ТРИЗ E-mail: TRIZ@npk-consult.com Тел: +7 (499) 579 90 63, доб. 1706 ИНСТРУМЕНТЫ МЫШЛЕНИЯ Оглавление 5 12 37 Введение Этапы решения Путевые карты Аналитический этап процесса решения Анализ ключевых потребительских ценностей Бенчмаркинг Причинно-следственный анализ Оперативная зона и оперативное время Компонентный анализ Структурный анализ Потоковый анализ Функциональный анализ Диверсионный анализ Решение задач Операторы повышения идеальности Ресурсы Тримминг системы Функционально-идеальное моделирование Объединение альтернативных систем Функционально-ориентированный поиск Системный оператор Перенос свойств Законы развития технических систем Построение и устранение противоречий Физические противоречия и принципы их устранения 3 60 102 108 4 Приемы устранения технических противоречий Таблица выбора приемов Приемы устранения технических противоречий Стандарты решения задач Физические эффекты Таблица выбора физических эффектов Список физических эффектов и явлений Введение Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) – это комплексная методика поддержки процессов развития техники. Она включает в себя инструменты анализа проблем, постановки и решения сложных задач. ТРИЗ – это отечественный метод, завоевавший признание во всем мире. В основе ТРИЗ лежит понимание того, что отличает сложные творческие проблемы. В большинстве из них скрыто противоречие. Выявляя базовое противоречие, можно сконцентрироваться на решении только тех задач, которые приведут к сильным результатам. В ТРИЗ считается, что техника в целом развивается закономерно, а совершенствование объектов техники идет по пути увеличения степени их идеальности. Процесс решения может быть разложен на составные части, которые поддаются формализации. 5 Очень упрощенно подход ТРИЗ может быть представлен в следующем виде: Пойми, каковы цели Анализ ключевых потребительских требований Обостряй: разрешай противоречия, а не ищи компромисс Обращай вред в пользу Выбери направление Операторы идеальности Упрощай: меньше компонентов – идеальнее система Адаптируй: переноси опыт из других сфер деятельности Определи препятствия Противоречие Пойми, как преодолеть барьер Приемы устранения противоречий Делай НЕ ТАК: меняй подходы к привычному Выявляй потенциал развития технологий: ищи скрытых чемпионов Совершенствуй функции, а не конструкции Дожимай: выявляй и решай вторичные задачи ТРИЗ – это комплексная методика, включающая в себя различные инструменты и средства поддержки. 6 Области применения ТРИЗ: • решение производственных задач (увеличение производительности, снижение затрат, устранение нежелательных эффектов, поиск неисправностей); • разработка новой и совершенствование существующей продукции; • построение прогнозов развития для объектов техники; • развитие творческого потенциала сотрудников предприятий. Объектами совершенствования могут быть как технические, так и организационно-управленческие задачи. В ТРИЗ считается, что технические системы могут быть созданы из элементов любой природы. Это могут быть устройства, технологические процессы, сложные вещества и даже коллективы, собранные ради достижения конкретных целей. 7 Использование ТРИЗ За время своего существования ТРИЗ быстро распространилась по всему миру и на постоянной основе нашла свое применение в таких крупных корпорациях, как Samsung, Boeing, Airbus, Ford Motor, General Electric, LG, Procter & Gamble, Intel, NASA, Shell. Среди применяющих ТРИЗ – ведущие мировые производители алюминия Alkan, РУСАЛ, Alcoa. «Наша цель: обучить каждого инженера компании ТРИЗ» Со Юнг, генеральный директор Samsung Electronics «Мы работаем над внедрением ТРИЗ во все научно-прикладные проекты компании» Марта Гарднер, вице-президент по качеству и инновациям General Electric В настоящее время ТРИЗ активно внедряют на предприятиях России. 8 Этап анализа Этап решения задач Этап верификации и корректировки решений 1 2 3 Операторы повышения идеальности Ресурсы Функционально-идеальное моделирование Устранение противоречий Объединение альтернативных систем • Диверсионный анализ Законы развития систем Системный оператор Функционально ориентированный поиск Законы развития систем Системный оператор Перенос свойств Стандарты решения задач • • Опционально: • Диверсионный анализ • Законы развития систем • Решение вторичных задач Опционально: • Детализация применения инструментов на предыдущих этапах Изготовление опытных образцов. Проведение экспериментов. Корректировка концепций решения (или их отдельных этапов) • • • • • • • • • • Анализ ключевых потребительских ценностей Бенчмаркинг Причинно-следственный анализ (в т. ч. «Оператор отрицания») Оперативные зоны, время Компонентный, структурный, функциональный анализ Потоковый анализ Разработка концепций решения • • • • • • Техническое задание. Определение: а) целей; б) границ; в) дополнительных требований к объекту. Анализ проблемной ситуации. Выявление набора задач Этапы решения задач 9 Путевые карты применения инструментов Для каждого проекта может быть подобрана предпочтительная последовательность применения инструментов. Такие последовательности называют дорожными картами. Ниже приведены варианты дорожных карт для основных типов проектов. Дорожная карта проекта по совершенствованию существующих продуктов АКПЦ КСА ФА БМ ПС РИ ФИМ ПСА Данные схемы предлагают примерные последовательности действий. Для конкретного проекта схема может быть уточнена как по составу привлекаемых инструментов, так и по глубине и длительности их применения. Дорожная карта проекта по совершенствованию существующих процессов АКПЦ 10 КСА ПА РИ ПСА ФА ФИМ Дорожная карта проекта по созданию новых продуктов АКПЦ СО КСА БМ ПС РИ ФА ФИМ ЗРТС Дорожная карта прогнозного проекта по развитию продуктов АКПЦ СО ЗРСТ БМ ПС РИ Перечень сокращений: АКПЦ – анализ ключевых потребительских ценностей, АТ – анализ тенденций развития будущих периодов, БМ – бенчмаркинг, ЗРТС – анализ по законам развития технических систем, КСА – компонентно-структурный анализ, ПА – потоковый анализ, ПС – перенос свойств, КСА ФА ФИМ АТ ПСА – причинно-следственный анализ, РИ – решательные инструменты ТРИЗ (в том числе приемы устранения технических противоречий, принципы разрешения противоречий, таблица выбора приемов устранения технических противоречий, АРИЗ, функционально-ориентированный поиск). СО – системный оператор, ФА – функциональный анализ, ФИМ – функционально-идеальное моделирование. 11 Аналитический этап процесса решения Аналитический этап – это комплекс процедур, направленных на глубокое изучение совершенствуемого технического объекта. Причем объектом анализа может являться как конструкция, так и технологический процесс. В процессе анализа могут рассматриваться выполняемые объектом функции, рабочие операции, проходящие потоки. Цель здесь – поиск недостатков, слабых мест, вредных взаимодействий между элементами. Исследуются также и причины возникновения недостатков. Результатом аналитического этапа является набор ключевых задач, которые необходимо решить для устранения недостатков. Также итогом может стать построенная усовершенствованная модель объекта. 12 Инструменты аналитического этапа: • Выявление ключевых потребительских ценностей. • Сравнение потенциалов развития конкурентных систем. • Объединение альтернативных систем. • Компонентный и структурный анализ. • Функциональный анализ. • Потоковый анализ. • Причинно-следственный анализ. • Анализ зон конфликта (оперативные зоны и оперативное время). • Диверсионный анализ. • Анализ на соответствие законам развития техники. Поскольку ТРИЗ имеет дело с задачами разной сложности, то перечень аналитических инструментов следует рассматривать как широкий набор средств, позволяющих выбрать подходящие для конкретной задачи. 13 Анализ ключевых потребительских ценностей (КПЦ) Начинать совершенствовать объект следует с выяснения полной картины требований и ограничений, которыми будут оцениваться найденные впоследствии решения. Эти требования и ограничения могут быть наложены не только заказчиком (лицом, поставившим задачу), но и теми, кто своими действиями может повлиять на судьбу (функционирование) объекта на протяжении всего его жизненного цикла. Таких влиятельных лиц называют стейк-холдерами, или ключевыми лицами. Наиболее важные требования стейкхолдеров вытекают из их базовых установок, переступить которые они не могут. Такими требованиями могут являться уровень безопасности, экономичности, простоты ремонта, контроля и т. д. Таким образом, все найденные решения должны будут удовлетворять комплексу требований. 14 Цели применения Определение соответствия характеристик объекта требованиям стейк-холдеров; выявление ключевых требований, уровень удовлетворения которых может быть неприемлем и требует корректировки. Алгоритм применения: 1. Определить основные звенья в технологическом процессе или этапе жизненного цикла объекта. 2. Определить стейкхолдеров, действующих в технологическом процессе или на этапах жизненного цикла. 3. Определить Ключевые потребительские ценности (КПЦ) 4. Определить приемлемый диапазон удовлетворения выявленных стейкхолдеров. ценностей. 5. Определить уровень обеспечения выбранных ценностей объектом. 15 Уровень ценностей Ценность 1 Ценность 2 Ценность 3 Ценность 4 Ценность 5 Ценность 6 Ценность 3 Ценность 4 Ценность 5 Ценность 6 Ценность Ценность 1 низкий средний высокий Ценность 2 Ценность низкий средний высокий Уровень ценностей уровня ценностей. Ценность 6 Ценность 5 Ценность 4 Ценность 3 Ценность 2 Ценность 1 Ценность низкий средний высокий Уровень ценностей выбранных ценностей. стейкхолдера. ценностей (КПЦ) каждого 6. Определение уровня обеспечения продуктом 5. Определение звене цепочки. Ключевых потребительских приемлемого диапазона 4. Определение применения продукта. цепочке создания или звеньев в технологической стейкхолдеров на каждом 3. Определение 2. Определение основных (объекта). 16 1. Определение продукта Этапы построения таблицы ключевых потребительских ценностей Бенчмаркинг Бенчмаркинг – процедура многопараметрического сравнения сложных объектов. Исходно бенчмаркинг был разработан фирмой Xerox. В ТРИЗ он применяется для выявления альтернативных систем и сравнения потенциалов развития конкурирующих объектов. Цели применения: • получение объективной оценки уровня и потенциала развития анализируемой и конкурирующих технических систем (ТС); • определение «лучшей ТС» (базовой ТС) для дальнейшего ее анализа и совершенствования; • выявление альтернативных технических систем для проведения переноса свойств от лидеров на совершенствуемый объект. Бенчмаркинг в ТРИЗ используют для сравнения как функционально близких систем (ограничительный подход), так и систем, обеспечивающих достижение требуемой цели различными способами (расширительный подход). 17 Алгоритм применения: 1. Определить основную потребность, требующую удовлетворения, достижения. 2. Выявить набор характеристик для сравнения (КПЦ или технические характеристики). 3. Выявить сравниваемые объекты. 4. Ввести первичную информацию в таблицу. 5. Выявить для каждой из характеристик предельную величину приемлемости или построить шкалу для характеристики. 6. Выполнить качественную оценку (удовлетворяет требованиям или нет) и внести данные в .таблицу либо ранжировать полученные данные и заменить их на баллы (для последующего выявления альтернативных систем). 7. Провести интегральную оценку. Задачи на данном этапе: выявление пар альтернативных систем и построение задач по переносу свойств систем-чемпионов. 18 Причинно-следственный анализ (ПСА) Причинно-следственный анализ – инструмент, создающий наглядную картину зависимостей мешающих нежелательных эффектов (НЭ) от глубинных причин. Результатом анализа может быть выход на фундаментальную причину возникновения НЭ, а также формулировка задач при помощи оператора отрицания по устранению НЭ за счет прерывания зависимости. Оператор отрицания – прием формулировки задачи по устранению следствия при условии сохранения причины его возникновения. Цели применения: • формулирование возможных гипотез о причинах возникновения проблемы; • определение коренных НЭ; • постановка задач внутри проблемной ситуации. Цепочки строят в виде ориентированных графов, вершинами которых являются недостатки, а дугами – причинно-следственные связи между ними. 19 Алгоритм применения: 1. Сформулировать нежелательный эффект (описание негативной функции как взаимодействия объектов). 2. Определить непосредственные причины возникновения нежелательного эффекта. При этом необходимо учитывать направление поиска причин (внутри системы или в ее окружении, в надсистеме). 