.
2. ВЫНЕСЕНИЕ:
   отделить от объекта мешающую часть (мешающее свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть или нужное свойство.
3. МЕСТНОЕ КАЧЕСТВО:
   а) перейти от однородной структуры объекта или внешней среды (внешнего воздействия) к неоднородной;
   б) разные части объекта должны выполнять различные функции;
   в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.
4. АСИММЕТРИЯ:
   а) перейти от симметрической формы объекта к асимметрической;
   б) если объект уже асимметричен, увеличить степень асимметрии.
5. 0БЪЕДИНЕНИЕ:
   а) соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты:
   б) объединить во времени однородные или смежные операции.
6. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ:
   объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.
7. «МАТРЕШКА»:
   а) один объект размещен внутри другого, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.;
   б) один объект проходит сквозь полость в другом объекте.
8. АНТИВЕС:
   а) компенсировать вес объекта соединением с другим объектом, обладающим подъемной силой;
   б) компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (преимущественно за счет аэро- и гидродинамических сил).
9. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ АНТИДЕЙСТВИЕ:
   если по условиям задачи необходимо совершать какое-то действие, надо заранее совершить антидействие.
10. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ:
    а) заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично);
    б) заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на доставку и с наиболее удобного места.
11. ЗАРАНЕЕ ПОДЛОЖЕННАЯ ПОДУШКА:
    компенсировать относительно невысокую надежность объекта аварийными средствами.
12. ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНОСТ Ь:
    изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.
13. НАОБОРОТ:
    а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие;
    б) сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную — движущейся;
    в) повернуть объект вверх ногами, вывернуть его.
14. СФЕРОИДАЛЬНОСТЬ:
    а) перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба или параллелепипеда, к шаровым конструкциям:
    б) использовать ролики, шарики, спирали;
    в) перейти от прямолинейного движении к вращательному, использовать центробежную силу.
15. ДИНАМИЧНОСТЬ:
    а) характеристики объема (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы;
    б) разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга;
    в) если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным.
16. ЧАСТИЧНОЕ ИЛИ ИЗБЫТОЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ:
    если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить чуть меньше или чуть больше, задача при этом может существенно упроститься.
17. ПЕРЕХОД В ДРУГОЕ ИЗМЕРЕНИЕ:
    а) трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух-трех измерениях;
    б) использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одноэтажной;
    в) наклонять объект или положить его набок:
    г) использовать обратную сторону данной площади;
    д) использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или на обратную сторону имеющейся площади.
    Прием 17а можно объединить с приемами 7 или 15в. Получается цепь, характеризующая общую тенденцию развития технических систем: от точки к линии, затем к плоскости, потом к объему и, наконец, к совмещению многих объектов.
18. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ:
    а) привести объект в колебательное движение;
    б) если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвукового);
    в) использовать резонансную частоту;
    г) применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы;
    д) использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.
19. ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ:
    а) перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному);
    б) если действие уже осуществляется периодически, изменить периодичность;
    в) использовать паузы между импульсами.
20. НЕПРЕРЫВНОСТЬ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ:
    а) вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой);
    б) устранить холостые и промежуточные ходы.
21. ПРОСКОК:
    вести процесс или отдельные его части (например. вредные или опасные) на большой скорости.
22. ОБРАТИТЬ ВРЕД В ПОЛЬЗУ:
    а) использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта;
    б) устранить вредный фактор за счет сложения с другими вредными факторами;
    в) усилить вредный фактор, чтобы он перестал быть вредным.
23. 0БРАТНАЯ СВЯЗЬ:
    а) ввести обратную связь:
    б) если обратная связь есть, изменить ее.
24. ПОСРЕДНИК:
    а) использовать промежуточный объект, переносящий или передаюшй действие:
    б) на время присоединить к объекту другой (легкоудаляемьй) объект.
25. САМООБСЛУЖИВАНИЕ:
    а) объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции;
    б) использовать отходы (энергии, вещества).
26. КОПИРОВАНИЕ:
    а) вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии:
    б) заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии):
    в) если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым.
27. ДЕШЕВАЯ НЕДОЛГОВЕЧНОСТЬ ВЗАМЕН ДОРОГОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ:
    заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).
28. 3АМЕНА МЕХАНИЧЕСКОЙ СХЕМ Ы:
    а) заменить механическую схему оптической, акустической или эапаховой:
    б) использовать электрические, магнитные или электромагнитные поля для взаимодействия с объектом;
    в) перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных к меняющимся во времени, от неструктурных к имеющим определенную структуру:
    г) использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.
29. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПНЕВМО- И ГИДРОКОНСТРУКЦИЙ:
    вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые воздушную подушку, гидростатические и гидрореактнвные.
30. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИБКИХ ОБОЛОЧЕК И ТОНКИХ ПЛЕНОК:
    а) вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки;
    б) изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонки пленок.
31. ПРИМЕНЕНИЕ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ:
    а) выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия в т. д.)
    6) если объект уже выполнен пористым, заполнить поры каким-то веществом.
32. ИЗМЕНЕНИЕ ОКРАСКИ:
    а) изменить окраску объекта или внешней среды:
    б) изменить степень прозрачности объекта или внешней среды;
    в) для наблюдений за плохо видимым объектом или процессами использовать красящие добавки;
    г) если такие добавки уже применяются, использовать люминофоры.
33. 0ДНОРОДНОСТЬ:
    объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (илы близкого ему по свойствам).
34. ОТБРОС И РЕГЕНЕРАЦИЯ ЧАСТЕЙ:
    а) выполнившая свое назначение н ставшая ненужной Часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т. д.) или видоизменена непосредственно в ходе работы;
    б) расходуемые часта объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе работы.
35. ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА:
    сюда входят не только простые переходы. например от твердого состояния к жидкому, но и переходы к «псевдосостояниям (к псевдожидкостям) и промежуточным состояниям, например, использование эластичных твердых тел.
36. ПРИМЕНЕНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ:
    использовать явления, возникающие при фазовых переходах, например изменение объема, выделение или потребление тепла и т. д.
37. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ:
    а) использовать тепловое расширение (тли сжатие) материалов:
    б) использовать несколько материалов с разными коэффициентами теплового расширения.
38. ПРИМЕНЕНИЕ СИЛЬНЫХ ОКИСЛИТЕЛЕЙ:
    а) заменить обычный воздух обогащенным:
    б) заменить обогащенный воздух кислородом;
    в) воздействовать на воздух или кислород ионизирующими излучениями:
    г) использовать озонированный кислород;
    д) заменить озонированный (или ионизированный ) кислород озоном.
39. ПРИМЕНЕНИЕ ИНЕРТНОЙ СРЕДЫ:
    а) заменить общую среду инертной:
    б) вести процесс в вакууме. Этот прием можно считать антиподом предыдущего.
40. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ:
    перейти от однородных материалов к композитным.

