Технический менеджмент - (лекции)

Технический менеджмент - (лекции)

другого (число оборотов-передаточное число коробки передач). Обратное - увеличение одного параметра требует уменьшения другого (число оборотов-диаметр колеса).

Однородное - однотипных параметров (температура, твердость). - 2

Неоднородное - разнотипных параметров (скорость резания-твердость резца).

    Внутреннее - параметров подсистемы (пары трения).

Внешнее - параметров системы со средой (обтекаемость формы). Непосредственное - электростанция и потребители.

Условное - через глубинные механизмы (начало войны и цена на ба ранов).

    ТС в развитии проходят следующие этапы согласования :

- принудительное, когда эффективность системы определяется эф фективностью наиболее слабой подсистемы,

- буферное - с помощью согласующих звеньев (коробка передач), - свернутое - за счет динамичности подсистем, частный вид - ре сурсное согласование.

Согласованию-рассогласованию подлежат все параметры ТС, в том числе: материалы, формы и размеры, ритмика действий, структура, энер гетические, информационный и другие потоки, живучесть и т. п. Использование резонанса акустических систем : для быстрого раст ворения сухого молока в воде на смесь действуют частотой, зави сящей от дисперсионности порошка. Способ резки стекла акустичес кими колебаниями. Если неизвестна частота колебаний, то исполь зуется обратная связь и автонастройка.

Патент Франции: лопатки для раскрутки колес самолета при посадке. Визг дисковой фрезы из-за резонанса зубьев - делать их надо разной величины и шага.

Действие в паузах: в Фокке-Вульфе пулемет стрелял между лопастя ми винта.

    Измерение с помощью резонанса.

5C. 8А. Закон увеличения степени вепольности. Развитие ТС идет в направлении увеличения степени вепольности : неве

    польные системы стремятся стать вепольными, а в веполь

IV ных развитие идет путем увеличения числа связей между элементами, повышения их чувствительности, увеличения

    их количества.
    Муфта с магнитной жидкостью.
    - 3
    Способ извлечения втулки из отверстия.
    Способ извлечения алкоголя из сухих вин.
    Тепловая труба.

4С. 9А. Закон увеличения степени динамичности : жесткие системы для повышения их эффективности должны переходить к бо

V лее гибкой, быстро меняющейся структуре и режиму рабо ты, подстраивающемуся под изменения внешней среды.

Это позволяет ТС сохранить высокую степень идеальности при измене нии условий работы (самолет с изменяемой геометрией крыла). Повышение динамичности происходит за счет перехода к многофункцио нальности (системы с изменяющимися элементами), за счет повышения чис ла степеней свободы (шарнирные, эластичные элементы, переход к вещест ву и полю).

Повышение управляемости происходит за счет принудительного уп равления, затем переходом к самоуправлению, введением обратных связей, использованием "умных" веществ, за счет уменьшения устойчивости ТС (шарик на горке).

9С. 4А. Закон увеличения степени идеальности ТС : развитие всех VI ТС идет в направлении увеличения степени идеальности. Напомним формулу для степени идеальности ТС:

    S ФП
    И = ---------
    S ФР

Очевидно, что степень идеальности увеличивается с ростом отноше ния полезных характеристик (мощности, усиления, производительности, точности, надежности) к вредным (потери, помехи, количество брака+вес, размеры, трудоемкость изготовления).

Например, для турбогенератора это отношение мощности Р к массе М 1

    Р 100 тыс. квт
    И = --- . В 50-х годах И = ------------ = 0, 5 ,
    М 200 т
    500 тыс. квт
    в 70-х годах И = ------------ = 1, 25 ,
    400 т
    0

для информационно-вычислительной техники это отношение количест ва перерабатываемой информации (в битах) к энергетическим затратам (в - 4

ваттах) - при переходе от электронных ламп к интегральным схемам это отношение выросло в миллионы раз.

Повышение идеальности ТС может происходить как в рамках существу ющей конструкции, так и в результате радикального изменения принципа действия ТС.

В рамках существующей конструкции повышение идеальности связано с количественными изменениями в системе в результате компромиссных ре шений или путем решения изобретательских задач по радикальному измене нию подсистем.

Основные пути повышения степени идеальности в рамках существующей конструкции :

- увеличение ФП за счет оптимизации, мелких усовершенствований (лучшие материалы, дополнительные регулировки, подбор оптималь ных размеров);

- снижение ФР таким же образом (более дешевые материалы, стан дартные элементы, уменьшение запасов прочности .... );

    - снижение ФР путем компенсации вредных функций ТС ;
    - увеличение количества выполняемых ФП (универсализация) ;

- повышение качества одних ФП за счет отказа от других (специали зация) ;

- повышение единичной мощности оборудования (транспортного, добы вающего, энергетического).

Практика показала, что радикальное изменение конструкции произ вести неизмеримо сложнее, т. к. для данного конкретного предприятия это связано с целым рядом ограничений по ресурсам (веществ, энергии, обо рудования). Решения, учитывающие эти ограничения, дают частное, ло кальное повышение степени идеальности. Использование ресурсов ТС важнейший механизм повышения степени идеальности. Для поиска и исполь зования ресурсов можно использовать такую таблицу-алгоритм : .