3. Построить причинно-следственные цепочки возникновения нежелательного эффекта через вопрос «Что привело к …?». 4. Определить фундаментальные причины возникновения НЭ (ключевые недостатки). 5. Сформулировать задачи по устранению НЭ через устранение ключевых недостатков или применение оператора отрицания («соглашаюсь с причиной, отрицаю следствие»). 20 Оперативная зона и оперативное время Оперативная зона (ОЗ) – часть физического пространства, где возникает и реализуется НЭ. Оперативное время (ОВ) – интервал времени, в течение которого возникает и реализуется НЭ. Можно определить три временных интервала: 1) время до конфликта; 2) время конфликта; 3) время после конфликта. Время до конфликта Время конфликта Время после конфликта Цели применения: • точное определение места и времени происходящих событий; • выделение ресурсов в ОЗ, необходимых для решения задачи; • уточнение поставленной задачи с учетом ресурсов, выделенных в ОЗ. 21 Если в процессе анализа выявляется недостаток в ОЗ собственных ресурсов, необходимо расширить область видения. В каждый последующий круг «прицела» необходимо включать элементы из все более дальнего окружения конфликта и нагружать их требованием устранения НЭ. 1 2 3 4 5 Для устранения НЭ используется оператор идеальности, ставится задача выполнения конкретного действия выбранным элементом системы. 22 Компонентный анализ Компонентный анализ – это инструмент выявления уровня дробления исследуемого объекта, требуемого для его адекватного описания, представления задачи и последующего изменения при решении. Кроме того, в процессе компонентного анализа выявляются или доопределяются внешние элементы, с которыми взаимодействует и сосуществует объект совершенствования. Цель применения: • построение компонентной модели ТС, отображающей элементный состав ТС, а также взаимодействующие с ТС элементы надсистемы. Материальный объект как компонент. Если объект анализа рассматривается как конструкция, его компонентами являются только материальные объекты. Операция как компонент. Если объект анализа рассматривается как технологический процесс, его компонентами являются операции. Операция - это часть технологического процесса, включающая в себя ограниченный набор действий над материальными объектами. 23 Алгоритм применения компонентного анализа: 1. Выявить объект Главной функции ТС. 2. Выбрать иерархический уровень ТС. 3. Выявить компоненты ТС на выбранном уровне. 4. Выявить взаимодействующие элементы надсистемы (НС). Объект Главной функции – это материальный объект, на который направлено полезное действие объекта. Рекомендации компонентного анализа: • Компонентную модель строят на возможно более высоком иерархическом уровне, чтобы уменьшить число компонентов описания. В то же время важно следить, чтобы уровень описания позволял полно описывать как функционирование самого объекта, так и поставленную проблему. • Если в процессе анализа выясняется, что какой-либо компонент нуждается в углубленном анализе, для него строят отдельную компонентную модель на более низком иерархическом уровне. 24 Структурный анализ Структурный анализ – выявление взаимодействий между компонентами (элементами ТС), а также их связей с компонентами из внешней среды (элементами НС). Результат анализа – структурная модель (матрица взаимодействий). Цель применения: • построение структурной модели, позволяющей выявить общую схему взаимодействий между компонентами, а также компоненты, нагруженные наибольшим количеством связей, взаимодействий. Алгоритм применения: 1. Построить матрицу взаимодействия или графическую структурную схему. 2. Проверить матрицу взаимодействия на симметричность относительно диагонали. 25 Матрица взаимодействий – это таблица, в которой по вертикали и горизонтали перечислены все элементы компонентной модели. На пересечениях столбцов и строк условными значками отмечены связи между соответствующими компонентами. В части взаимодействия между компонентами системы матрица является квадратной. К ней добавляется часть, демонстрирующая взаимодействие компонентов системы с надсистемными элементами. Структурный анализ выполняется как поддержка перед выполнением функционального анализа и потокового анализа. 26 Потоковый анализ Потоковый анализ – инструмент по созданию модели потока и выявлению недостатков в потоках системы. В целом потоковый анализ должен дать возможность выявить комплекс помех, мешающих распространению полезных потоков, и описать вредные потоки, мешающие функционированию объекта. Цель применения: • выявление негативных факторов, определяющих низкую эффективность технической системы, связанную с нарушением прохода через ТС, потерями, повышенным расходом потоков. Поток – элемент системы, распределенный в пространстве и времени, существующий только в процессе функционирования системы. Перемещение объектов, энергии или информации в пространстве, при котором каждая единица движется друг за другом по одному и тому же закону. Источник – элемент ТС или надсистемы, производящий поток (или подающий его в ТС). Канал (он же тракт) – один или несколько элементов ТС, по которым поток перемещается по ТС. 27 Приемник – элемент ТС или НС, подвергающийся воздействию потока (элемент, который потребляет полезный поток или повреждается вредным потоком). Алгоритм применения: 1. Составить компонентную модель. 2. Идентифицировать потоки. 3. Проследить и отобразить прохождение полезных потоков через компоненты модели: перечислить источники, каналы и приемники потоков, выделить места ветвления потоков. 4. Классифицировать потоки (нейтральные, паразитные и вредные). 5. Выделить места взаимного влияния потоков. 6. Сформулировать перечень недостатков, связанных с потоками. 7. Оценить эффективность преобразований потоков при помощи подобранных измеряемых критериев (показателей). 8. Определить компоненты модели с наименьшим показателем эффективности и поставить задачи на их совершенствование. 9. Определить ключевые НЭ и сформулировать задачи на их устранение. 28 При оптимизации потока вначале вносят изменения в Канал прохождения потока, далее в сам Поток, и лишь в последнюю очередь – в Приемник потока. Рассмотрим типичные проблемы этих составляющих и способы их устранения. Недостатки канала потока: • «Бутылочное горлышко» (узкое место) – зона в канале потока, где сопротивление потоку значительно увеличивается. • Застойная зона: область канала, в которой некоторая часть потока задерживается надолго или навсегда. • Длинный канал. • Высокое сопротивление канала. • Канал, повреждающий поток – особенность канала или место в канале, где канал повреждает поток. • Утечки (потери) потоков через особенности (недостатки) канала. 29 Приемы работы с каналом потока Повышение эффекта полезных потоков Снижение эффекта вредных потоков • Устранение «бутылочных горлышек». • Устранение «застойных зон». • Устранение «серых зон». • Использование одного потока в качестве переносчика другого. • Повышение проводимости отдельных звеньев канала. • Сокращение длины канала. • Передача нескольких однородных потоков по одному каналу. • Выведение канала потока за пределы системы. • Выведение потока за пределы ТС. • Введение в канал «бутылочных горлышек». • Введение в канал «застойных зон». • Снижение проводимости отдельных звеньев канала. • Увеличение длины канала. Недостатки потока: • Низкая плотность потока. • Множество качественных преобразований полезного потока. • Поток со множеством исправительных или обеспечивающих функций. • «Серые зоны» – области, в которых поведение потока не поддается предсказанию с достаточной точностью. 30 • Поток, повреждающий канал, – особенность потока, повреждающая канал. • Утечки (потери) потоков за счет особенностей самого потока (текучесть, излучение и т. п.) Приемы работы с потоками Повышение эффекта полезных потоков Снижение эффекта вредных потоков • Повышение удельных характеристик потока. • Модулирование потока (переход к импульсному и резонансному воздействиям). • Использование градиентов. • Многократное использование потока. • Использование двух разнородных потоков для достижения синергетического эффекта. • Сложение однородных потоков. • Придание потоку дополнительных функций. • Снижение количества преобразований потока. • Снижение удельных характеристик потока; • Предотвращение потока. • Использование градиентов. • Демодулирование потока во времени (уход от резонанса, уход от импульсного воздействия, переход к равномерному распределению во времени). • Введение второго потока, исправляющего повреждения от первого. • Сложение потока с антипотоком (ослабление потока путем его сложения с самим собой). 31 Недостатки приемника потока: • • • • • • Малая чувствительность к полезному потоку (требование высоких удельных характеристик). Низкий кпд полезного преобразования потока. Необходимость постоянного потребления потока. Отсутствие регулирования потребления потока. Малая стойкость к действию вредного потока. Неумение полезно использовать вредные потоки. Приемы работы с приемником потока Повышение эффекта полезных потоков Снижение эффекта вредных потоков • Предварительное насыщение • Модификация повреждаемого оперативной зоны веществом, объекта с целью снижения энергией и информацией. действия потока на него. • Модификация объекта с целью • Предварительное насыщение объекта противодействующим усиления действия потока на веществом, энергией него. • Снижение интенсивности и информацией. • Снижение интенсивности потоков информации вредных потоков информации за счет перехода к саморегулирующимся за счет перехода к саморегулирующимся процессам. процессам. • Полезное использование потока. 32 Функциональный анализ Функциональный анализ – это инструмент, предназначенный для выявления и оценки полного набора действий, совершаемых в системе и системой над ее окружением. Функция определяется в ТРИЗ как действие одного элемента (носителя функции) по изменению параметра другого элемента (объекта функции). Функции характеризуются категорией (полезная, вредная, нейтральная), уровнем исполнения (адекватное и неадекватное - недостаточное, избыточное) и уровнем затрат на реализацию (незначительный, приемлемый и неприемлемый). Полезные функции, направленные на объект обработки, называются основными. Функции, направленные на элементы системы, называются вспомогательными. Вредная функция – физическое действие, выполняемое объектом, которое приводит к недопустимому изменению или нежелательному сохранению значения параметра объекта. 33 Цели применения: • построение функциональной модели и выявление наиболее функционально нагруженных элементов ТС, а также вредных и неадекватно выполняемых полезных функций; • определение элементов, связанных с реализацией наибольшего числа вредных функций. Функциональная модель – модель технической системы, полученная в результате анализа функций, которая идентифицирует и описывает функциональные отношения между компонентами ТС и НС. Алгоритм применения: 1. Выявить функциональные связи между компонентами. 2. Определить ранг функции (вредная, полезная). 3. Определить уровень выполнения полезных функций (достаточный, недостаточный, избыточный). 4. Провести диагностику функциональной модели ТС: определить функциональную и проблемную значимости компонентов; определить затраты, связанные с функционированием компонентов модели. 5. 34 Поставить задачи. Диверсионный анализ Диверсионный анализ – метод выявления причин возникновения нежелательных эффектов путем обращения способа анализа проблемы. Вместо выявления причин недостатка исследовать возможности создать его при заданных условиях и ограничениях. Инструмент предназначен для: • решения проблем, связанных с обеспечением безопасности, для прогнозирования возможных чрезвычайных ситуаций, аварий, катастроф и других нежелательных явлений; • своевременного выявления «факторов риска» и «предвестников аварии»; • выработки конкретных технических и организационных решений, направленных на предотвращение спрогнозированных нежелательных явлений и т. п. Применяется также для выявления и устранения нежелательных эффектов неизвестного происхождения. 35 Алгоритм применения: 1. Сформулировать задачу, в которой необходимо найти и устранить возможность появления чрезвычайных ситуаций, вредных и нежелательных явлений, связанных с совершенствуемой системой. 2. Преобразовать задачу в «диверсионную», записав ее по схеме: «Дана система (указать ее главную функцию), необходимо создать возможность появления чрезвычайных ситуаций, вредных и нежелательных явлений, связанных с данной системой». 3. Поиск возможных вариантов создания вредных эффектов. 3.1 Поиск известных способов создания НЭ. 3.2 Выявление, учет и использование ресурсов. 