Приложение № 10 Вепольный анализ и некоторые стандарты

(Вепольный анализ и стандарты разработаны автором ТРИЗ Г.С. Альтшуллером)

(ПРИЛОЖЕНИЕ не закончено, в работе)

Известно, что ни одно событие в материальном мире не происходит без участия вещества и энергии (поля). Взаимодействие этих двух составляющих и определяет все многообразие мира. Знание этих процессов является необходимым при решении любой инженерной задачи. Но знать и помнить тысячи видов взаимодействий между полями и веществами, находящимися в оперативной зоне, а также миллионы их модификаций, задача невыполнимая даже для суперкомпьютера. Нужны какие-то общие принципы и блочные понятия, объединяющие разрозненные явления и позволяющие работать с ними, не опасаясь запутаться в них. Собственно, так делается в любой науке, когда количество информации начинает превышать возможности человека.

В ТРИЗ так же появился свой формальный язык — вепольный анализ , который позволяет свернуть тысячи взаимодействий веществ и полей в несколько понятий и тем самым значительно упростить работу изобретателя. Это еще пока еще не совершенный и не окончательно отработанный инструмент, но он все же является весьма эффективным.

Основной смысл вепольного анализа — смоделировать взаимодействие имеющихся в оперативной зоне веществ и полей.

Вепольная модель всегда содержит два вещества — В1 и В2, полезно или вредно взаимодействующие между собой и какое либо поле — П. Графически такой веполь выглядит так:
П

Изучая оперативную зону задачи, необходимо выяснить, есть ли в ней полный веполь. Если не хватает вещества, его нужно ввести, если не хватает поля, его тоже нужно ввести. Этот процесс называется достройкой или синтезом веполя.
Если есть полный веполь, но он не эффективный, его следует развить, вводя новые вещества или поля, или видоизменить, преобразуя имеющиеся вещества в другие.
Если имеющийся веполь «вредный», т. е. сам порождает нежелательное явление, его надо разрушить или заменить новым.
Для всех этих операций разработаны свои стандартные действия, так называемые стандарты .