    - 5
    1
    -----------------------¬
    ¦ Ч Т О Н У Ж Н О ? ¦5-------------------------¬
    L-----------T----------- ¦
    ^ ¦
    -------------------------¬ ¦
    ¦В И Д Ы Р Е С У Р С О В¦ ¦

--------T-------T-+-----T------T-------T---+----T-------T--------¬ ¦ ¦Вещест-¦Энерге-¦Инфор- ¦Прост-¦Времен-¦Функцио-¦Систем-¦Сверхэф-¦ ¦ ¦венный ¦тичес- ¦мацион-¦ранст-¦ ной ¦нальный ¦ный ¦ фект ¦ ¦ ¦ ¦ кий ¦ ный ¦венный¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L-------+-------+-------+------+-------+--------+-------+--------- ¦ ^ ¦

    -------------------------¬ ¦
    ¦ ГОТОВНОСТЬ К ПРИМЕНЕНИЮ¦ ¦
    +-----------T------------+ ¦
    ¦ готовый ¦ производный¦ ¦
    L-----------+------------- ¦
    ^ ¦
    -------------------------¬ ¦
    ¦ Г Д Е В З Я Т Ь ? ¦ ¦
    L-----------T------------- ¦
    ^ ¦

----------------------------------------------------¬ ¦ ¦ оперативная зона --6 система --6 надсистема --6.... ¦5----¬ ¦ +--------------T---------------T-----------T--------+ ¦ ¦ ¦ инструмент ¦ изделие ¦ отходы ¦ среда ¦ ¦ ¦ L--------------+---------T-----+-----------+--------- ¦ ¦ -----------------------------¬ ¦ ¦

    ¦ Ч Т О В Ы Б Р А Т Ь ? ¦ ¦ ¦

---------+---------T----------------T-+------------¬ ¦ ¦ ¦ количество ¦ качество ¦ ценность ¦ ¦ ¦ +------------------+----------------+--------------+ ¦ ¦ ¦ недостаточный ¦ полезный ¦ дорогой ¦ ¦ ¦ ¦ достаточный ¦ нейтральный ¦ копеечный ¦ ¦ ¦ ¦ неограниченный ¦ вредный ¦ бесплатный ¦ ¦ ¦ L------------------+-----T----------+--------------- ¦ ¦ ---------------------------------------------------¬ ¦ ¦ ¦Если нужный ресурс не найден, перейти к надсистеме+------- ¦ L--------------------------------------------------- ¦ % ¦

    ^ ¦

---------------------------------------------------¬ ¦ ¦Если нужный ресурс не найден, уточнить, что нужно +------------ L--------------------------------------------------

    0
    - 6

Ресурс вещества - использование имеющихся материалов, отходов, продукции (керамзит для набивки фильтров очистки технической во ды, снег - для очистки воздуха, выхлопные газы для бензобака). Ресурс энергии - нереализованные запасы ТС и окружения (кресло тракториста как компрессор воздуха, вращение абажура от тепла лампы).

Ресурс информации - дополнительная информация от полей системы или веществ, проходящих через нее (диагноз по пульсу - 200 бо лезней, акустическая эмиссия).

Ресурс пространства - свободные места в ТС, геометрические эф фекты (полости в земле для хранения газа, дверь в купе, камень в мочевом пузыре и электрогидравлический удар в двух фокусах элли птической ванны).

Ресурс времени - промежуток в технологическом процессе или вне его (в роторно-конвейерных линиях технологическое движение сов мещено с транспортным; танкер перерабатывает нефть во время ее перевозки).

Ресурс функциональный - возможность выполнения дополнительных функций (то же кресло тракториста в виде компрессора, выработка электроэнергии колесами транспорта).

Системный ресурс - полезный эффект от изменения связей между под системами или при новом объединении систем (печать фальшивых банкнот тюремной дверью, выхлоп трактора удобряет землю, гашение звука от электрогидравлического удара в ванне очистки литья с помощью самовзбивающейся пены).

Все это примеры готовых ресурсов. Когда ресурс надо накопить, видоизменить, подготовить к использованию, его называют производным (поплавок-сигнализатор нагрева всплывает, когда температура достигает точки Кюри и магнит отлепляется от дна).

Источники ресурсов могут находиться в разных зонах в системе, подсистеме или надсистеме (тепло от силосной башни обогревает коров ник, тепло от чугунной отливки с помощью зеркал направляют на нее же, зола в качестве наполнителя бетона). Функционально-стоимостный анализ. В ТРИЗ используется понятие "идеальной машины" - машина, которой нет, а ее функция выполняется, или "идеальный технологический процесс" - 7

    - "процесс, которого нет, а продукция - получается".

Закон повышения степени идеальности ТС - важнейший в ТРИЗ. На его базе вводится понятие об идеальном конечном результате (ИКР) реше ния. Ориентация на идеальность позволяет правильно направить вектор поиска.

6С. 5А. Закон неравномерности развития ТС : развитие частей сис темы идет неравномерно : чем сложне ТС, тем неравномернее

    развитие ее частей.

VII Теорема Л. Онсагера (1931 г. ) для термодинамических сис тем: движущая сила любого процесса - это появление неод

    нородности в системе.
    Механизм возникновения неравномерности :
    1
    ---------¬ -----------¬

-----------¬ ¦Усиление¦ ¦Рассогла- ¦ -----------¬ ¦Увеличение¦ ¦свойства¦ ¦сованность¦ ¦Появление ¦ ¦ ГПФ +---->¦одного +------>¦с другими +----->¦новых П, В, ¦ ¦ ¦ ¦элемента¦ ¦элементами¦ ¦ ПС ¦ L----------- ¦ ТС ¦ ¦ ТС ¦ L---------- L--------- L----------

    0

Повышение степени идеальности ТС происходит путем развертывания ТС - увеличения количества и качества выполняемых функций за счет ус ложнения ТС, и свертывания - упрощения ТС при сохранении или росте ФП. На всех этапах развития ТС эти процессы могут чередоваться, а в подсистемах действовать параллельно, т. е. одни подсистемы могут раз вертываться, а другие - свертываться.