3.3 Поиск вредных эффектов по информационным фондам. 3.4 Поиск вредных эффектов с помощью инструментов ТРИЗ. 3.5 Поиск возможностей усиления вредного эффекта. 3.6 «Маскировка» вредных явлений. 4. 36 Провести анализ выявленных вредных эффектов. Решение задач Операторы повышения идеальности Идеальный конечный результат (ИКР) – инструмент постановки цели (например, устранения выявленного НЭ) за счет внутренних ресурсов совершенствуемой системы или ее окружения. Состоит в назначении выделенному элементу системы дополнительных функций. Структура ИКР: выбранный элемент сам, не усложняя систему и не вызывая вредных функций, устраняет НЭ в нужном месте и в нужное время, продолжая выполнение своей изначальной полезной функции. Алгоритм применения: 1. Определить ресурсы в ОЗ, которые могут быть использованы для решения задачи по устранению выбранного НЭ. 2. Сформулировать ИКР для каждого названного ресурса. 37 ИКР построен на базе понятия идеальной системы. Идеальная система – это мысленный образ такой системы, у которой отсутствуют затраты на получение полезного эффекта (под затратами понимается самый широкий круг понятий: финансы, энергия, материалы, занимаемое пространство, время и т. д.). Идеальная система – это такая система, которой нет, но результат от ее полезной деятельности есть. Понятие идеальности – безразмерная мера уровня совершенства изобретательского решения, которая качественно определяет, насколько близко сумма затрат на получение, обслуживание и использование требуемого результата приближается к нулевому значению. Концепция идеальности служит для уменьшения степени психологической инерции в процессе решения проблемы путем нацеливания решателя проблемы на поиск решения с наивысшей степенью технического совершенства. 38 Ресурсы Ресурс – это все, что может быть использовано для решения изобретательской задачи, то есть все, что имеется в окрестностях совершенствуемой системы и не занято в выполнении полезных функций: время, пространство, вещества, поля, их физические и химические свойства, параметры, способ расстановки элементов и т. д. Каждая полезно функционирующая система обладает избыточностью, то есть использует для выполнения полезной работы не все имеющиеся в ней ресурсы. Ресурсы могут быть классифицированы как внутрисистемные, надсистемные, внешнесистемные. Проблема с выявлением ресурсов состоит в том, что они, как правило, недостаточно видны решателям. Ресурсами можно называть такие возможности системы, которые есть, но окружающие их не видят. Выявление возможностей ресурсов представляет собой одну из важных внутренних задач в процессе поиска решения. Значительное подспорье в таком поиске оказывает использование ИКР. 39 Тримминг системы Тримминг системы – сравнение функциональности и конфликтности элементов системы на основе выявления совокупности полезных и вредных функций, генерируемых элементом. Для этого строится карта сравнительной оценки «значимость – проблемность» элементов системы. По итогам формируются задачи. Тримминг – это инструмент выявления элементов системы с наихудшим отношением функциональности к проблемной значимости с целью их последующего сокращения, удаления из системы. Функциональная значимость элемента определяется как суммарный ранг всех полезных функций, создаваемых элементом. Проблемная значимость элемента определяется как суммарный ранг всех вредных функций, генерируемых элементом, объединенный с совокупными затратами на создание и обеспечение функционирования элемента. 40 После определения функциональной и проблемной значимости элементы могут быть размещены на плоскости, образуемой осями «значимость» и «проблемность». Это позволяет распределить элементы по кластерам: • значимые и бесконфликтные; • значимые и конфликтные; • незначимые и бесконфликтные; • незначимые и конфликтные. Для каждого кластера может быть определена особая стратегия дальнейшей работы. 41 Функционально-идеальное моделирование Функционально-идеальное моделирование – метод повышения степени идеальности объекта техники или технологического процесса без потери качества и производительности путем уменьшения количества компонентов, обеспечивающих функциональность. Цели применения: • построение радикально сокращенной схемы или модели системы, в которой все или почти все оставшиеся компоненты системы выполняют основные функции, а также формулирование задач, решение которых необходимо для реализации этой модели (задачи свертывания). Свертывание – способ совершенствования технических систем, основанный на устранении компонентов из технической системы и перераспределении их полезных функций между оставшимися компонентами. 42 При проведении процесса свертывания необходимо пользоваться следующими правилами: Правило А: элемент может быть свернут, если объект функции сам выполняет эту функцию, обрабатывает себя. Правило В: элемент может быть свернут, если функцию выполняют оставшиеся элементы ТС или НС. Правило С: элемент может быть свернут, если нет объекта выполняемой им полезной функции. 43 Объединение альтернативных систем Альтернативные системы – это системы с похожими главными функциями и взаимно противоположными парами достоинств и недостатков. Объединение альтернативных систем – это метод совершенствования техники, основанный на переносе свойств (в том числе с их материальными носителями) на совершенствуемую систему. Алгоритм применения: 1. Выбрать ключевой недостаток, подлежащий устранению с помощью объединения альтернативных систем. 2. Выбрать альтернативную систему, свободную от данного недостатка. 3. Выявить недостаток, препятствующий ее непосредственному применению. 4. Выбрать базовую систему (это одна из альтернативных систем, на которую будет перенесено свойство). 5. Выявить узел и/или характеристики альтернативной системы, с которыми связано недостающее базовой системе достоинство. 6. Сформулировать задачи по переносу выявленных узла и/или характеристики на базовую систему. 44 7. Перенос выявленной характеристики на базовую систему. 8. Составить список ключевых задач. На этом этапе формулируют задачи относительно ключевых недостатков, оставшихся после свертывания и объединения альтернативных систем. В список также включают задачи свертывания и альтернативные противоречия, а также задачи, возникающие при попытке использовать известные в других областях техники решения. Перенос свойств Перенос свойств – это аналитический инструмент для совершенствования технической системы, основанный на переносе требуемых свойств от альтернативной технической системы. Алгоритм применения: 1. 2. 3. Выбрать базовую техническую систему (в ней уже сейчас должна быть максимально эффективно реализована наиболее важная потребительская характеристика). Выявить свойство, подлежащее переносу. Может случиться так, что свойство реализуется с помощью способа или устройства, которые невозможно использовать из-за имеющейся патентной защиты. В этом случае требуется еще более обобщить свойство и искать возможность перенести на систему наиболее общий принцип действия. Перенести выявленное свойство на базовую систему. 45 Функционально-ориентированный поиск Функционально-ориентированный поиск – способ для решения проблем, основанный на выявлении передовых способов реализации функций, существующих в других областях техники. Процедура по поиску передовых областей техники и выявлению способов реализаций функций с последующим переносом их на существующую ТС. Передовая область техники – это область деятельности, в которой требуемая функция реализуется более эффективно, или в течение более длительного времени, или в больших масштабах, или с большей степенью ответственности. Цель применения: • выявление наиболее эффективных технических решений, которые могут быть использованы для устранения ключевых недостатков. 46 Алгоритм применения: 1. Описать функцию, которую необходимо улучшить. 2. Переформулировать функцию в максимально обобщенном виде. 3. Определить области деятельности, в которых наиболее эффективно реализуется подобная функция. 4. Выявить принципы действия, на которых реализуется функция в лидирующих областях. 5. Перенести и адаптировать выявленные принципы для реализации в заданных условиях. 6. Синтезировать описание новой технической системы для реализации функции на выявленных принципах действия. 47 Системный оператор Системный оператор (СО) – способ комплексного, многоаспектного представления объекта анализа как на разных уровнях системного представления, так и по временной шкале. Цель применения: • формирование системного представления о том, что организует коридор возможностей для развития объекта. Надсистема в прошлом Надсистема в настоящем Надсистема в будущем Система в прошлом Система в настоящем Система в будущем Подсистема в прошлом Подсистема в настоящем Подсистема в будущем Системный оператор позволяет показать изменения компонентов и структуры объекта, а также изменения окружающей его среды во времени, а также выполнить прогнозирование таких изменений, исходя из потребностей надсистемы и возможностей подсистем. 48 Законы развития технических систем Законы развития технических систем (ЗРТС) – выявленные и структурированные закономерности в развитии техники. Ряд общих линий развития, закономерностей, тенденций, которые определяют ход эволюции всех технических систем. Повышение эффективности работы, конкуренция за ресурсы приводят к тому, что различные технические системы сталкиваются в своем развитии со схожими проблемами. Как следствие, методы их решения на уровне моделей также бывают схожи. Понимание путей развития ТС позволяет экономить усилия и повышает вероятность обнаружения прорывных решений. Кроме того, оно помогает оценить перспективность найденных решений и защититься от выбора заведомо проигрышных. ЗРТС – это список типовых «выигрышных» ходов, благодаря которым системы удерживаются на рынке. 49 Повышение идеальности систем В конкурентной борьбе побеждают те системы, которые лучше других удовлетворяют требованиям потребителя: работать как можно лучше, а потреблять ресурсов как можно меньше. Сформулировать главный базовый тренд, который реализуется на протяжении всего развития технической системы: неуклонное повышение степени идеальности. В процессе развития системы этот рост принимает различные формы, реализовываться как через повышение функциональности системы, так и через снижение совокупных затрат. Возможны и такие ситуации, когда повышение идеальности достигается и при повышении затрат, если при этом обеспечивается существенно большее увеличение эффективности, пользы от системы. S-образная кривая – внешняя форма представления процесса развития системы по наиболее важным параметрам ценности. Значение параметра представлено вдоль вертикальной оси, а время или вкладываемые в развитие ресурсы – вдоль горизонтальной оси. Типичная кривая развития имеет форму, аналогичную латинской букве «S», благодаря четырем периодам качественно разного роста: 50 1) фаза рождения системы и раннего развития (до начала практического применения), где значение параметра растет относительно медленно; 2) фаза активного роста показателей; 3) фаза зрелости, где значение параметра растет относительно медленно или не растет вообще; 4) фаза существования системы в условиях доминирования конкурентов. Анализ S-кривой – определение потенциала дальнейшей эволюции конкретной технической системы или конкретной технологии через определение их текущих позиций на S-образной кривой. Понимание этапа развития ТС помогает выбрать перечень актуальных задач, в решение которых целесообразно вкладывать ресурсы в данный момент. Закон развития по S-образной кривой В ТРИЗ выделяют 4 этапа развития по S-кривой. 51 52 MPV 4-й этап Сворачивание системы. Задача: поиск ниши, где параметры, ограниченные «устаревшим» принципом действия, не являются решающими для выбора потребителя. 3-й этап Приближение к пределу. Задачи: снижение расходов на развитие ТС, прогнозирование предела, к которому приближается ТС, поиск путей преодоления предела. 2-й этап Стремительное развитие параметров ТС. Задачи: увеличение функциональности ТС, расширение области применения. 1-й этап Зарождение и выход на рынок. Задача: повышение функциональности ТС до минимально приемлемого уровня по всем ключевым потребительским требованиям (КПТ). Этапы развития ТС по S-образной кривой Время Постановка и устранение противоречий Противоречие административное – сжатое представление проблемы, выраженное через описание цели и причины, мешающей ее достичь. Техническое противоречие – ситуация, когда при попытке изменения параметра выбранного элемента ТС, с целью улучшения одной из ключевых потребительских ценностей, возникает недопустимое ухудшение другой ключевой потребительской ценности. 