Приведем некоторые из них.

• Если дан объект, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений на введение веществ и полей, задачу решают синтезом веполя, вводя в него недостающие элементы.
  
• 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, вводи в В1 или В2 добавки, увеличивающие управляемость или придающие веполю нужные свойства:
  
• Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, а условия задачи содержат ограничения на введение в него или присоединение к нему веществ, задачу решают достройкой веполя, используя в качестве вводимого вещества имеющуюся внешнюю среду.
  
• Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные — полезное и вредное — действия (причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно), задачу решают введением между двумя веществами постороннего третьего вещества — ВЗ, дарового или достаточно дешевого. При этом желательно, чтобы вещество B2 было получено путем использования видоизмененного В2 или В1.
  
• Если нужно повысить эффективность вепольной системы, задачу решают превращением одной из частей веполя в независимо управляемый веполь и образованием цепного веполя:
  
• В измерительных веполях, связанных с обнаружением или измерением, задачу решают, достраивая простой или двойной веполь так, чтобы поле было на входе и на выходе. При этом желательно, чтобы выходящее поле, несущее информацию, было взято из имеющихся, в прямом или в измененном виде.
  

В измерительных задачах если дан веполь с полем П1, а на выходе нужно иметь П2, то название нужного физического эффекта можно получить соединяя название полей П1 и П2. Например, если на входе имеется тепловое поле, а выходе желательно иметь электрическое. то применяются термоэлектрические эффекты. Так же рекомендуется переводить любую задачу на измерение в задачу на изменение, чтобы вообще отпала необходимость измерять.

Приложение № 11. Методы снижения психологической инерции мышления

Одним из эффективных методов снижения психологической инерции мышления является метод моделирования «маленькими человечками» ММЧ. С помощью этого метода легче представить себе модель системы или процесса. Замена элементов, находящихся в зоне возникновения задачи, живыми существами раскрепощает мышление, делает его более свободным и дает возможность, хотя бы мысленно, совершать самые фантастические действия. Интуитивно этот метод использовался многими исследователями и учеными.

Максвелл, строя свой эксперимент при разработке, динамической теории газов, мысленно поместил в сообщавшиеся между собой сосуды с газами демонов. Эти демоны открывали дверцу для горячих быстрых частиц газа и закрывали ее перед охлажденными, медленными.
Кекуле увидел структурную формулу бензола в виде кольца, образованного из группы обезьян. которые ухватились друг за друга. Выдающийся российский конструктор авиационных двигателей Микулин вспоминал: «Однажды я слушал оперу «Пиковая дама». Когда Герман поднял пистолет, я вдруг увидел в изгибе руки с пистолетом вал с компрессором, а дальше ясно то, что искал — радиатор. Я тут же выскочил из ложи и набросал на программке схему…»

Образный стиль мышления присущ всем людям творческих профессий. Но не всякий образ эффективен. Например, простое графическое изображение детали тоже наглядно, но есть в нем недостаток оно привязывает нас к прототипу. Маленькие человечки не напоминают нам что-либо известное, но зато показывают картину в полном объеме, и потому мы свободны в своей мыслительной деятельности. Для некоторых процесс рисования маленьких человечков может показаться слишком детским, несерьезным, ненаучным. Такое мнение ошибочно. Метод воздействует на самые глубинные и сокровенные процессы мышления, вызывая яркие образы и ассоциации, уводя от стереотипов и привычных действий.

Когда применяют метод моделирования маленькими человечками?
Метод применяют тогда когда возникают трудности при реализации выбранного принципа разрешения физического противоречия.

С чего начинать, применяя метод моделирования маленькими человечками?
Первое: — выявить оперативную зону задачи, т. е. место, где возникло физическое противоречие.
Второе: — Выявить элемент, который испытывает противоречивые требования по своему физическому состоянию когда к нему предъявляются требование идеальности.
Третье: — Запустить в этот элемент маленьких человечков или изобразить его в виде толпы маленьких человечков. Должно быть два рисунка — исходное состояние и требуемое. Рисуя человечков, не жалейте карандаш и время. Человечков должно быть много, и помните, что они могут делать все(!), даже самое фантастическое, самое невероятное. Для них нет невозможного, нет запретов, они всемогущи и выполняют любое ваше желание. Не надо пока думать, КАК они это сделают, важно выяснить, ЧТО они должны делать. Позже, в соответствии с вашими знаниями, вы найдете способ, как достичь то, что показали человечки. Чаще всего приходится изменять прилегающие к оперативной зоне элементы, но вы уже знаете, как делать, потому что вам в этом помогли маленькие человечки.