Развертывание ТС при ее рождении включает создание функциональ ного центра - цепочки функциональных элементов, способных выполнить основную функцию ТС.

    ( Мотор, шасси, руль и горючее - ФЦ автомобиля - картинг).

В ФЦ объединяются ранее независимые известные системы и новые системы для обеспечения нового системного свойства ( коляска + двига тель + рулевое управление + коробка передач ). При этом должны вы полняться следующие условия :

- все звенья ф-цепочки должны быть минимально жизнеспособны (самолет Можайского с плоскими крыльями и тяжелой паровой маши ной),

- все звенья ф-цепочки должны быть связаны между собой энергети ческой, вещественной, функциональной или информационной связью - 8

(в большинстве ТС совмещаются все виды связей : подсистемы ав томобиля - Э-В-Ф связь, готовальня - Ф-связь, радиолампа и взрыватель - И-связь, в радио - В-Э-Ф связь).

Развертывание ТС на этапе ее развития в рамках существующей конструкции осуществляется следующим образом :

- включением в ТС дополнительных подсистем для повышения качест ва выполнения основной функции (в автомобиле - кузов для защи ты пасажира, гидравлическая коробка передач),

- включением в ТС дополнитнльных подсистем, выполняющих вспомо гательные функции для расширения возможностей ТС (в автомобиле - компьютер с оптимизацией режима, радиоприемник, откидывающи еся кресла),

- усложнением внутренней структуры системы : увеличение ступеней иерархии за счет дробления ТС на однородные или разнородные подсистемы (лихтеровоз),

- переход в надсистему с созданием нового системного свойства, в полисистему (сеть из ЭВМ, трос, катамаран, 2-хцветный каран даш), в надсистему из элементов со сдвинутыми характеристика ми, в надсистему из альтернативных (конкурирующих) систем (когда недостатки каждой из систем компенсируются, а преиму щества - складываются : турбовинтовой двигатель, активно-реак тивный снаряд, железобетон, металлобетон), в надсистему из инверсных систем (кондиционер).

Свертывание ТС проходит в три этапа: минимальное, частичное и полное.

Минимальное свертывание ТС - создание минимальных связей между системами, обеспечивающих появление нового эффекта (стеллаж из отдель ных полок).

Частичное свертывание ТС предполагает частичное изменение, под гонку подсистем, но возможность выхода из системы еще сохраняется. Свертывание идет от периферии к ф-центру :

- исключением дублирующих функций подсистем (один динамик в ком байне),

- совмещением функций отдельных подсистем в одной, переход от пос ледовательных технологических процессов к параллельным (реак тивный двигатель = двигатель + движитель),

    - 9
    - упрощением внутренней структуры ТС и ее подсистем.

Полное свертывание - установление между подсистемами неразрывных связей, выход подсистем невозможен, часто ТС заменяется умным вещест вом (радиоэлементы в интегральной схеме, датчик давления из наполненной резины).

    7С. 7А. Переход ТС на микроуровень, использование полей.
    Анализ патентного фонда позволяет выявить следующие
    уровни построения ТС :
    - макроуровень - ТС включают узлы и детали специальной
    формы,
    VIII - полисистемы из элементов простой формы,
    - полисистемы из высокодисперсных элементов,
    - системы с использованием структурных эффектов веществ,
    - системы, использующие молекулярные явления,
    - системы, использующие атомные явления,
    - системы с использованием вместо веществ действия полей.

Примеры с конструкциями СВД : 1) цельнокованный, многослойный, спирально-многослойный, композитный, полевой; 2) применение гранулиро ванного пенополиуретана для подъема затонувших кораблей.

8С. 6А. Закон перехода в надсистему : развитие системы, достиг шей своего предела, может быть продолжено на уровне над

    системы.
    Что дает переход в надсистему :
    - часть функций ТС передается в НС (ремонт TV в одной
    IX мастерской),
    - часть ПС выводятся из ТС, объединяются и становятся
    частью НС (коллективная антенна),
    - у объединенных в НС систем появляются новые функции и
    свойства (кабельное TV + видеосвязь).

Аналогия с биосистемами : клетка - организм - популяция - эко система - биосфера.

К. Саган : "Викинги" на Марсе в 1968 году имел в РС информации в несколько миллионов бит - это несколько больше, чем генетическая ин - 10

формация бактерии, но меньше, чем в клетке. Клетка - это завод по про изводству "Викингов". Т. е. прототипом современной техники могут быть только очень простые древние организмы.

Переход в НС идет также образованием би- и полисистем при воз никновении нового свойства : нож и ножницы, биметалл, многослойная броня ИЛов при увеличении бронебойных пуль до 7, 62 и 12, 7 мм (требо валась броня 15 и 35 мм толщиной).

Полисистема - смесь трав при приготовлении корма скоту : сеют вдоль, скашивают поперек.

Переход в надсистему телевизионной сети - с переходом на микроу ровень : единая антенна - единый приемник с разными экранами - обрат ная связь + компьютер - мультимедиа - непосредственно в мозг. Общую картину развития ТС Ю. П. Саламатов предложил представить в виде диаграммы :

    .
    - 11

И. Д. Кондратьев (1892 - 1938 г. ), "Большие циклы коньюнктуры" 1925 год ; Теория больших циклов .