2 Свойство «А» + – 3 1 Компоненты системы КПЦ-1 – КПЦ-2 4 Свойство «не А» + 53 Алгоритм построения ТП: 1. Определить ключевую потребительскую ценность (КПЦ), которую необходимо удовлетворить. 2. Выявить состояние системы (компонента), которое приведет к требуемому результату (Свойство «А»). 3. Определить, какая из КПЦ при этом страдает. 4. Проверить себя: наделить систему (компонент) свойством «Не А» и убедиться, что тогда она действует обратным образом на выбранные КПЦ. Разрешить техническое противоречие – это значит так изменить систему, чтобы улучшение одного ее параметра не приводило к ухудшению другого. Поиск типового приема разрешения ТП при помощи таблицы разрешения противоречий В ТРИЗ широко используется накопленный инженерами опыт, в частности опыт устранения технических противоречий. Оказывается, многочисленные сложные задачи могут быть сведены 54 к нескольким тысячам противоречий, возникающих при развитии техники. И способы их решения в обобщенном виде тоже могут быть определены как типовые. Такие типовые рекомендации по изменению систем и называют приемами устранения противоречий. Приемами можно пользоваться как отдельными рекомендациями. Разрешение ТП может проводиться с помощью специально подобранных приемов устранения технических противоречий. (Приложение 1) Но можно подбирать требуемые приемы с помощью таблицы. 55 Алгоритм применения таблицы выбора: 1. Выбрать строку, в которой указана характеристика, наиболее близкая к КПЦ-1. 2. Рассмотреть возможность улучшения КПЦ-1 с помощью общепринятых подходов и средств, в частности с помощью изменения состояния системы, описанного как изменение параметра элемента А. 3. Выбрать столбец, в котором указана ключевая характеристика системы, которая страдает при улучшении системы относительно КПЦ-1 (Эта ухудшаемая характеристика определяется нами как КПЦ-2). 4. Рассмотреть номера приемов, указанных на пересечении выбранной строки и выбранного столбца. Выписать их. 5. При необходимости рассмотреть альтернативные варианты представления в таблице КПЦ-1 и КПЦ-2. 6. Среди выявленных номеров, выбрать повторяющиеся и начать работу по поиску решений с них. 7. Рассмотреть возможность использования направления изменения системы, рекомендуемого выбранными номерами. 56 Физические противоречия и принципы их устранения Физическое противоречие – ситуация предъявления противоположных требований к элементу ТС, каждое из которых позволяет обеспечить одно из ключевых потребительских ценностей. Компоненты системы Свойство «А» Свойство «не А» Для того, чтобы Для того, чтобы КПЦ-1 КПЦ-2 57 Построение модели ФП: • Запишите, какие два взаимоисключающих свойства требуются от компонента системы. • Укажите, для реализации каких КПЦ требуется одно и другое свойство. Принципы разрешения противоречий – обобщенные принципы, отражающие 4 подхода к разнесению противоположных требований ТП: • Разрешение в пространстве Если противоречивые требования должны реализовываться одновременно, используйте подход «Разделение в пространстве». Это значит, что одна часть объекта выполняет одно требование, а другая часть объекта одновременно выполняет другое требование. Данный принцип реализуется в следующих приемах разрешения противоречий: №№ 1, 2, 3, 4, 7, 17. • Разрешение во времени Если противоречивые требования должны реализовываться не одновременно, используйте подход «Разделение во времени». 58 Это значит, что в одно время объект выполняет одно требование, а в другое время этот же объект выполняет другое требование. Данный принцип реализуется в следующих приемах разрешения противоречий: №№ 9, 10, 11, 15, 19, 20, 21, 34. • Разрешение противоречия в отношениях к объекту Если противоречивые требования предъявляются разными объектами или одним объектом, но в разных смыслах, примените подход «Разделение в отношениях». Данный принцип реализуется в следующих приемах: №№ 3, 17, 19, 31, 32, 35, 36, 40. • Разрешение противоречия в надсистеме Уход от решения поставленной задачи изменением требований / ограничений надсистемы, в частности переходом к использованию системы, построенной на иных принципах, для которой противоречие, мешавшее ранее, перестает быть актуальным. 59 Приемы устранения технических противоречий Прием № 1. Дробление Прием № 2. Вынесение Прием № 3. Местное качество Прием № 4. Асимметрия Прием № 5. Объединение Прием № 6. Универсальность Прием № 7. Матрешка Прием № 8. Антивес Прием № 9. Предварительное антидействие Прием № 10. Предварительное действие Прием № 11. Заранее подложенная подушка Прием № 12. Эквипотенциальность Прием № 13. Наоборот Прием № 14. Сфероидальность Прием № 15. Динамичность Прием № 16. Частичное или избыточное действие Прием № 17. Переход в другое измерение Прием № 18. Использование колебаний Прием № 19. Периодическое действие Прием № 20. Непрерывность полезного действия 60 Таблица выбора приемов для устранения технических противоречий 01 01. Вес подвижного объекта 02. Вес неподвижного объекта - 03. Длина подвижного объекта 8, 15, 29, 34 04 05 06 07 08 09 10 11 - - 29, 17, 38, 34 - 29, 2, 40, 28 - 2, 8, 15, 38 - 10, 1, 29, 35 - 35, 30, 13, 2 - 5, 35, 14, 2 - 8, 10, 18, 37 8, 10, 19, 35 10, 36, 37, 40 13, 29, 10, 18 15, 17, 4 - 7, 17, 4, 35 - 13, 4, 8 - 17, 7, 10, 40 - 35, 8, 2, 14 - - 7, 14, 17, 4 - 29, 30, 4, 34 - - - 1, 18, 35, 36 10, 15, 36, 37 - 2, 38 - 29, 4, 38, 34 15, 35, 36, 37 6, 35, 36, 37 1, 15, 29, 4 - 2, 18, 37 24, 35 7, 2, 35 28, 10, 1, 39 34, 28, 35, 40 28, 33, 1, 18 - - - 14, 15, 18, 4 - 30, 2, 14, 18 - 26, 7, 9, 39 - 2, 26, 29, 40 - 1, 7, 35, 4 - 1, 7, 4, 17 - - 35, 10, 19, 14 19, 14 35, 8, 2, 14 - - - - 13, 14, 8 - 29, 30, 34 - 7, 29, 34 18, 13, 1, 28 13, 29, 10, 18 15, 10, 26, 3 26, 39, 1, 40 40, 26, 27, 1 17, 19, 9, 36 35, 10, 36 29, 34, 5, 4 13, 15, 1. 28 1, 15, 8, 35 2, 17, 05. Площадь подвижного объекта 29, 4 06. Площадь неподвижного объекта 08. Объем неподвижного объекта 03 15, 8, 29, 4 35, 28, 40, 29 04. Длина неподвижного объекта 07. Объем подвижного объекта 02 8, 28, 13, 38 8, 1, 37, 10. Сила 18 10, 36, 11. Напряжение, давление 37, 40 8, 10, 12. Форма 29, 40 35, 13. Устойчивость состава объекта 21, 2, 39 1, 8, 14. Прочность 40, 15 09. Скорость - 1, 18, 15, 9, 2, 36, 28, 10, 19, 10, 15 36, 37 12, 37 18, 37 35, 1, 10, 15, 10. 15, 6, 35, 10 35, 24 14, 16 36, 28 36, 37 13, 14, 5, 34, 14, 4, 15, 7, 2, 35 10, 7 4, 10 22 28, 10, 34, 28, 37 2, 11, 13 39 19, 39 35, 40 15, 14, 3, 34, 10, 15, 9, 14, 28, 26 40, 29 9, 40, 28 14, 7 17, 15 12 13 10, 14, 1, 35, 19, 35, 40 39 13, 10, 26, 39, 29, 14 1, 40 15, 17, 10, 4 1, 8, 35 1, 8,2910, 1, 8, 34 13, 14, 39, 37, 28, 10 1, 14, 35 15, 7 35 19, 30, 10, 35, 5, 34, 11, 2, 13, 35, 2 36, 28 29, 4 39 13, 28, 6, 18, 38, 35, 15, 15, 19 40 18, 34 13, 28, 10, 18, 21, 11 40, 35, 15, 12 34 35, 4, 6, 35, 36 36,2135, 15, 10 35, 15, 35, 10, 34, 35, 34, 18 37, 40 10, 14 33, 15, 10, 35, 2, 35, 40 22, 1, 28, 18 21, 16 18, 4 8, 13, 10, 18, 10, 3, 18, 10, 30, 26, 14 3, 14 40 35, 40 15 5, 34, 31, 35 - - 2, 27, 19, 6 19 - 10, 15, 19 - 1, 40, 35 40 - 6, 3 16 - - 2, 19, 9 - 3, 17, 19 - 10, 2, 19, 30 - 16. Время действия неподвижного объекта - 6, 27, 19, 16 - 1, 40, 35 - - - 35, 34, 38 - - - - 39, 3, 35, 23 35, 38 34, 39, 40, 18 35, 6, 4 2, 28, 36, 30 35, 10, 3, 21 35, 39, 19, 2 14, 22, 19, 32 1, 35, 32 10, 30, 19, 13, 39 19, 18, 22, 40 36, 40 - 2, 13, 10 - - 32, 30 32, 3, 27 35, 19 18. Освещенность 19. Затраты энергии подвижным объектом 20. Затраты энергии неподвижным объектом 36, 22, 6, 38 22, 35, 15, 19, 9 15. 19, 9 3, 35, 32 39, 18 19. 32, 19, 1, 32 2, 35, 32 19,1632, 26 10, 13, 19 26, 19, 6 18 13, 3, 35 27, 3, 10 - - 2, 19, 6 - 19 20 21 35, 12, 34, 31 - - 18, 19, 28, 1 12, 36, 18, 31 15, 19, 18, 22 32 8, 35, 24 - 1, 35 3, 35, 38, 18 3, 25 - - 12, 8 2, 15, 16 15, 32, 19, 13 19, 32 - 19, 10, 32, 18 - - 9, 14, 6, 35, 4 34, 39, 10, 13, 2 15, 7 10, 18 9, 14, 35, 34, 35, 6, 4 17, 15 38 8, 3, 3, 19, 28, 30, 10, 13, 19 26, 14 35, 5 36, 2 35, 10, 35, 10, 21 14, 27 19, 2 35, 10, 21 35, 33, 9, 18, 3, 19, 3, 27 35, 39, 2, 40 40 19, 2 33, 1, 30, 14, 14, 26, 22, 14, 18, 4 10, 40 9, 25 19, 32 13, 15, 32 13, 27, 39, 3, 32, 3, 17, 9, 15 10, 35 35, 23 35, 1, 32 27, 15 30, 10, 35, 19 13, 17, 35 27, 3, 26 40 19, 5, 34, 31 17. Температура 17 6, 29, 4, 19, 1, 32 38 28, 19, 35, 19, 32, 22 32 2, 10, 19, 35, 39, 30 38 15. Время действия подвижного объекта 3, 35, 5 19, 2, 16 19, 3, 27 14, 26, 28, 25 14 28, 27, 18, 40 28, 2, 10, 27 8, 35, 29, 34 15, 14, 28, 26 3, 15, 40, 14 17, 32 35 - 35, 6, 13, 18 - - 30, 6 8, 15, 35, 38 - 19, 17, 10 1, 16, 36, 37 19, 35, 38, 2 19, 35, 18, 37 14, 24, 10, 37 2, 26, 34, 14 - 4, 6, 2 13,19 27, 4, 29, 18 19, 35, 10 35 32, 35, 27, 31 10, 26, 35, 28 19, 10, 35, 38 10, 35, 14 19, 35, 39 2, 19, 4, 35 28, 6, 35, 18 - 19, 18, 36, 40 - - - 16 32, 30, 21, 16 19, 15, 3, 17 - 2, 14, 17, 25 32, 1,19 32, 35, 1, 15 32 - 6, 19, 37, 18 32, 35, 19 12, 18, 28, 31 - 12, 28 - 15, 19, 25 - 35, 13, 18 - 8, 15, 35 16, 26, 21, 2 23, 14, 25 12, 2, 29 19, 13, 17, 24 5, 19, 9, 35 28, 35, 6, 18 - 19, 24, 3, 14 2, 15, 19 - 19, 9, 6, 27 - - - - - - - 36, 37 - - 27, 4, 29, 18 35 - - - 19, 2, 35, 32 - - 22 23 6, 2, 5, 35, 34, 19 3, 31 18, 19, 5, 8, 13, 28, 15 30 7, 2, 35, 4, 29, 39 23, 10 10, 28, 6, 28 24, 35 15, 17, 10, 35, 30, 26 2, 39 10, 14, 17, 7. 30 18, 39 7, 15, 36, 39, 13, 16 34, 10 10, 39, 35, 34 14, 20, 10, 13, 19, 35 28, 38 8, 35, 14, 15 40, 5 10, 36, 2, 36, 25 3, 37 35, 29, 14 3, 5 14, 2, 2, 14, 30, 39, 6 40 35, 28, 35 31, 40 28, 27, 3, 18 27, 16, 18, 38 21, 17, 35, 21, 36, 38 39, 31 19, 16, 13, 1 1, 6 12, 22, 35, 24, 15, 24 18, 5 28, 27, 18, 31 - 24 25 26 27 10, 24, 35 10, 35, 3, 26, 3, 11, 20, 28 18, 31 1, 27 10, 20, 19, 6, 18, 10, 28, 10, 15, 35 35, 26 26 8, 3 10, 14, 1, 24 15, 2, 29 29, 35 29, 40 30, 29, 15, 29, 24, 26 14 28 29, 30, 30, 26 26, 4 29, 9 6, 13 10, 35, 2, 18, 32, 35, 30, 16 4, 18 40, 4 40, 4 2, 6, 34, 14, 1, 2, 22 29, 30, 7 10 40, 11 35, 16, 35, 3 2, 35, 16 32, 18 10, 19, 11, 35, 13, 26 29, 38 27, 28 10, 37, 14, 29, 3, 35, 36 18, 36 13, 21 10, 14, 10, 13, 37, 36, 4 36 19, 35 14, 10, 10, 40, 36, 22 34, 17 16 15, 32, 35, 27 35 29, 3, 29, 10, 11, 3 28, 10 27 20, 10, 3, 35, 10, 10 11, 2, 13 28, 18 40 10 1, 6 - 28, 20, 3, 35, 31 10, 16 35, 28, 3, 17, 30, 21, 18 39 19, 1, 1, 19 26, 17 35, 38, 34, 23, 19, 18 16, 18 - 3, 35, 31 28 29 28, 27, 35, 26 18, 26, 28 28, 35, 26, 18 10, 1, 35, 27 10, 28, 28, 32, 4 29, 37 30 31 32 33 34 35 22, 21, 18, 27 2, 19, 22, 37 1, 15, 17, 24 22,35, 31, 39 35, 22, 1, 39 27, 28, 1, 36 35, 3, 2, 24 6, 13, 1, 32 15, 29, 35, 4 2, 27, 28, 11 2, 27, 28, 11 29, 5, 15, 8 35, 10 1 1 2 26, 27 26, 27 4, 10, 16 2, 18, 27 2, 17, 16 19, 35, 28, 26 28, 26, 30 28, 26, 19 1, 4 - 15, 17, 15, 1, 19 6, 32, 13 32, 15 13, 16 1, 15, 17, 15, 17, 2, 29, 27, 35, 38 28 13, 16 28 19, 35, 16, 25 32, 28, 3 2, 32, 10 1, 18 26, 28, 2, 32 32, 3 26, 28, 2, 29, 18, 32, 3 36 25, 26, 25, 28, 28 2, 16 35, 10, 25 28, 32, 10, 28, 1, 24 32, 35 35, 10, 28, 29, 23, 24 37, 36 22, 33, 28, 1 27, 2, 39, 35 22, 21, 27, 35 34, 39, 19, 27 1, 28, 35, 23 1, 35, 40, 18 34, 27, 6, 40 19, 35, 3, 10 10, 26, 24 32, 19, 24 17, 1, 40, 33 22, 33, 35, 2 - 11, 15, 32 19, 21, 11, 27 10, 36, 23 28, 1, 9 17, 15 1, 29, 17 - 15, 17, 27 17, 2, 18, 13, 1, 26, 39 24 22, 1, 40 40, 16 17, 2, 29, 1, 40 40, 1 30, 18, 35 35, 4 2, 24, 35, 13, 35, 21 8, 1 13, 3, 15, 37, 36, 24 18, 1 2, 33, 6, 28, 25 3, 35 22, 2, 37 1, 35, 16 27, 18 32, 30, 22, 1, 1, 32, 17, 28, 32, 1 35, 1 40 2, 35 28 35, 24, 35, 40, 13 18 35, 19 18, 30 27, 39 18, 35, 15, 35, 11, 3, 10, 3, 27, 16 3, 27 37, 1 22, 2 32 3, 27, 16, 22, 15, 21, 39, 3 27, 1, 4 40 33, 28 16, 22 24 3, 32 3, 1, 32 - - - 15, 19 22 22, 35, 2, 24 35, 19, 32, 39 1, 35, 2, 35, 6 6, 27 10, 2, 19, 22, 18 22, 37 36 37 38 39 26, 30, 28, 29, 26, 35, 35, 3, 36, 34 26, 32 18, 19 24, 37 1, 10, 26, 25, 28, 1, 28, 19, 15, 29 2, 26, 35 39 17, 15 15, 35 14, 15, 1, 19, 26, 35, 1, 17, 24, 14, 4, 28, 1, 28, 10 1, 16 24 26, 24 26, 16 29 30, 14, 2, 25 3 1, 35 1, 26 26 7, 26 15, 17, 15, 13, 2, 36, 14, 30, 10, 26, 15, 30 14, 1, 13 13, 16 10, 1 26, 18 28, 23 34, 2 2, 35, 10, 15, 16, 4 16 15, 16 1, 18, 36 23 30, 18 17, 7 15, 13, 35, 34, 10, 6, 10 15, 29 26, 1 29, 26, 4 30, 12 16, 24 2, 34 35, 37, 1 1, 31 2, 17, 26 10, 2 32, 28, 34, 2, 10, 28, 3, 34, 15, 10, 26 10, 18 13, 12 28, 27 4, 34 27, 16 1, 28, 15, 17, 18, 26, 35, 36, 37, 3, 28, 15, 1, 11 2, 35 3, 25 20 10, 18 10, 19 35, 37 10, 14, 11 2 35 19, 1, 35 2, 36, 37 35, 24 35, 37 32, 15, 16, 29, 17, 26, 2, 13, 1 1, 15, 29 15, 13, 39 15, 1, 32 26 1, 28 34, 10 32, 