Теперь посмотрим работу маленьких человечков на небольшом примере.

Работникам жилищно-коммунального хозяйства в осенне-весенние периоды прибавляется работа по ремонту водосточных труб. Дело в том, что в эти периоды в верхней части водосточных труб скапливается снег, который, многократно оттаивая и замерзая, превращается в ледяные пробки. При очередном потеплении эта ледяная пробка подтаяв, бомбой падает вниз по трубе, ломая и сокрушая ее. Вероятно, вы и сами не раз видели оборванные концы водосточных труб.
Находим оперативную зону, то есть начало возникновения проблемы — верхняя часть трубы. Находим элемент являющийся причиной проблемы — ледяная пробка.
Составляем ИКР — Ледяная пробка сама не падает вниз, пока не растает полностью. Это возможно если лед будет удерживаться за стенки трубы. Но в этом случае ему нельзя таять.

Возникло физическое противоречие: — лед должен таять и не должен таять... Как быть?

Запускаем в ледяную пробку, как на поле боя, маленьких человечков.
Их много, они сцепились друг с другом и изо всех сил стараются удержать пробку, не давая ей упасть до той поры, пока она не растает полностью.

Восьмиклассники, которые «рисовали» эту задачу и любовались на человечков, воскликнули: «Нужно заменить человечков цепью или, еще проще, проволокой. На этой проволоке ледяная пробка и будет держаться, пока не растает полностью!»

Все, задача решена! И, кажется, неплохо. Внедрение этого решения в жизнь не составит больших трудностей. По стоимости оно равно стоимости двух метров проволоки. Найденное ребятами решение следовало бы оформить заявкой на изобретение. Но патентный поиск подтвердил лишь правоту Станислава Лема, который сказал: «Вселенная так велика, что в ней нет ничего такого, чего бы не было». Действительно, всего на год раньше взрослыми изобретателями, работающими в НИИ коммунального хозяйства, было предложено аналогичное решение. Но даже в этом случае стоило поблагодарить маленьких человечков за большую подсказку.

Приложение №12. Краткий указатель применения физических эффектов

Требуемое действие, свойство — Физическое явление, эффект, способ

Измерение температуры. — Тепловое расширение и вызванное им изменение собственной частоты колебаний
Термоэлектрические явления. Спектр
Излучения. Изменение оптических, электрических, магнитных свойств веществ.
Переход через точку Кюри. Эффекты Гопкинса и Баркгаузена.

Понижение температуры. — Фазовые переходы. Эффект Джоуля —
Томсона. Эффект Ранка. Термоэлектрические явления.

Повышение температуры. — Электромагнитная индукция. Вихревые
Токи. Поверхностный эффект. Диэлектрический нагрев. Электронный нагрев.
Электрические разряды. Поглощение
Излучения веществом. Термоэлектрические явления.

Стабилизация температуры. — Фазовые переходы (в том числе переход через точку Кюри).

Индикация положения и перемещения объекта Введение меток-веществ, преобразующих внешние поля (люминофоры) или создающих свои поля (ферромагнетики) и потому легко обнаруживаемых. Отражение и испускание света. Фото Эффект.
Деформация. Рентгеновское и радиоактивное излучение.
Люминесценция. Изменение электрических и магнитных полей. Электрические разряды. Эффект Доплера.

Управление перемещением объектов. Действие магнитным полем на объект или на ферромагнетик, соединенный с объектом.
Действие электрическим полем на заряженный объект. Передача давления жидкостями и газами. Механические колебания. Центробежные силы. Тепловое расширение. Световое давление.

Управление движением жидкости и газа. — Капиллярность. Осмос. Эффект Томса.
Эффект Бернулли. Волновое движение. Центробежные силы. Эффект Вайссенберга.

Управление потоками аэрозолей, (пыль дым, туман). — Электризация. Электрические магнитные поля. Давление света.

Перемешивание смесей. — Ультразвук. Гравитация. Диффузия.

Образование растворов. — Электрические поля. Магнитное поле в сочетании с ферромагнитным веществом. Электрофорез. Солюбилизация.

Разделение смесей. Электро- и магнитосепарация. Изменение кажущейся плотности жидкости-разделителя под действием электрических и магнитных полей. Центробежные силы. Сорбция. Диффузия. Осмос.

Стабилизация положения объекта Электрические и магнитные поля. Фиксация в жидкостях, твердеющих в магнитном и электрическом полях. Гиро-скопический эффект. Реактивное движение.