1917 - в 25 лет товарищ министра продовольствия Временного пра вительства, социал-революционер,

    1920 - создает Коньюнктурный институт,
    до 1930 - более 100 работ,
    1931 - 8 лет, 1938 - расстрел.
    4 фазы : восстановление, процветание, снижение, депрессия.
    1

---------------T----------T-----------T-----------T----------T--------¬ ¦ Циклы ¦ I ¦ II ¦ III ¦ IV ¦ V ¦ +--------------+----------+-----------+-----------+----------+--------+ ¦Промышленная ¦1775-1785 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦революция ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦Процветание ¦1785-1815 ¦ 1860-1873 ¦ 1905-1920 ¦1948-1970 ¦ ¦ ¦Снижение ¦1815-1825 ¦ 1873-1886 ¦ 1920-1929 ¦1970-1980 ¦ ¦ ¦Депрессия ¦1825-1840 ¦ 1886-1896 ¦ 1929-1937 ¦1980-2000 ¦ ¦ ¦Длительность ¦ 65 лет ¦ 36 лет ¦ 32 года ¦ 52 года ¦ ¦ ¦Восстановление¦1840-1860 ¦ 1896-1905 ¦ 1937-1948 ¦2000- .... ¦ ¦ L--------------+----------+-----------+-----------+----------+-------- 1. 2

    паровой дви- металлургия химия электр-ка (биотехно
    гатель, ткац- ж/д тр-т электр-во нефтехимия¦логия
    кий станок автотр-рт авиастр-ие¦искусств.
    ¦интеллект
    ¦нанотех
    ¦нология
    ¦космичес.
    ¦индустрия
    ¦----T---
    ¦Саламатов
    ¦--------
    ¦Хаттори
    ¦ Тосио
    ¦керамика
    ¦полупр-ки
    ¦лаз. тех
    ¦ника
    ¦инф-я и
    ¦связь
    ¦космичес.
    ¦иссл-ния
    L--------
    0
    .
    Лекция 5.
    Основные приемы устранения ТП.

Как мы уже знаем из структуры ТРИЗ, основные приемы устранения ТП наряду с набором физических, геометрических и химических эффектов являются главной информационной базой ТРИЗ.

    Уточним некоторые понятия, относящиеся к противоречиям.

Административные противоречия АП (надо сделать неизвестно как) констатируют лишь сам факт возникновения изобретательской ситуации. Они автоматически даются вместе с ситуацией, но ни в какой мере не способствуют продвижению к ответу. Технические противоречия (ТП) отра жают конфликт между частями или свойствами системы (или межранговый конфликт системы с подсистемой), который заключается в том, что улуч шение одного свойства или параметра ТС приводит к ухудшению другого свойства или параметра ТС. Изобретательской ситуации присуща группа ТП, поэтому выбор одного противоречия из этой группы равносилен пере ходу от ситуации к задаче. Существуют типовые ТП, наример "вес-проч ность" или "точность-производительность". Типовые ТП преодолеваются типовыми же приемами. Путем анализа свыше 40 тысяч изобретений было выявлено около 40 типовых приемов разрешения типовых ТП.

Более глубокий анализ ТП предусматривает переход к физическому противоречию как причине ТП. Физическое противоречие заключается в предъявлении противоположных (взаимоисключающих) физических требова ний к одному элементу ТС. Для выявления ФП необходимо выделить одну часть ТС, а в ней одну зону, к которой предъявляются взаимопротиворе чивые требования. "Физичность" ФП, четкая локализация и предельная обостренность конфликта (обладать свойством А и не обладать свойством А) придают ФП высокую "предсказывательную" ценность.

    Борьбу с ТП ведут двумя путями :

- ищут оптимальные соотношения между конфликтующими частями, свойства ми, причем ТП при этом остается в "недрах" ТС;

- ищут и устраняют само противоречие, только этот путь соответствует диалектике развития ТС.

Для этой цели построена таблица основных приемов устранения ТП. Зная ТП можно выйти на нужную группу ОП, устраняющих это типовое про тиворечие.

    Рассмотрим общую структуру таблицы.

По вертикали и по горизонтали таблицы размещаются основные пока - 2

затели ТС : по горизонтали располагаем показатели, которые недопустимо ухудшаются при использовании известных способов, по вертикали распола гаем те же показатели, которые нужно улучшить по условиям задачи. Перечислим эти показатели :

    1. Вес подвижного объекта 21. Мощность.
    2. Вес неподвижного объекта. 22. Потери энергии.
    3. Длина подвижного объекта. 23. Потери вещества.

4. Длина неподвижного объекта. 24. Потери информации. 5. Площадь подвижного объекта. 25. Потери времени.

6. Площадь неподвижного объекта. 26. Количество вещества. 7. Объем подвижного объекта. 27. Надежность.

8. Объем неподвижного объекта. 28. Точность измерения. 9. Скорость. 29. Точность изготовления. 10. Сила. 30. Вредные факторы, действующие 11. Напряжение, давление. на объект извне.

12. Форма. 31. Вредные факторы, генерируемые 13. Устойчивость состава объекта. самим объектом.

14. Прочность. 32. Удобство изготовления. 15. Продолжительность действия 33. Удобство эксплуатации. подвижного объекта. 34. Удобство ремонта.

16. Продолжительность действия 35. Адаптация, универсальность. неподвижного объекта. 36. Сложность устройства.

17. Температура. 37. Сложность контроля и измерения. 18. Освещенность. 38. Степень автоматизации. 19. Энергия, расходуемая подвиж- 39. Производительность. ным объектом.

    20. Энергия, расходуемая непод
    вижным объектом.