35, 2, 35, 35, 30, 2, 35,22, 35, 22, 23, 35, 1, 8, 35 30 10, 16 34, 2 26 39, 23 40, 3 32, 40, 27, 3, 15, 29, 35, 27, 11, 3 15, 3, 32 2, 13, 28 15 28, 2 40 10, 14 29, 10, 10, 4, 19, 29, 35, 17, 12, 27 1, 35, 13 6, 10 27 28, 15 39, 35 14, 19 19, 35 - 25, 34, 6, 35 3, 27, 35, 31 1 26, 2, 19, 16 20, 10, 16, 38 15, 28, 35 2, 26, 10 2, 25, 16 32, 2 12, 28, 35 - 1, 6 Таблица выбора приемов для устранения технических противоречий (продолжение) 01 8, 36, 38, 31 15, 6, 19, 22. Потери энергии 28 35, 6, 23, 23. Потери вещества 40 10, 24, 24. Потери информации 35 10, 20, 25. Потери времени 37, 35 35, 6, 26. Количество вещества 18, 31 3, 8, 10, 27. Надежность 40 32, 35, 28. Точность измерения 26, 28 28, 32, 29. Точность изготовления 13, 18 30. Вредные факторы, действующие 22, 21, на объект 27, 39 22, 31. Вредные факторы самого объекта 19, 15, 39 28, 29, 32. Удобство изготовления 15, 16 25, 2, 33. Удобство эксплуатации 13, 15 2, 27, 34. Удобство ремонта 35, 11 21. Мощность 35. Адаптация, универсальность 36. Сложность устройства 37. Сложность контроля и измерения 38. Степень автоматизации 39. Производительность 02 03 10, 35, 5 1, 26 10, 20, 15, 2, 29 26, 5 27, 26, 29, 14, 18, 35 35, 18 3, 10, 8, 15, 9, 28 14, 4 28, 35, 28, 26, 25, 26 5, 16 28, 35, 10, 28, 27, 9 29, 37 2, 22, 17, 1, 13, 24 39, 4 35, 22, 17, 15, 1, 39 16, 22 1, 27, 1, 29, 36, 13 13, 17 6, 13, 1, 17, 1, 25 13, 12 2, 27, 1, 28, 35, 11 10, 25 19, 15, 35, 1, 1, 6, 15, 8 29, 16 29, 2 26, 30, 2, 26, 35, 1, 19, 26, 34, 36 39 24 27, 26, 28, 13 28, 26, 18, 35 35, 26, 24, 37 04 19, 26, 1, 10, 17, 27 35, 37 19, 6, 7, 2, 6, 13 6, 38, 7 18, 9 35, 6, 14, 29, 10, 28, 24 22, 32 10, 39 05 19, 38 15, 26, 17, 30 35, 2, 10, 31 06 26 30, 26 30, 16 30, 24, 14, 5 28, 4, 5, 16 10, 35, 17, 4 2, 18, 40, 4 32, 35, 40, 4 26, 28, 32, 3 2, 29, 18, 36 27, 2, 39, 35 15, 29, 28, 11 32, 28, 3, 16 2, 32, 10 1, 18 13, 17, 27 3, 18, 31 1, 35, 16 26 07 08 17, 32, 13, 38 35, 6, 38 30, 6, 25 17, 7, 30, 7, 18, 23 7 18 10, 18, 1, 29, 30, 3, 39, 39, 31 36 18, 31 - 2, 22 09 10 11 12 15, 35, 2 26, 2, 36, 35 22, 10, 35 29, 14, 3, 40 16, 35, 38 10, 13, 28, 38 36, 38 - 14, 15, 18, 40 3, 36, 37, 10 - 26, 32 2, 5, 34, 35, 16, 10 32, 18 15, 20, 35, 29, 15, 14, 29 29 34, 28 17, 10, 3, 10, 2, 35, 24 21, 35, 14, 16 14, 24 11, 28 26, 28, 28, 13, 32, 13, 6 32, 3 32, 24 28, 33, 25, 10, 10, 28, 32, 28, 2 29, 32 35 32 22, 1, 33, 22, 23, 34, 39, 21, 22, 28 37, 35 19, 27 35, 28 17, 2, 18, 22, 1, 40 17, 2, 40 30, 18, 35, 28, 39 35, 4 3, 23 13, 1, 13, 29, 35, 13, 16, 40 35 26, 12 1, 40 8, 1 1. 17, 18, 16, 1, 16, 4, 18, 18, 13, 34 13, 16 15, 39 35, 15 39, 31 25, 2, 15, 13, 32 16, 25 1 34, 9 35, 11 35, 30. 15, 16 15, 35, 35, 10, 14 29, 7 29 14, 1, 13, 16 6, 13, 16, 17, 2, 13, 26 28, 1 26, 24 18, 17 28, 26, 14, 13, 23 17, 14, 13 35, 10 28, 17 28, 27, 18, 4, 28, 30, 7, 14, 10, 26, 15, 3 38 26 34, 31 - - - 10, 37, 36, 5 37, 36, 4 4, 10, 34, 17 35, 14, 3 8, 28, 10, 3 10, 36, 14, 3 10, 24, 35, 19 35, 3, 22, 5 15, 2, 17, 40 32, 2 6, 28, 32 28, 19, 3, 35 34, 36 13, 35, 22, 2, 37 39, 18 35, 28, 2, 33, 1, 40 27, 18 35, 19, 35, 12 1, 37 28, 13, 2, 32, 12 35 1, 11, 10 13 15, 17, 20 35, 16 6, 36 34, 26, 6 1, 16 34, 10, 28 26, 18 19, 1, 35 2, 39, 30, 16 29, 1, 4, 16 2, 18, 26, 31 3, 4, 16, 35 36, 28, 40, 19 35, 36, 37, 32 - 35, 13, 16 - 10, 35, 17, 7 2, 6, 34, 10 35, 37, 10, 2 28, 10 - 13 14 35, 32, 26, 10, 15, 31 28 14, 2, 26 39, 6 29, 35, 2, 14, 30, 35, 28, 3, 5 40 31, 40 - 15 16 17 18 19 20 19, 35, 10, 38 16 2, 14, 17, 25 16, 6, 19 16, 6, 19, 37 - - - 19, 38, 7 1, 13, 32, 15 - - 3, 38 28, 27, 3, 18 27, 16, 18, 38 21, 36, 39, 31 1, 6, 13 35, 18, 24, 5 28, 27, 12, 31 28, 27, 18, 38 35, 27, 2, 31 10 10 - 19 - - 10, 19 19, 10 29, 3, 20, 10, 28, 20, 35, 29, 1, 19, 28, 18 28, 18 10, 16 21, 18 26, 17 14, 35, 3, 35, 10, 3, 35, 31 3, 17, 39 35, 14 34, 10 40 35, 1, 2, 35, 34, 27, 11, 28 16, 11 3, 25 6, 40 3, 35, 10 11, 32, 13 32, 35, 10, 26, 6, 19, 6, 28, 32 28, 6, 32 28, 6, 32 13 24 28, 24 6, 1, 32 32, 30, 30, 18 3, 27 3, 27, 40 19, 26 3, 32 40 22, 1, 35, 24, 18, 35, 22, 15, 17, 1, 40, 22, 33, 1, 19, 3, 35 30, 18 37, 1 33, 28 33 35, 2 32, 13 35, 40, 15, 35, 15, 22, 21, 39, 22, 35, 19, 24, 35, 1 27, 39 22, 2 33, 31 16, 22 2, 24 39, 32 1, 28, 11, 13, 1 1, 3, 10, 27, 1, 4 35, 16 27, 26, 28, 24, 13, 27 32 18 27, 1 15, 34, 32, 35, 32, 40, 29, 3, 1, 16, 25 26, 27,13 13, 17, 29, 28 30 3, 28 8, 25 1, 24 11, 29, 1, 13, 2, 4 2, 35 1, 11, 2, 9 28, 27 1 4, 10 15, 1, 13 15, 37, 35, 30, 35, 3, 13, 1, 35 2, 16 27, 2, 6, 22, 1, 8 14 32, 6 3, 35 26, 1 29, 13, 28, 15 2, 22, 17, 19 2, 13, 28 10, 4, 28, 15 - 27, 13, 11, 22, 27, 3, 15, 1, 39 39, 30 28 32, 2, 35 13, 35 15,1, 13 18, 1 25, 13 28, 15, 10, 37, 14 14, 10, 35, 3, 22, 29, 28, 10, 36 34, 40 39 10, 18 19, 29, 25, 39 25, 34, 6, 35 6, 9 - 35, 10, 2, 18 20, 10, 16, 38 32, 2 - 32, 2 1, 24, 6, 27 10, 2, 22, 37 19, 22, 18 19, 22, 31, 2 2, 35, 6 28, 26, 27, 1 1, 4 1, 13, 24 - 15, 1, 28, 16 19, 35, 29, 13 - 26, 17, 19, 1 23 28, 37, 18, 38 35, 27, 2, 37 24 10, 19 19, 10 - - 35, 10, 38, 19 2, 35, 18 27, 1, 12, 24 35, 34, 2, 10 15, 10, 32, 2 19, 1, 29 - 20, 19, 30, 34 10. 35, 13, 2 19, 1, 16, 10 35, 3, 15, 19 1 25 26 35, 20, 4, 34, 19 10, 6 10, 18, 7, 18, 25 32, 7 15, 18, 6, 3, 10, 35, 10 24 24, 26, 24, 28, 28, 32 35 35, 38, 18, 16 35, 38, 18, 16 21, 28, 10, 30, 4 40, 3 24, 34, 2, 6, 32 28, 32 32, 26, 32, 30 28, 18 35, 18, 35, 33, 34 29, 31 3, 24, 1, 22 39, 1 35, 28, 35, 23, 34, 4 1, 24 4, 28, 12, 35 10, 34 32, 1, 10, 2, 28, 25 10, 25 35, 18, 24, 26, 10, 39 28, 32 6, 3, 10, 24, 28, 24 35 10, 35, 10, 28 29, 39 10, 16, 31, 28 35, 31, 13, 22, 2 10, 24 21, 22, 33, 22, 22, 10, 2 35, 2 19, 40 21, 35, 10, 21, 10, 1, 34 2, 22 29 15, 34, 32, 24, 19, 35 33 18, 16 28, 32, 4, 10, 2, 19, 13 2, 24 27, 22 15, 1, 2, 35, 32, 19 34, 27 15, 10, 18, 15, 1 35, 28 2, 13 - 2, 24, 26 35, 38 19, 35, 16 26, 2, 19 8, 32, 19 2, 32, 13 35, 21, 28, 10 22 10, 35, 38 35, 20, 10, 5, 18, 35, 38, 1 19, 18 10, 6 32 34, 29, 3, 35, 31 35 7, 18, 25 16, 18 21, 11, 36, 23 21, 11, 10, 11, 35 27, 19 26, 31 26, 32, 3, 6, 32 3, 6, 32 27 2, 29, 2, 17, 13 24, 17, 13 27, 28 3, 27, 35, 16 21 35, 10, 28, 29 - 6, 29 1, 18, 10, 35, 33, 18, 28, 24 27, 22 32, 9 35, 10, 24, 28, 28, 2, 27 23, 28 35, 33 18, 5 35, 30 35, 20, 28, 10, 28, 10, 13, 15, 23 10 29, 35 35, 23 27 19, 24, 26, 31 28 32, 15, 2 11, 10, 35 32 10, 29, 39, 35 10, 28, 23 16, 34, 31, 28 - 24, 34, 10, 30, 4 28, 32 18, 3, 28, 3, 2, 28 40 32, 3, 11, 23 5, 11, 1, 23 11, 32, 1 - 29 30 31 19, 22, 2, 35, 18 31, 2 21, 22, 21, 35, 35, 2 2, 22 35, 10, 33, 22, 10, 1, 34, 24, 31 30, 40 29 10, 21, 22, 10, 1 22 24, 26, 35, 18, 35, 22, 28, 18 34 18, 39 35, 33, 3, 35, 33, 30 29, 31 40, 39 27, 35, 35, 2, 11, 32, 1 2, 40 40, 26 28, 24, 3, 3, 29, 22, 26 10 26, 28, 4, 17, 34, 10, 36 26 26, 28, 10, 18 4, 17, 34, 26 32, 2 27, 24, 28, 33, 2, 40 23, 26 24, 2, 40, 3, 33, 26 39 1, 35, 12, 18 17, 27, 8, 25, 13, 1, 32, 35, 40 2, 34 23 11, 10, 10, 2, 13 25, 10 1, 16 35, 13, 35, 5, 3, 35, 15 8, 24 1, 10 24, 2 32 26, 10, 34 33 26, 35, 10 34 35 36 35, 2, 20, 19, 19, 17, 34 10, 34 30, 34 - 35, 32, 1 2, 19 - 7, 23 15, 34, 33 32, 28, 2, 24 2, 35, 34, 27 15, 10, 2 35, 10, 28, 24 32 27, 22 - - - 35, 28, 34, 4 29, 1, 35, 27 - 2. 5, 12 - 1, 35, 11, 10 - 1, 13, 31 26, 24, 32 22, 19, 29, 40 19, 1 27, 26, 1, 13 27, 9, 26, 24 1, 13 29, 15, 28, 37 26, 24, 32, 28 28, 26, 28, 26, 35, 13 11, 27, 32 10, 34 18, 23 1, 35, 10, 1, 10, 34, 32, 1, 35, 38 38 28 18, 10 22, 19, 29, 28 2, 21 5, 28, 11, 29 2, 5 12, 26 1, 15 3, 27, 29, 18 27, 40, 28, 8 2, 26, 10, 34 35 18, 28, 24, 28, 6, 29 32, 10 35, 30 3, 27, 3, 13, 8, 35 27, 10 29, 18 27, 40, 13, 35, 1 11, 13, 27 28 27, 35, 26, 24, 28, 2, 10, 34 32, 28 10, 34 26, 28, 26, 2, 18 18, 23 22, 19, 22, 19, 33, 3, 34 29, 40 29, 40 2, 21, 19, 1, 31 2 27, 1 2, 5, 35, 1, 6, 28, 2, 13, 15 27, 26, 1 8, 28, 1 13, 16 11, 9 11, 1 12, 26, 15, 34, 32, 26, 1, 34, 1, 32 1, 16 12, 17 12, 3 1, 12, 35, 1, 34, 35, 7, 1, 4, 16 26, 15 13, 11 7, 13 15, 34, 15, 29, 27, 34, 1, 16, 7, 4 1, 16 37, 28 35 - 13, 35, 1 35, 33 4, 28, 32, 1, 10 35, 28 10, 34 35, 29, 2, 32, 15, 3, 29 10, 25 10, 25 13, 35, 27, 17, 40 1, 11 8, 24 6, 35, 1, 13, 17, 1, 32,13, 13, 35, 2 25, 18 34 11 1, 32, 35, 25, 10 23 2, 25, 35, 11, 24, 35, 2 35, 10, 2 28, 39 22, 31 2, 25, 28, 39 35, 10, 2, 16 35, 11, 32, 31 13, 3, 27, 10 37 38 19, 35, 28, 2, 17 16 35, 3, 2 15, 23 35, 18, 35, 10, 10, 13 18 2, 33 2 1, 26, 13 22, 35, 13, 14 35, 22, 18, 39 35, 28, 2, 24 1, 12, 34, 3 1, 28, 7, 19 27, 4, 1, 35, 13 1, 35 1, 32, 10, 1, 35, 25 28, 37 15, 10, 37, 28 15, 10, 37, 28 15, 24, 10 12, 17, 28, 24 39 28, 35, 34 28, 10, 29, 35 28, 35, 10, 23 13, 23, 15 13, 29, 3, 27 1, 35, 29, 38 10, 34, 28, 32 10, 18, 32, 39 22, 35, 13, 24 22, 35, 18, 39 35, 1, 10, 28 15, 1, 28 1, 32, 10 35, 26, 6, 37 12, 17, 15, 1, 24 2812, 17, 28 34, 21 35, 18 34, 27, 5, 12, 35, 25 26 35, 18, 5, 12, 35, 27, 2 26 Прием № 21. Проскок Прием № 22. Обратить вред в пользу Прием № 23. Использование обратной связи Прием № 24. Посредник Прием № 25. Самообслуживание Прием № 26. Копирование Прием № 27. Дешевая недолговечность Прием № 28. Замена механической схемы Прием № 29. Использование пневмо- и гидроконструкций Прием № 30. Использование гибких оболочек и тонких пленок Прием № 31. Использование пористых материалов Прием № 32. Изменение окраски Прием № 33. Однородность Прием № 34. Отброс и регенерация частей Прием № 35. Изменение физико-химических состояний объекта Прием № 36. Фазовые переходы Прием № 37. Тепловое расширение Прием № 38. Использование сильных окислителей Прием № 39. Использование инертной среды Прием № 40. Использование композиционных материалов 61 62 Разделить объект на независимые части. Выполнить объект разборным. Увеличить степень дробления объекта. Прием 1. Дробление Выливная труба вакуум-ковша для забора алюминия из электролизера выполнена из составных частей. Это упрощает чистку трубы от электролита в разобранном виде. Примеры приемов устранения технических противоречий 63 Пульт управления и контроля технологического процесса вынесен из цеха в безопасное помещение. Выделить единственно нужную часть (нужное свойство). Отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство). Прием 2. Вынесение 64 Нижняя часть анододержателя подвержена высоким термическим и механическим нагрузкам, поэтому выполняется из стали. Другая его часть алюминиевая, так как находится в более благоприятных условиях эксплуатации. Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции. Перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной. Прием 3. Местное качество 65 Если объект асимметричен, увеличить степень асимметрии. Перейти от симметричной формы объекта к асимметричной. Прием 4. Асимметрия Из-за специфики работы машины перетяжки анодной рамы кабина оператора установлена асимметрично. На противоположной стороне располагается технологическое оборудование и расходные материалы. 66 Объединение процесса термообработки с прокаткой. После прокатного стана установлен спрейер (распылитель воды) для охлаждения проката. Таким образом за один этап нагрева выполняются две технологические операции: обработка давлением и термообработка. Объединить во времени однородные или смежные операции. Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты. Прием 5. Объединение 67 Обрабатывающий центр объединяет в себе функционал фрезерного и токарного станков. Объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах. Прием 6. Универсальность 68 В промышленных печах нагревательные элементы могут устанавливаться в защитные трубчатые кожухи, выполненные из жаропрочных сплавов или керамических материалов. Такая конструкция позволяет защитить нагревательный элемент от воздействий внешней среды, а также окислов продуктов обработки, тем самым увеличивая его ресурс. Один объект проходит сквозь полости в другом объекте. Один объект размещен внутри другого, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д. Прием 7. Матрешка 69 Для поддержания натяжения контактного провода в заданных пределах применяют специальные устройства, компенсирующие изменение его длины вследствие повышения или понижения температуры. Одними из таких устройств являются грузовые компенсаторы, поддерживающие постоянное натяжение контактного провода или несущего троса посредством груза, подвешенного через блоки к концу провода (троса). Компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро- и гидродинамических сил). Компенсировать вес объекта соединением с другим, обладающим подъемной силой. Прием 8. Антивес 70 Для обеспечения высокой точности проката в производстве используются станы с предварительно напряженной клетью. Такая конструкция клети позволяет предварительно создавать усилия сжатия, заведомо превышающие усилия растяжения, возникающие под действием давления металла на валки при прокатке. Если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить антидействие. Заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям. Прием 9. Предварительное антидействие 71 Стационарный путевой рельсосмазыватель СПР-02 предназначен для дозированного нанесения смазочного материала на рельс с целью уменьшения сил сопротивления движению при прохождении железнодорожными составами участков кривых и стрелочных переводов. Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затраты времени на доставку и с наиболее удобного места. Заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично). Прием 10. Предварительное действие 72 Во время проведения обслуживания электролизеров предварительно, перед снятием секций газосборного колокола, для предотвращения попадания опавшей окалины в электролит подкладывается стальной лист. Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами. Прием 11. Заранее подложенная подушка 73 Кристаллизатор машины полунепрерывного литья цилиндрических слитков из алюминиевых сплавов расположен на уровне пола. Слиток растет вниз. При таком расположении нет необходимости в поднятии/ опускании разливочного ковша и транспортных желобов. Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект. Прием 12. Эквипотенциальность 74 Матрица Полый пуансон Контейнер Процесс обратного прессования в сравнении с прямым является менее затратным по усилию ввиду отсутствия трения между заготовкой и контейнером. Пресс-остаток при таком методе может составляет 5…6 % против 18…20 % при прямом прессовании. Заготовка Схема обратного прессования Перевернуть объект «вверх ногами», вывернуть его. Сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную — движущейся. Вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие. Прием 13. Наоборот 75 Кристаллизатор на машине непрерывного литья заготовок из алюминия выполнен в виде колеса, что позволяет вести процесс непрерывно и экономить на производственных площадях. (Колесо ∅ 1,5 метра может заменить 5 метров линейного конвейера) Перейти от прямолинейного движения к вращательному, использовать центробежную силу. Использовать ролики, шарики, спирали. Перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба и параллелепипеда, к шаровым конструкциям. Прием 14. Сфероидальность 76 Шарнирное соединение рамы и тягача, исполненное на машине для перевозки анодов, несмотря на большие габариты, обеспечивает высокую маневренность при доставке анодов в самые труднодоступные места корпусов электролиза. Если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся. Разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга. Характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы. Прием 15. Динамичность 77 Поддержание температуры в нагревательной печи при двухпозиционном регулировании осуществляется включением нагревателя при уменьшении температуры ниже заданной с последующим отключением при достижении объектом заданного значения температуры. Если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить «чуть меньше» или «чуть больше» — задача при этом существенно упростится. Прием 16. Частичное или избыточное действие 78 Для перевозки стрелочных переводов или других крупногабаритных грузов используются специальные платформы с возможностью подъема и наклонного размещения груза. Использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или обратную сторону имеющейся площади. Использовать обратную сторону данной площади. Наклонить объект или положить его «на бок». Использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одноэтажной. Трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (т. е. на плоскости). Соответственно, задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству в трех измерениях. Прием 17. Переход в другое измерение 79 Виброгалтовка – технологический процесс механической обработки от шлифовки до финишной полировки поверхностей деталей. Посредством вибраций происходит взаимодействие между обрабатываемой деталью и абразивным наполнителем. Использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями. Применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы. Использовать резонансную частоту. Если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой). Привести объект в колебательное движение. Прием 18. Использование колебаний 80 Процесс обработки металлов давлением на радиально-ковочной машине является периодическим. Операции ковки чередуются с подачей и вращением заготовки. Использовать паузы между импульсами для другого действия. Если действие уже осуществляется периодически, изменить периодичность. Перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному). Прием 19. Периодическое действие 81 Устранить холостые и промежуточные ходы. С целью исключения пустых перегонов вагонов, используемых для доставки глинозема на завод, в вагоны на обратный путь устанавливается специальная оснастка и загружаются алюминиевые заготовки. Вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой). Прием 20. Непрерывность полезного действия 82 При необходимости соединения двух разнородных металлов применяют процесс сварки взрывом. За счет скоротечности процесса и сопутствующей пластической деформации свариваемых деталей с выделением тепла образуется диффузионное соединение на границе поверхностей. Вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости. Прием 21. Проскок 83 Турбонаддув в двигателе внутреннего сгорания. Энергия от отработанных газов приводит в движение турбокомпрессор, нагнетающий воздух в камеру сгорания. Усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным. Устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором. Использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта. Прием 22. Обратить вред в пользу 84 Если обратная связь есть, изменить ее. Ввести обратную связь. Прием 23. Использование обратной связи Обратная связь используется на подвесном транспортном конвейере анодномонтажного отделения производства электродов. Каждый последующий анододержатель начинает движение только после освобождения позиции предыдущего. 85 Одним из основных способов обогащения руд цветных металлов является процесс флотации. Пенная флотация представляет из себя процесс пропускания воздуха через смесь руды с водой. Пузырьки воздуха, проходя через смесь, соединяются с определенными частицами и уносят их на поверхность. Таким образом происходит отделение богатых частиц от бедных. На время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект. Использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие. Прием 24. Посредник 86 Использовать отходы (энергии, вещества). Система автоматической подачи глинозема в электролизер позволяет оперативно управлять концентрацией глинозема в электролите с поддержанием еe в заданных оптимальных пределах на протяжении всего цикла работы. Объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции. Прием 25. Самообслуживание 87 Определение размеров и веса огарков электродов посредством их дистанционной съемки и последующего расчета вместо реального взвешивания и обмера позволяет значительно упростить процесс. Если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным и ультрафиолетовым. Заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии). Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии. Прием 26. Копирование 88 Для герметизации зазоров между анодной штангой и балкой используют картонные вставки, вырезаемые и подгоняемые непосредственно на месте. При каждой замене анода вырезается новая вставка. Заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью). Прием 27. Дешевая недолговечность 89 Для обеспечения высокой точности и постоянного контроля геометрических размеров изделий, получаемых методами обработки металлов давлением (прокатка, волочение), используются установки с оптической системой измерения. Использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами. Перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных — к меняющимся во времени, от неструктурных — к имеющим определенную структуру. Использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом. Заменить механическую схему оптической, акустической или «запаховой». Прием 28. Замена механической схемы 90 Использование пневмобаллонов в качестве распорок для закрепления груза при транспортировке ускоряет процесс загрузки, обеспечивая сохранность хрупких грузов. Вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные. Прием 29. Использование пневмо- и гидроконструкций 91 Использование полимерной изоляции позволяет защитить металл трубы от взаимодействия как с внешней средой, так и с объектом транспортировки. Изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонких пленок. Вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки. Прием 30. Использование гибких оболочек и тонких пленок 92 Для улавливания мелких включений в алюминии используются пенокерамические фильтры пористой структуры. В зависимости от массы фильтруемого металла и требуемой скорости фильтрования, пористость фильтра по желанию заказчика может составлять от 10 до 60 ppi (пор на дюйм). Если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом. Выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т. п.). Прием 31. Использование пористых материалов 93 Для обозначения опасных зон, а также указания безопасных путей для передвижения на производственных площадках применяется цветовое выделение. Изменить степень прозрачности объекта или внешний среды. Изменить окраску объекта или внешней среды. Прием 32. Изменение окраски 94 Для того, чтобы исключить взаимодействие расплава жидкого алюминия с материалом ванны, стенки и подина ванны электролизера покрываются твердым алюминием, что повышает однородность металла и исключает появление в отливке включений. Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам). Прием 33. Однородность 95 Для технологической обработки или отдачи сырья образовавшаяся корка электролита принудительно разрушается. Впоследствии происходит ее регенерация. Расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе работы. Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам). Прием 34. Отброс и регенерация частей Изменить температуру. Изменить степень гибкости. Изменить концентрацию или консистенцию. Изменить агрегатное состояние объекта. Прием 35. Изменение физико-химического состояния объекта Для получения алюминия особой чистоты используется метод зонной плавки. Данный метод, посредством расплавления участка заготовки в вакууме и последующего перемещения вдоль заготовки, позволяет смещать концентрацию примесей к одному из торцов заготовки, который впоследствии отрезается. 96 97 C целью изолирования теплового воздействия от горячего металла в цехах обработки металлов давлением организовывают водяные завесы непосредственно вблизи источника теплового излучения. Процесс превращения воды в пар охлаждает окружающую среду. Использовать явления, возникающие при фазовых переходах, например изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. д. Прием 36. Фазовые переходы 98 В соединениях деталей по посадке с натягом верхний предельный размер отверстия должен быть меньше нижнего предельного размера вала. Для обеспечения сборки таких конструкций используют предварительный подогрев детали с отверстием. Примером является установка подшипника на вал. Использовать несколько материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Использовать тепловое расширение (или сжатие) материалов. Прием 37. Тепловое расширение 99 Использование кислорода в качестве окислителя при газовой резке металла позволяет интенсифицировать процесс горения. Заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном. Использовать озонированный кислород. Воздействовать на воздух и кислород ионизирующим излучением. Заменить обогащенный воздух кислородом. Заменить обычный воздух обогащенным. Прием 38. Использование сильных окислителей 100 Вести процесс в вакууме. Заменить обычную среду инертной. Для предотвращения окисления процесс внепечного рафинирования алюминия в двухкамерной установке SNIF происходит с использованием среды инертного газа (аргона). Прием 39. Использование инертной среды 101 Сочетание в железобетоне двух различных по структуре и физико-механическим свойствам материалов обеспечивает усиление слабо работающего на растяжение бетона стальной арматурой, которая одинаково хорошо сопротивляется и растяжению, и сжатию, восполняя недостатки бетона как конструкционного материала. Перейти от однородных материалов к композиционным. Прием 40. Использование композиционных материалов Стандарты на решение задач Практика применения приемов показала необходимость разработки нового поколения решательных инструментов – комплексных приемов, снабженных адресной частью. Такие комплексные приемы были созданы и получили название стандартов на решение изобретательских задач, или стандартов. Система стандартов на решение изобретательских задач включает в себя 76 стандартов (автор Г. С. Альтшуллер и его ученики). В упрощенном виде система стандартов может быть сведена к набору правил, задающих общие пути достройки систем, повышения эффективности, а также уничтожения вредных связей в системах. Достройка систем Правило 1.1 Синтез системы. Если отсутствует нужное действие, задачу решают, вводя недостающие вещество В и поле П. Правило 1.2 Синтез измерительной системы. Если отсутствует нужная информация об объекте, задачу решают, вводя недостающие вещество и поле, в т. ч. дополнительное поле на выходе (поле, несущее нужную информацию). 