Силовое воздействие — Действие магнитным полем через ферромагнитное вещество.

Регулирование сил. — Создание больших давлений — Фазовые переходы. Тепловое расширение. Центро-бежные силы. Изменение гидростатических сил путем изменения кажущейся плотности магнитной или электро-проводной жидкости в магнитном поле. Применение взрывчатых веществ. Электрогидравлический эффект. Оптико-гидравлический эффект. Осмос.

Изменение трения. — Эффект Джонсона — Рабека. Воздействие излучений. Явление Крагельского. Колебания.

Разрушение объекта. — Электрические разряды. Электрогидравлический эффект. Резонанс. Ультразвук. Индуцированное излучение. Кавитация.

Аккумулирование механической и тепловой энергии. — Упругие деформации. Гигроскопический эффект. Фазовые переходы.

Передача энергии: механической, тепловой, лучистой, электрической. — Деформация. Колебания. Эффект Александрова. Волновое движение, в том числе ударные волны. Излучения. Теплопроводность. Конвекция. Явление от-ражения света (световоды). Индуцированное излучение. Электромагнитная индукция. Сверхпроводимость.-

Установление взаимодействия между Подвижным (меняющимся) и неподвижным (неменяющимся) объектами Использование электромагнитных полей (переход от «вещественных» связей к «полевым»).

Измерение размеров объекта. — Измерение собственной частоты колебаний. Нанесение и считывание магнитных и электрических меток.

Изменение размеров объекта. — Тепловое расширение. Деформация.
Магнитоэлектрострикция. Пьезоэлектрический эффект.

Контроль состояния и свойств поверхности. — Электрические разряды. Отражение света.
Электронная эмиссия Муаровый эффект. Излучения.

Изменение поверхностных свойств. — Трение. Абсорбция. Диффузия. Эффект Баушингера.
Электрические заряды. Механические и акустические колебания. Ультрафиолетовое излучение.

Контроль состояния и свойств в объеме. — Введение «меток»-веществ, преобразующих внешние поля (люминофоры) или создающих свои поля (ферромагнетики), зависящие от состояния и свойств исследуемого вещества. Изменение удельного электрического сопротивления в зависимости от изменения структуры и свойств объекта.
Взаимодействие со светом. Электрические и Магнитооптические явления. Поляризованный свет.
Рентгеновские и радиоактивные излучения
Электронный парамагнитный и ядерный магнитный резонансы.
Магнитоупругий эффект. Переход через точку Кюри.
Эффекты Гопкинса и Баркгаузена.
Измерение собственной частоты колебаний объекта.
Ультразвук. Эффект Мессбауэра. Эффект Холла.

Изменение объемных свойств объекта. — Изменение свойств жидкости (кажущейся плотности,
Тепловое воздействие. Фазовые переходы — Ионизация под действием электрического поля.
Ультрафиолетовое, рентгеновское, радиоактивное
излучения. Деформация. Диффузия. Электрические
Эффект Бауты. Кавитация. Фотохромный эффект
Внутренний фотоэффект.

Создание заданной структуры. Стабилизация структуры объекта. — Интерференция волн. Стоячие волны.
Муаровый эффект. Магнитные поля.
Фазовые переходы. Механические и Акустические колебания. Кавитация.

Индикация электрических и магнитных полей. — Осмос. Электризация тел. Электрические заряды
Пьезо- и сегнетоэлектрические эффекты. Электронная эмиссия. Электрооптические явления. Эффекты Гопкинса и Баркгаузена. Эффект Холла. Ядерный магнитный резонанс. Гидромагнитные и магнитооптические Явления.

Индикация излучения. — Оптико-акустический эффект. Тепловое
Расширение. Фотоэффект. Люминесценция.
Фотопластический эффект.

Генерация электромагнитного излучения. Управление электромагнитными полями. —
Эффект Джозефсона. Явление индуцированного излучения. Тоннельный эффект. Люминесценция
среды, например увеличение или уменьшение ее электропроводности.
Изменение формы поверхностей тел, взаимодействующих с полями

Управление полями света. Модуляция света. — Преломление и отражение света. Электро- и магнитооптические явления. Фотоупругость, Эффекты Керра и Фарадея. Эффект Ганна. Эффект Франца-Келдыша.

Унифицирование и интенсификация химических превращений. — Ультразвук. Кавитация. Ультрафиолетовое, рентгеновское, радиоактивное излучения. Электрические разряды. Ударные волны. Мицеллярный катализ.

<< Вернуться                                                                                                                            Разбор учебных задач  >>