Техническое противоречие - это ситуация, когда при улучшении ка кого-то i-го показателя системы недопустимо ухудшается какой-то j-й показатель. На пересечении j-го столбца и i-й строки таблицы распола гаются номера основных приемов, разрешающих это техническое противоре чие.

Всего набирается (39&39-39)= 1482 технических противоречия, из которых для 1248 найдены типовые приемы устранения ТП.

    - 3

Поскольку таблица устранения ТП весьма громоздка и состоит из1521 клетки, ее разбивают на 9 фрагментов, каждый из которых содержит 13*13 клеток.

Чаще всего на этом этапе решения задачи ТП формулируются еще в нечеткой, расплывчатой форме. Набирается довольно большое число воз можных ТП, соответствующих решаемой задаче.

По таблице выбора приемов устранения ТП выбираются типовые прие мы. Приемов набирается такое количество, что их можно выбирать по чис лу повторяемости их в разных ТП. Приемы систематизируются, из каждого приема выделяется конкретый рецепт, представляющийся перспективным. В результате формулируется обобщенный рецепт решения задачи.

В настоящее время предлагается 40 типовых приемов (принципов) устранения ТП :

    1. Принцип дробления :
    - разделить объект на независимые части,
    - выполнить объект разборным,
    - увеличить степень дробления, измельчения объекта.

Пример : корабль разделен на отдельные взаимозаменяемые блоки (па тент США 3440990).

    2. Принцип вынесения :

- отделить от объекта "ломающуюся" часть, мешающее свойство, или, наоборот, выделить единственную нужную часть, нужное свойство. Пример : прибор с мяуканьем для борьбы с крысами.

    3. Принцип местного качества :

- перейти от однородной структуры объекта или внешней среды, внешнего воздействия к неоднородной,

    - разные части объекта должны иметь разные функции,

- каждая часть объекта должна находиться в условиях, максимально соответствующих ее работе.

Примеры: устройство для УЗ обработки отверстия имеет для уменьшения нагрева среднююю часть, выполненную из теплопроводного материала, а концевую часть для уменьшения износа - из износостойкого материала (а. с. 175376) - бронебойный снаряд Макарова.

    4. Принцип асимметрии :
    - перейти от симметричной формы к асимметричной.

Пример - асимметричная пневмошина имеет одну боковину с повышен ной прочностью и сопротивляемостью ударам о бордюр тротуара (патент - 4

    США 34385).
    5. Принцип объединения :

- соединить однородные или предназначенные для сменных операций объекты,

    - объединить во времени однородные или смежные операции.

Пример : лифт, где две кабины размещены в одной шахте, а смежные стенки раскрываются для транспортировки крупных предметов (а. с. 167405).

    6. Принцип универсальности :

- объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему от падает необходимость в других объектах.

Примеры : шляпа-сумка (патент Франции 1472626), ручка от портфеля эспандер (а. с. 187964).

    7. Принцип "матрешки" :

- один объект размещен внутри другого объекта, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д. ,

    - один объект проходит сквозь полость в другом объекте.

Примеры : вибратор устанавливают внутри пустотелой сваи (а. с. 153644), запоминающий элемент имеет два сердечника - один внутри другого (а. с. 237933).

    8. Принцип антивеса :

- компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой,

- компенсировать вес объекта взаимодействием со средой за счет аэродинамических, гидродинамических и т. п. сил.

    Примеры : "журавль", непотопляемый черпак, высота пещеры.
    9. Принцип предварительного напряжения :

- заранее придать объекту изменения, противоположные недопусти мым или нежелательным рабочим изменениям.

Примеры: предварительно напряженный железобетон, система натягов в сосуде давления.

    10. Принцип предварительного исполнения :

- заранее выполнить требуемое изменение объекта полностью или хотя бы частично,

- заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступать в действие без затрат времени на их доставку и с наиболее удоб ного места.

    - 5

Примеры : дерево окрашивают до того, как спиливают, чтобы получить красивую окраску внутренних слоев; нитку в стерильном пакете вклеивают в корпус пакета.

    11. Принцип "заранее подложенной подушки" :

- компенсировать относительно невысокую надежность объекта зара нее подготовленными аварийными средствами.

Пример : в ядовитые химические вещества заранее добавляют лекарства -присадки (а. с. 244626).

    12. Принцип эквипотенциальности :

- изменить условия работы так, чтобы не пришлось поднимать или опускать груз.

Пример : при перевозке крупногабаритных железобетонных труб трубо воз подлезает внутрь секции трубы, чуть-чуть поднимает ее домкратами и так везет.

    13. Принцип "наоборот" :

- вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить об ратное действие, например, не охлаждать объект, а нагревать, - сделать движущуюся часть объекта или среды неподвижной, а не

    подвижную - движущейся,
    - перевернуть объект "вверх ногами".
    Пример : устройство для тренировки пловцов (а. с. 187577).
    14. Принцип сфероидальности :

- перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим и т. д. ,

    - использовать рамки, шарики, спирали,
    - перейти к вращательному движению,
    - использовать центробежную силу.

Примеры : кольцевой аэродром, устройство для тренировки пловцов. 15. Принцип динамичности :

- характеристики объекта или внешней среды должны меняться так, чтобы стать оптимальными на каждом этапе работы,

- разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга.

Примеры : катамаран с регулировкой мачты, мачта переменной длины, ТУ-144.

    .
    - 6
    16. Принцип частичного или избыточного решения :

- если трудно получить 100% эффект, надо получить чуть меньше или чуть больше - задача при этом может существенно измениться. Пример : изготовление колечек с витками для ЗУ - сначала все пок рывают, потом снимают часть.