102 Преобразование неэффективных систем Правило 2.1 Переход к комплексной системе. Если нужно усилить взаимодействие, задачу решают переходом к комплексной системе, добавляя к элементу другой элемент, несущий дополнительные ресурсы (из системы или окружающей среды). Правило 2.2 Переход к би- и полисистемам. Если нужно усилить взаимодействие, задачу решают переходом к цепным системам: объединением двух или нескольких элементарных систем, повышающим точность или глубину управления. Пример: когда тяжелый поезд должен преодолеть затяжной подъем, сцепляют два локомотива, управляемых синхронно. Правило 2.3 Переход к би- и полисистемам. Если нужно усилить взаимодействие, задачу решают переходом к двойной системе, объединением двух или нескольких каналов управления. Пример: ультразвуковое воздействие на сырье и экстрагент ускоряет процесс экстрагирования полезных веществ и увеличивает эффективность их извлечения. 103 Правило 2.4 Изменение поля. Если нужно усилить взаимодействие, задачу решают переходом к эффективной системе изменением (заменой, динамизацией, структуризацией, согласованием ритма) управляющего воздействия. Пример: для выращивания растений в теплицах используют источники света, разработанные специально для стимуляции роста растений за счет излучения волн электромагнитного спектра, благоприятного для фотосинтеза. Правило 2.5 Изменение вещества (изделия или инструмента). Если нужно усилить взаимодействие, задачу решают переходом к эффективной системе изменением (заменой, дроблением, динамизацией, структуризацией) инструмента. Пример: усовершенствованный тoпop благoдаря cвoему cмeщенному центру тяжести pубит и одновременно откалывает дровa, уклоняяcь вправо после удара. 104 Преобразование вредных систем Правило 3.1 Оттягивание вредного действия поля веществом. Если нужно устранить вредное взаимодействие, задачу решают разрушением вредной связи (ослаблением вредного действия) путем введения ресурса из системы или окружающей среды, оттягивающего вредное действие с портящегося элемента на себя. Пример: центробежно-ударная дробилка для твердых материалов. Для защиты корпуса ускорителя от абразивного износа кусками породы, в корпусе устроены карманы, в которых набивается футеровочный слой из породы. Правило 3.2 Нейтрализация вредного действия другим действием. Если нужно устранить вредное взаимодействие, задачу решают разрушением или ослаблением вредного действия путем введения поля, нейтрализующего вредное действие исходно имевшегося поля. Пример: поток дымовых газов ТЭЦ захватывает и уносит мелкие фракции золы. Для очистки газов используют электрические фильтры, в поле коронного разряда которых происходит зарядка золовых частиц и притягивание их на осадительных электродах. 105 Правило 3.3 Переход к би- и полисистемам. Если нужно устранить вредное действие, задачу решают его разрушением или ослаблением, путем объединения ряда веществ в комплекс. Пример: для получения изделий из тонких стеклянных пластинок заготовки склеивают в блок. После этого блок можно подвергнуть обработке на станке без опасения повредить тонкие пластинки. Правило 3.4 «Отключение» вредного поля другим полем. Если нужно устранить вредное взаимодействие, задачу решают разрушением или отключением вредного поля, действуя на него другим полем. Пример: после нагрева в печи до температуры Т1 деталь должна отделиться от магнитного захвата. Для этого захват изготовлен из материала с точкой Кюри, равной Т1. При нагревании захват теряет магнитные свойства. 106 Рекомендации по вводу вещества 1. Вместо вещества использовать «пустоту». 2. Вместо вещества вводить поле. 3. Вместо внутренней добавки использовать наружную. 4. Вводить в очень малых дозах особо активную добавку. 5. Вводить в очень малых дозах обычную добавку, но концентрированно – в отдельных частях объекта. 6. Добавку вводить на время. 7. Вместо объекта использовать его копию (модель), в которую допустимо введение добавки. 8. Добавку вводить в виде химического соединения, из которого она потом выделяется (использование химических эффектов). 9. Добавку получить изменением внешней среды или самого объекта (в т. ч. с использование физических эффектов). 10. Вводить вещество, способное к самоустранению. Рекомендации по вводу поля 1. Использовать имеющиеся поля (вещества или внешней среды). 2. Нужное поле получить преобразованием имеющихся полей. 107 Физические эффекты Физический эффект — преобразования, при которых физическое воздействие на объект приводит к возникновению какого-то поля или действия. Как правило, это явления, связанные с преобразованием вида энергии или с изменением фазового состояния вещества. Алгоритм применения физических эффектов при решении задач: 1. Определить функцию, которую необходимо выполнить. 2. Выявить существующие ресурсы. 3. В таблице выбора физических эффектов выбрать столбец 4. Записать номера найденных физических эффектов, располо- с соответствующей функцией и строку с найденным ресурсом. женных в ячейке, находящейся на пересечении выбранных столбца и строки. 5. Найти выбранные физических эффекты в списке физических эффектов и явлений. 108 Таблица выбора физических эффектов Внутренняя Электромагнитная энергия энергия Магнитная энергия Электрическая энергия Тепловая энергия Вибрации Механическая энергия Силовое воздействие Движение 4, 31, 39, 67 - 45, 120 106 - 8, 81, 119, 108 45 51 17, 18, 86 63, 64, 84, 111, 120 65, 74, 75, 83, 100, 101, 106, 103 - 1 50, 51, 53, 55, 48, 49 57 24, 49, 51, 52 49, 51 43, 45, 48, 51, 68 46, 51 54 14, 75 25, 66 31, 66 75 16, 93 59, 62, 26, 35, 62, 59, 62, 69, 72, 66, 69, 75, 66, 72, 75, 76, 76, 77, 72, 75, 76, 77, 82, 109 109 80 - 55, 57, 70, 75, 113, 114, 119 75 66, 75 66, 75 15, 17, 27, 29 17 15, 116, 119 2, 32 2, 19, 21, 30, 36, 37 2 67, 69, 75, 76, 85, 96 75, 76 - 1 - - 16 46 1, 8 49 5, 45, 46 43, 48, 51 - 14, 16, 17, 75, 93 7 - 14, 17 - 41, 79 109 85 67, 67, 69, 68, 75, 76, 85, 85, 93 90 - - 1, 81, 1, 13, 119 81 9, 33 41, 69, 107, 35, 76, 80, 109 62, 68 82, 75 - - - 51, 52 Контроль состояния свойств в объеме Изменение объемных свойств Создание и стабилизация структуры Индикация магнитных полей 16 17 18 19 20 21 22 23 24 35, 62 70, 123 42 106, 120 45, 46 8, 9 - 45, 46, 49, 50, 51, 56 43 Управление магнитными и электрическими полями Интенсификация химических превращений Изменение поверхностных свойств 15 1, 13, 20, 31, 1, 3 40, 90 Контроль состояния и свойств поверхности Разрушение объекта Аккумулирование мех. и тепловой энергии 14 1, 40, 42 Изменение размеров объекта Изменение трения 13 Измерение размеров объекта Силовове воздействие, регулирование сил 12 Индикация электрических полей Стабилизация положения 11 Передача энергии Разделение смесей 10 3, 62, 1, 20, 1, 4, 35, 38, 40, 20 98 67 76, 67 1, 45, 46 75, 84, 111, 96, 75, 78, 118, 120, 121 115, 117 116, 120 9 1, 66 85 67, 75, 92, 103 8 1, 66 1 67, 69, 70, 75, 75, 76, 85 85, 93, 95 64, 85 Получение и перемешивание смесей 4 5 6 7 1, 4, 20, 1, 4, 62, 44, 53, 1, 4, 62, 34, 38, 20, 34, 35, 70, 108, 72, 76, 62, 72, 39, 72, 76, 123 98 76, 67 37, 67 - 14, 17, 18, 25, 27, 63, 64, 75, 84, 31, 101 86, 88, 89, 94, 96, 111, 120 Управление потоком аэрозолей 3 Управление движением жидкостей и газов Стабилизация температуры 2 Управление перемещением Изменение температуры 1 Индикация положения и перемещения объекта Измерение температуры Виды энергии Выполняемые функции 25 26 4, 97, 98 4 1, 98, 110, 67 35, 95 - 67, 73 70, 97, 98, 108, 110 42 - 89, 120 61, 81, 91, 99, 108 106 54, 55, 57 51 - 43, 51 99, 106, 1, 45, 89, 8, 12, 66, 106 119 119 89 57 51 45, 47, 48, 49, 50, 51 51 10, 14, 17, 75, 86, 18, 66, 75, 88, 89, 88, 89, 125 125, 86 - 86, 88, 64, 86, 89, 94, 99, 105 105, 120 75 26, 35, 59, 11, 35, 63, 26, 63, 75, 66, 75, 41, 64, 60, 62, 63, 77, 79, 82, 83, 63, 75 80, 82 63, 75, 75, 106 102, 124, 77, 79, 87, 71 71, 75, 84, 102, 103, 106 125 103, 124, 83 106, 107, 111, 125 120, 124, 125 - 102, 103, 64, 70, 120 71, 87 75, 106 - 119 31, 64, 84, 86, 120, 75 125 64, 75, 90 102, 103 75 70, 75 120 75, 99 75, 56, 75, 115, 55, 84, 111, 114, 115, 117, 119, 120, 124 117, 127 118 - 75, 117 - 117 2, 17, 2, 28 19, 28, 32 30 2, 15, 17, 30, 32 6, 36 2, 2, 119 2, 15 15 120 14, 16, 25, 75, 7, 75 93 99 - 116, 127 15 51, 67, 73, 87, 75, 85, 87, 67, 75, 89, 89, 92, 90, 92, 89, 70, 64, 87, 75 102, 124, 85 93, 95, 104, 124, 99, 105 126 102, 103, 126, 103 104, 105, 124, 126 75 55, 57, 55, 75, 96, 58, 75, 112, 114, 55, 75, 55, 57, 55, 119, 113, 114, 75, 117 115, 118, 66, 121, 58, 120 115, 117, 119, 121, 125 113 119 122, 127 117 94, 117 21, 22, 21, 23, 116, 119, 23, 97, 27, 28, 127 119 36 97 - 15, 28 - 120 Список физических эффектов и явлений 12 N Название физического эффекта или явления Краткое описание сущности физического эффекта или явления Типовые функции (действия) (см. табл 2) 1 2 3 4 Инерция Движение тел после прекращения действия сил. Вращающееся или поступательно движущееся по инерции тело может аккумулировать механическую энергию, производить силовое воздействие. 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15, 21 Гравитация Cиловое взаимодействие масс на расстоянии, в результате которого тела могут двигаться, сближаясь друг с другом. 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15 10, 14 1 2 14 3 Гироскопический эффект Вращающиеся с большой скоростью тела способны сохранять неизменным положение своей оси вращения. Силовое воздействие со стороны с целью изменить направление оси вращения приводит к прецессии гироскопа, пропорциональной силе. 4 Трение Сила, возникающая при относительном перемещении двух соприкасающихся тел в плоскости их касания. Преодоление этой силы приводит к выделению тепла, света, износу. 2, 5, 6, 7, 9, 19, 20 При колебаниях трущихся поверхностей сила трения уменьшается. 12 5 6 7 8 9 Замена трения покоя трением движения Эффект безызносности (Крагельского и Гаркунова) Пара сталь-бронза с глицериновой смазкой практически не изнашивается. Эффект ДжонсонаРабека Нагрев трущихся поверхностей металл-полупроводник увеличивает силу трения. Деформация Обратимое или необратимое (упругая или пластическая деформация) изменение взаимного положения точек тела под действием механических сил, электрических, магнитных, гравитационных и тепловых полей, сопровождающееся выделением тепла, звука, света. 4, 13, 18, 22 Упругое удлинение и увеличение в объеме стальных и медных проволок при их закручивании. Свойства материала при этом не меняются. 11, 18 Эффект Пойтинга 13 15 Эффект Баушингера Эффект Александрова Сплавы с памятью формы Явление взрыва 10 22 11 Электропластический эффект Увеличение пластичности и уменьшение хрупкости металла под действием постоянного электрического тока высокой плотности или импульсного тока. 22 15 Деформированные с помощью механических сил детали из некоторых сплавов (титан-никель и др.) после нагрева восстанавливают в точности свою первоначальную форму и способны при этом создавать значительные силовые воздействия. 2, 4, 11, 13, 15, 18, 22 17 Фазовые переходы первого рода Изменение плотности агрегатного состояния веществ при определенной температуре, сопровождающееся выделением или поглощением тепла. 1, 2, 3, 9, 11, 14, 22 Фазовые переходы второго рода Скачкообразное изменение теплоемкости, теплопроводности, магнитных свойств, текучести (сверхтекучесть), пластичности (сверхпластичность), электропроводности (сверхпроводимость) при достижении определенной температуры и без энергообмена. 1, 3, 22 Самопроизвольное течение жидкости под действием капиллярных сил в капиллярах и полуоткрытых каналах (микротрещинах и царапинах). 