    17. Принцип перехода в другое измерение :

- перейти от движения по линии - к движению в плоскости, или от движения в плоскости к движению в объеме,

    - многоэтажная компоновка,

- изменение взаимного расположения элементов в пространстве, - использование обратной стороны площади,

    - использование зеркал для концентрации света.

Пример : шлифовальная лента в виде поверхности Мебиуса (а. с. 236278)...

    Лекция 6.
    Основные приемы устранения ТП (продолжение).
    18. Использование механических колебаний :
    - привести объект в колебательное движение,
    - увеличить частоту колебаний вплоть до ультразвука (УЗ);
    - применить вместо механических пьезовибраторы,
    - использовать УЗ вместе с электромагнитным полем.

Примеры : УЗ сварка костей (а. с. 312601), УЗ-очистка деталей в раст воре (патент США 338706).

    19. Принцип импульсного действия :

- перейти от непрерывного действия к периодическому, импульсному, - изменить периодичность действия.

    Пример : импульсный дождеватель с капельной подачей воды.
    20. Принцип непрерывности полезного действия :

- вести работу непрерывно, все части объекта работают с высокой нагрузкой,

    - устранить холостые и промежуточные ходы,

- перейти от возвратно-поступательного движения к вращательному. Пример : вращающийся лабораторный стол (а. с. 217673), паяльник с ро ликом для непрерывной пайки (а. с. 105897).

    21. Принцип "проскока" :
    - преодолеть опасные зоны на скорости.

Пример : разгрузка палубного лесовоза "рывком" (а. с. 112889). 22. Принцип "обратить вред в пользу" :

- использовать вредные факторы или вредные воздействия среды для получения положительного эффекта,

- устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором,

- усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

Примеры : остановка степного пожара, траншея вокруг дома при взры ве, поочередная подача кислоты и щелочи.

    23. Принцип обратной связи :
    - ввести обратную связь,
    - если она есть - изменить ее.

Пример : уровень топлива в карбюраторе регулируется запорным клапа ном, помещенным на поплавке.

    - 2
    24. Принцип посредника :
    - использовать промежуточный объект-переносчик.

Пример : переходные металлы при сварке, кошка для протягивания кабеля в трубе.

    25. Принцип самообслуживания :

- объект должен сам себя обслужить, выполняя вспомогательные и ремонтные операции,

    - использовать отходы энергии, вещества.

Примеры : кресло тракториста как компрессор; уменьшая давление в баллонах акваланга с 200 атм до 3-4 атм подают его на движитель гибко го плавника - дальность плавания увеличивается в 7 раз.

    26. Принцип копирования :

- вместо недоступного, сложного, дорогого, неудобного или хруп кого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии,

- заменить объект или систему объектов их оптическими копиями, используя при этом изменение масштаба,

- если нельзя использовать видимые копии, перейти к копиям инф ракрасным или ультрафиолетовым.

Примеры : способ измерения бревен на платформе по фото - в 50 раз быстрее, измерение высоты пирамиды по длине тени.

    27. Дешевая недолговечность вместо дорогой долговечности .
    Примеры : одноразовые шприцы, бумажные салфетки.
    28. Замена механической схемы :

- заменить механическую схему электрической, оптической, акусти ческой, запаховой,

- использовать тепловые, электрические, магнитные, электромаг нитные поля,

- перейти от неподвижных полей к подвижным, меняющимся во време ни, имеющим определенную структуру,

    - использовать поля с ферромагнитными частицами.

Примеры : контроль сломанных зубьев бура запаховым полем, контроль шлифовки малых отверстий по звуку, усиленному динамиком, передвижение предметного столика в микроскопе.

    29. Использование пневмо- и гидроконструкций :

- вместо твердых частей использовать газообразные и жидкие (на дувные и наливные, воздушную подушку, гидростатические, гидро реактивные).

    - 3

Примеры : теплоизоляция дверей потоком горячего воздуха, приводной ремень прижимается к шкиву потоком воздуха.

    30. Использование гибких оболочек и тонких пленок :
    - использовать их вместо объемных конструкций,
    - использовать их для изоляции объекта от внешней среды.

Пример : зеркало с переменным фокусным расстоянием имеет за оболоч кой полость, в которую подается сжатый воздух, изменяя кривизну обо лочки.

    31. Применение пористых материалов :

- выполнить объект пористым или использовать пористые элементы, - в пористом объекте предварительно заполнить поры нужным ве ществом.

Примеры : стержень фломастера; добавки в жидкий металл вносятся с помощью пористого огнеупора, пропитанного материалом добавки (а. с. 283264).

    32. Принцип изменения окраски :
    - изменить окраску объекта или внешней среды,
    - изменить степень прозрачности объекта или внешней среды,

- использовать красящие добавки для наблюдения за объектом или процессом,

    - использовать меченные атомы.

Приметы : применение перевязи из прозрачного материала для наблюде ния за раной (патент США 342542), окраска айсбергов светящейся краской. 33. Принцип однородности :

- сделать элементы из однородных материалов или близких по свойствам.

Пример : плавление криогенного вещества осуществляют паром того же вещества.

    34. Принцип отброса или регенерации :

- ставшую ненужной часть объекта отбросить, растворить, испарить и т. п. или видоизменить,

- расходуемая часть объекта восстанавливается в процессе работы. Примеры : ступень ракеты; надуваемый спутник связи из проволочного шара (шар уничтожается солнечными лучами); бутылки, саморазрушающиеся под действием солнечных лучей и почвенных кислот.

    - 4
    35. Изменение физико-химических параметров объекта :
    - изменить агрегатное состояние вещества,
    - изменить концентрацию или консистенцию,
    - изменить степень гибкости,
    - изменить температуру, объем.

Примеры : при сейсморазведке ВВ подается на заданную глубину в га зообразном состоянии (а. с. 269502), гелеобразный бензин.

    36. Применение фазовых переходов :

- использовать сопутствующие явления (изменения объема, выделе ния или поглощения тепла и т. п. ).

Примеры : формование металлических деталей замораживанием воды; для полирования оптических стекол суспензию из воды и полировального по рошка замораживают (а. с. 132689).

37. Применение термического расширения - сжатия материалов : Пример : биметаллическая пластинка в качестве термометра.

    38. Применение сильных окислителей :
    - заменить обычный воздух обогащенным,
    - заменить обогащенный воздух кислородом,

- воздействовать на воздух или кислород ионизирующим излучением, - использовать озон.

Примеры : в двигателях внутреннего сгорания в подлодках используют озон, для прямого получения чугуна из руды в печь подается чистый кис лород.

    39. Изменение степени инертности :
    - заменить обычную среду нейтральной,
    - ввести в объект нейтральные части, добавки,
    - проводить процесс в вакууме.

Пример : пеной огнетушителя изолируют огонь от воздуха, при сварке дугу защищают инертным газом (аргоном, СО__2__).

    40. ЏаЁ¬ҐҐЁҐ Є®¬Ї®§ЁжЁ®ле ¬ вҐаЁ “®ў :
    ЏаЁ¬Ґал : ¦Ґ“Ґ§®ЎҐв®, ЄҐа ¬§Ёв®ЎҐв®, б®бг¤л Ё§ Є®¬Ї®§Ёв®ў.

Ђ “Ё§ ЇҐаҐзЁб“Ґле ЇаЁҐ¬®ў Ї®Є §лў Ґв, зв® Ёе ¬®¦® а §¤Ґ“Ёвм на три группы : комбинационные, использующие физические свойства и эф фекты и применяющие новые вещества.

Комбинационные приемы образуют пары Прием-Антиприем : дробление - объединение, однородности - неоднородности, симметрия - асимметрия и - 5

так далее. Насчитывают 14 пар прием-антиприем (итого 28 одинарных при емов), 6 физических приемов (8, 18, 28, 35, 36, 37) и 6 приемов на материа лы (29, 30, 31, 38, 39, 40).

    Порядок работы с таблицей устранения ТП.

1. Анализируя условия задачи, найти типовой показатель, который по ус ловиям задачи надо улучшить (например, надо повысить прочность - пока затель 14).

2. Найти типовой показатель, который при этом недопустимо ухудшается (например, потери вещества -23 и мощность -21).

    3. Записать типовые противоречия в виде 14/23 и 14/21.

4. По таблице найти фрагмент, в котором расположены типовые противоре чия. В нашем примере это фрагмент 6. На пересечении 14 строки и 23 столбца находим номера основных приемов, устраняющих это типовое про тиворечие (35, 28, 31, 40). Записывается это так 14/23 (35, 28, 31, 40), 14/21 (10, 26, 35, 28). Приемы расположены в порядке предпочтительности их использования.

5. Делается попытка поочередного использования рекомендуемых приемов для поиска идеи решения поставленной задачи. В качестве примера расс мотрим проблему очистки фильтров. Фильтры для очистки горячих газов от пыли делают из многих слоев металлической ткани. Такие фильтры хо рошо выполняют свою функцию, но сами быстро забиваются пылью и перес тают пропускать газ. Чистить их трудно. Обычно их продувают с обратной стороны чистым воздухом. Поищем идею решения с помощью таблицы. Какой показатель необходимо улучшить ?

Это или удобство эксплуатации 33, или удобство ремонта 34, или произ водительность 39, или степень автоматизации 38, или потери времени 25. Какие показатели недопустимо ухудшаются при этом ?

Увеличиваются потери времени 25, ухудшается продолжительность времени действия неподвижного объекта 16, увеличивается сложность устройства 36, увеличиваются потери энергии 22.

Типовые противоречия записываются в виде 33/25, 33/16, 33/36, 33/22, 34/25 и так далее.

Находим номера основных приемов, устраняющих эти типовые про тиворечия :

33/25 (4, 28, 10, 34) 33/36 (32, 25, 12, 17) 34/25 (32, 1, 10, 25) 33/16 (1, 16, 25) 33/22 (2, 19, 13) 34/36 (35, 1, 13, 11) .

    - 6

39/16 (20, 10, 2, 18) 34/16 (1) 34/22 (15, 1, 32, 19) 38/36 (15, 24, 10) 39/36 (12, 17, 28, 24) 39/22 (28, 10, 29, 35) 25/36 (6, 29) 38/22 (23, 28) 25/16 (28, 20, 10, 16) 25/22 (10, 5, 18, 32)

Расплывчатая постановка задачи приводит к большому числу возмож ных технических противоречий и приемов их устранения. Поэтому при ана лизе приемов в первую очередь обращаем внимание на приемы, втречающие ся несколько раз или расположенные на первых местах.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся приемы (в скобках ука жем, сколько раз встречается этот прием):

    1(5). Принцип дробления.
    25(3). Принцип самообслуживания.
    28(5). Замена механической схемы.
    10(7). Принцип предварительного исполнения.
    32(4). Принцип изменения окраски.
    Выпишем другие приемы, расположенные на первых местах :
    4(1). Принцип асимметрии.
    2(1). Принцип вынесения.
    15(2). Принцип динамичности.
    20(2). Принцип непрерывности полезного действия.
    12(1). Принцип эквипотенциальности.
    6(1). Принцип универсальности.

Перебирая возможные типовые приемы, можно сформулировать общий рецепт решения задачи :

Решение задачи следует искать, увеличивая степень дробления фильтра, заранее выполняя требуемое изменение объекта, при этом объект должен сам себя обслуживать (разбираться, очищаться), используя элект рические, магнитные, электромагнитные поля в сочетании с ферромагнит ными частицами.

    Возможные решения :

1. Сетки из однонаправленных проволочных нитей под разными углами (ис пользуются приемы 1, 4, 10, 15).

2. Металлические шарики различной величины в магнитном поле (использу ются приемы 1, 4, 28, 10, 25).

Сильные технические решения требуют применения комплекса типовых - 7

приемов, применяемых в определенной последовательности. Такого алго ритма пока не существует. Использование таблицы типовых приемов позво ляет решать задачи первого-второго уровня по классификации ТРИЗ. Первый уровень: Решение таких задач не связано с устранением ТП и приводит к мельчайшим изобретениям : решения лежат в пределах одной профессии и под силу каждому специалисту (примеры - складывающиеся мачты, временный диск-фильтр в трубопроводе).

Второй уровень: Задачи с ТП, легко преодолеваемыми с помощью спо собов известных применительно к родственным системам. Ответы - мелкие изобретения. Для получения ответа приходиися рассмотреть несколько де сятков вариантов решения (пример - поворотная дроссельная заслонка с биметаллическим регулятором).

    Третий уровень:

Противоречие и способ его преодоления находятся в пределах одной науки (механическая задача решается механически, химическая - химически). Полностью меняется один из элементов системы, частично - другие эле менты. Количество вариантов измеряется сотнями. Итог - добротное сред нее изобретение (пример - взрывная шторка в фото).

    Четвертый уровень.

Синтезируется новая ТС. ТП относится к старой ТС. ТП устраняются средствами, выходящими за пределы науки, к которой отнносится задача. Число вариантов - тысячи и десятки тысяч. Найденный принцип часто явля ется ключом к решению других задач 2-4 уровней. В итоге крупное изоб ретение (пример - полигон для испытания машин).

    Пятый уровень.

Изобретательская ситуация представляет собой клубок сложных проблем (например, очистка морей и океанов). Число вариантов практически неог раниченно. В итоге - крупнейшее изобретение, которое создает принципи ально новую ТС, которая постепенно обрастает менее крупными изобрете ниями. Возникает новая отрасль техники (примеры: самолет, радио, ла зер).

    .
    Лекция 7.
    Вепольный анализ.
    Напомним задачу об упаковке спичек:

при реконструкции спичечной фабрики поставили новое оборудование, поз воляющее увеличить выпуск продукции в 2 раза. Не справлялась линия ук ладки спичек в коробки: старые машины не справлялись с удвоенным коли чеством спичек, а удвоить их количество было невозможно. Кроме того, они работали плохо, укладывали спички без головок, ошибались в коли честве спичек. Нужен новый способ безошибочной укладки спичек в короб ки.

Старую ТС убрали, ТП не видно, решение задачи вам известно: доба вить немного ферропорошка в зажигательный состав головок и ввести маг нитное поле. Возникает новая ТС.

Напомню, что ТС - это совокупность взаимосвязанных элементов, вы полняющих полезные функции, обладающая свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов.

    В нашем случае : было стало
    В1(спички) В1(спички) В2(ферропорошок)
    Пм(магнитное поле)

Как работает ТС: магнитное поле Пм действует на ферропорошок В2, который передает это действие на спички В1 .

    Обозначим произведенное действие так
    Пм
    \
    В1 =====> В1>---- В2

Полученная система называется веполем (от слов вещество и поле) и является моделью минимальной работоспособной управляемой ТС. Вепольный анализ содержит основные правила преобразования веполей. Приведем основные обозначения вепольного анализа:

    В - вещество, элемент веполя,
    В1 - изделие,
    В2 - инструмент,
    П - поле, элемент веполя,
    П', П" - состояние поля на входе и выходе системы,
    .
    - 2
    =====> - преобразование, переход к веполю,
    П#, B# - структурированное поле и вещество,
    Пmax, Bmax - избыток поля и вещества,
    ------ - полезное взаимодействие,
    ------ - неэффективное взаимодействие,
    ****** - вредное взаимодействие,
    -----> - направленное действие,
    ---->
    >>>>> или ----> - избыточное действие,
    -->**> или ***>
    ---> - одновременно полезное и вредное действие.

В вепольном анализе термины "вещество" и "поле" понимают в широ ком смысле. Наряду с известными физическими полями (гравитационным, магнитным, электромагнитным, сильными и слабыми взаимодействиями) ис пользуются всевозможные технические поля (тепловое, механическое, силы трения, электрическое, запаховое, световое и т. д. ). Подробный перечень различных полей приведен в тексте программы "Дебют". Выпишите себе этот список.

Чтобы не пропустить при анализе какое-нибудь поле, можно восполь зоваться "волшебным" словом "МАТХЭМ", составленным из начальных букв наиболее употребительных в технике полей:

М - механическое поле (усилия и перемещения в разных направлени ях, давление, силы трения, инерционные, гравитационные, центро бежные силы, вибрация, удары, аэро- и гидродинамические эффекты), А - акустическое поле (колебания звуковые, ультразвук, инфразвук, стоячие волны, резонансные колебания),

    Т - тепловое поле,

Страницы: 1, 2, 3