6, 9 21 22 Капиллярность Ламинарность и турбулентность Ламинарность – упорядоченное движение вязкой жидкости (или газа) без междуслойного перемешивания с убывающей от центра трубы к стенкам скоростью потока. Турбулентность – хаотическое движение жидкости (или газа) с беспорядочным движением частиц по сложным траекториям и почти постоянной по сечению скоростью потока. Поверхностное натяжение жидкостей Силы поверхностного натяжения, обусловленные наличием поверхностной энергии, стремятся сократить поверхность раздела. Смачивание Физико-химическое взаимодействие жидкости с твердым телом. Характер зависит от свойств взаимодействующих веществ. Эффект автофобности При контакте жидкости с низким натяжением и высокоэнергетического твердого тела происходит сначала полное смачивание, затем жидкость собирается в каплю, а на поверхности твердого тела остается прочный молекулярный слой жидкости. 19, 20 24 Ультразвуковой капиллярный эффект Увеличение скорости и высоты подъема жидкости в капиллярах под действием ультразвука. 6 25 Термокапиллярный эффект Зависимость скорости растекания жидкости от неравномерности нагрева ее слоя. Эффект зависит от чистоты жидкости, от ее состава. Электрокапиллярный эффект Зависимость поверхностного натяжения на границе раздела электродов с растворами электролитов или ионными расплавами от электрического потенциала. Сорбция Процесс самопроизвольного сгущения растворенного или парообразного вещества (газа) на поверхности твердого тела или жидкости. При малом проникновении поглощаемого вещества (сорбтива) в сорбент происходит адсорбция, при глубоком – абсорбция. Процесс сопровождается теплообменом. 26 Воспламенение веществ вследствие мгновенного их химического разложения и образование сильно нагретых газов, сопровождающееся сильным звуком, выделением значительной энергии (механической, тепловой), световой вспышкой. 5, 10, 11, 18 19 23 1, 4, 11, 14, 18, 22 Изменение размеров тел под действием теплового поля (при нагреве и охлаждении). Может сопровождаться возникновением значительных усилий. 20 При переходе металла в сверхпроводящее состояние его пластичность повышается. С ростом соотношения масс упруго соударяющихся тел коэффициент передачи энергии растет только до критического значения, определяемого свойствами и конфигурацией тел. Тепловое расширение 18 Связь деформации с электропроводностью 22 16 12 2, 20 Понижение сопротивления начальным пластическим деформациям при перемене знака нагрузки. 27 28 6, 19, 20 19 8, 9, 20, 22 30 Осмос 6, 9, 11 31 Тепломассообмен Передача тепла. Может сопровождаться перемешиванием массы или обуславливаться перемещением массы. 2, 7, 15 Действие подъемной силы на тело, погруженное в жидкость или газ. 2 Закон Паскаля Давление в жидкостях или газах передается равномерно по всем направлениям. 11 34 Закон Бернулли Постоянство полного давления в установившемся ламинарном потоке. 5, 6 Вязкоэлектрический эффект Увеличение вязкости полярной непроводящей жидкости при протекании между обкладками конденсатора. 6, 10, 16, 22 Эффект Томса Снижение трения между турбулентным потоком и трубопроводом при введении в поток полимерной добавки. 36 38 Эффект Магнуса Возникновение силы, действующей на цилиндр, вращающийся в набегающем потоке, перпендикулярной потоку и образующим цилиндра. 5,11 Волновое движение Перенос энергии без переноса вещества в виде возмущения, распространяющегося с конечной скоростью. 6, 15 53 Эффект Допплера-Физо Изменение частоты колебаний при взаимном перемещении источника и приемника колебаний. 4 Стоячие волны При определенном сдвиге фаз прямая и отраженная волны складываются в стоячую с характерным расположением максимумов и минимумов возмущения (узлов и пучностей). Перенос энергии через узлы отсутствует, а между соседними узлами наблюдается взаимопревращение кинетической и потенциальной энергии. Силовое воздействие стоячей волны способно создавать соответствующую структуру в материале. 9, 23 55 Поляризация Нарушение осевой симметрии поперечной волны относительно направления распространения этой волны. Поляризацию вызывают: отсутствие осевой симметрии у излучателя, или отражение и преломление на границах разных сред, или распространение в анизотропной среде. 4, 16, 19, 21, 22, 23, 24 56 Дифракция Огибание волной препятствия. Зависит от размеров препятствия и длины волны. 17 57 Интерференция Усиление и ослабление волн в определенных точках пространства, возникающее при наложении двух или нескольких волн. 4, 19, 23 58 Муаровый эффект Возникновение узора при пересечении под небольшим углом двух систем равноудаленных параллельных линий. Небольшое изменение угла поворота ведет к значительному изменению расстояния между элементами узора. 19, 23 59 Закон Кулона Притяжение разноименных и отталкивание одноименных электрически заряженных тел. 5, 7, 16 60 Индуцированные заряды Возникновение зарядов на проводнике под действием электрического поля. 16 Смена формы тел приводит к изменению конфигурации образующихся электрических и магнитных полей. Этим можно управлять силами, действующими на заряженные частицы, помещенные в такие поля. 25 При частичном введении диэлектрика между обкладками конденсатора наблюдается его втягивание. 5, 6, 7, 10, 16 Эффект ДжоуляТомсона (дроссельэффект) Изменение температуры газа при его протекании через пористую перегородку, диафрагму или вентиль (без обмена с окружающей средой). 2, 6 40 Гидравлический удар Быстрое перекрытие трубопровода с движущейся жидкостью вызывает резкое повышение давления, распространяющееся в виде ударной волны, и появление кавитации. 11, 13, 15 41 Электрогидравлический удар (эффект Юткина) Гидравлический удар, вызываемый импульсным электрическим разрядом. 11, 13, 15 42 Гидродинамическая кавитация Образование разрывов в быстром потоке сплошной жидкости в результате местного понижения давления, вызывающее разрушение объекта. Сопровождается звуком. 13, 18, 26 43 Акустическая кавитация Кавитация, возникающая вследствие прохождения акустических волн. 8, 13, 18, 26 44 Сонолюминесценция Слабое свечение пузырька в момент его кавитационного схлопывания. 4 45 Свободные (механические) колебания Собственные затухающие колебания при выводе системы из равновесного положения. При наличии притока энергии колебания становятся незатухающими (автоколебания). 1, 8, 12, 17, 21 46 Вынужденные колебания Колебания под действием периодической силы, как правило внешней. 8, 12, 17 47 Акустический парамагнитный резонанс Резонансное поглощение веществом звука, зависящее от состава и свойств вещества. 21 48 Резонанс Резкое возрастание амплитуды колебаний при совпадении вынужденных и собственных частот. 5, 9, 13, 21 49 Акустические колебания Распространение в среде звуковых волн. Характер воздействия зависит от частоты и интенсивности колебаний. 5, 6, 7, 11, 17, 21 50 Реверберация Послезвучание, обусловленное переходом в определенную точку запаздывающих отраженных или рассеянных звуковых волн. 4, 17, 21 61 Взаимодействие тел с полями Ультразвук Продольные колебания в газах, жидкостях и твердых телах в диапазоне частот 20×(103÷109) Гц. Распространение лучевое с эффектами отражения, фокусировки, образование теней с возможностью передачи большой плотности энергии, используемой для силового и теплового воздействия. 2, 4, 6, 7, 8, 9, 13, 15, 17, 20, 21, 22, 24, 26 62 Втягивание диэлектрика между обкладками конденсатора 51 6, 12, 20 52 39 5, 10, 11 33 35 6 1, 2, 20 Диффузия через полупроницаемую перегородку. Сопровождается созданием осмотического давления. Закон Архимеда Отклонение струи жидкости, вытекающей из сопла по направлению к стенке. Иногда наблюдается «прилипание» жидкости. 6, 16, 19 Эффект Дюфора 29 Эффект Коанда 1, 6, 19 Возникновение разности температур при диффузионном перемешивании газов. 32 5, 6, 11, 12, 15 Диффузия Процесс выравнивания концентрации каждой компоненты во всем объеме смеси газа или жидкости. Скорость диффузии в газах увеличивается с понижением давления и ростом температуры. 37 54 63 64 65 66 67 Проводимость Сверхпроводимость Закон Джоуля- Ленца Ионизация Вихревые токи (токи Фуко) Перемещение свободных носителей под действием электрического поля. Зависит от температуры, плотности и чистоты вещества, его агрегатного состояния, внешнего воздействия сил, вызывающих деформацию, от гидростатического давления. При отсутствии свободных носителей вещество является изолятором и называется диэлектриком. 73 1, 16, 17, 19, 21, 25 74 Значительное увеличение проводимости некоторых металлов и сплавов при определенных значениях температуры, магнитного поля и плотности тока. 1, 15, 25 Выделение тепловой энергии при прохождении электрического тока по проводнику. Величина обратно пропорциональна проводимости материала. 2 Появление свободных носителей заряда в веществах под действием внешних факторов (электромагнитного, электрического или теплового полей, разрядов в газах, облучения рентгеновскими лучами или потоком электронов, альфа-частиц, при разрушении тел). В массивной неферромагнитной пластине, помещенной в изменяющееся магнитное поле перпендикулярно его линиям, протекают круговые индукционные токи. При этом пластина нагревается и выталкивается из поля. 75 6, 7, 22 2, 5, 6, 10, 11, 21, 24 Тормоз без трения покоя Колеблющаяся между полюсами электромагнита тяжелая металлическая пластина «увязает» при включении постоянного тока и останавливается. Явление выталкивания проводника с током из магнитного поля 10 Проводник с током в магнитном поле 70 Проводник, движущийся в магнитном поле При движении проводника в магнитном поле в нем начинает протекать электрический ток. Взаимная индукция Переменный ток в одном из двух расположенных рядом контуров вызывает появление ЭДС индукции в другом. 14, 15, 25 Проводники с током притягиваются друг к другу или отталкиваются. Аналогично взаимодействуют движущиеся электрические заряды. Характер взаимодействия зависит от формы проводников. 5, 6, 7 72 Взаимодействие проводников с током движущихся электрических зарядов Электромагнитное поле Взаимное индуцирование электрического и магнитного полей представляет собой распространение (радиоволн, электромагнитных волн, света, рентгеновских и гамма-лучей). Его источником может служить и электрическое поле. Частным случаем электромагнитного поля является световое излучение (видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное). Его источником может служить и тепловое поле. Электромагнитное поле обнаруживается по тепловому эффекту, электрическому действию, световому давлению, активизации химических реакций. Влияние температуры на электрические и магнитные свойства 2 1, 2, 4, 5, 6, 7, 11, 15, 17, 19, 20, 21, 22, 26 1, 3, 16, 21, 22, 24, 25 87 Магнитоэлектрический эффект В сегнетоферромагнетиках при наложении магнитного (электрического) поля наблюдается изменение электрической (магнитной) проницаемости. 22, 24, 25 88 Эффект Гопкинса Возрастание магнитной восприимчивости при приближении к точка Кюри. 1, 21, 22, 24 Ступенчатый ход кривой намагничивания образца вблизи точки Кюри при изменении температуры, упругих напряжений или внешнего магнитного поля. 1, 21, 22, 24 89 90 Эффект Бархгаузена Жидкости, твердеющие в магнитном поле Вязкие жидкости (масла) в смеси с ферромагнитными частицами твердеют при помещении в магнитное поле. 25 76 5, 6, 7, 11 91 Пьезомагнетизм 77 Электрореологический эффект Быстрое обратимое повышение вязкости неводных дисперсных систем в сильных электрических полях. 5, 6, 16, 22 92 Магнитокалорический эффект 2, 22, 24 78 Диэлектрик в магнитном поле В диэлектрике, помещенном в электромагнитное поле, часть энергии переходит в тепловую. Изменение температуры магнетика при его намагничивании. Для парамагнетиков увеличение поля увеличивает температуру. 2 79 81 5, 6, 11 Падение электрического сопротивления и термическое разрушение материала из-за разогрева участка Пробой диэлектриков диэлектрика под действием сильного электрического поля. Электрострикция Пьезоэлектрический Образование зарядов на поверхности твердого тела под эффект воздействием механических напряжений. Обратный пьезоэффект 85 Упругая деформация твердого тела под действием электрического поля, зависящая от знака поля. Явление Томсона Выделение или поглощение тепла (избыточного над джоулевым) при прохождении тока по неравномерно нагретому однородному проводнику или полупроводнику. 2 114 Отражение и преломление 102 Эффект Холла Возникновение электрического поля в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поля и направлению тока. В ферромагнетиках коэффициент Холла достигает максимума в точке Кюри, а затем снижается. 16, 21, 24 115 Поглощение и рассеяние света 103 Эффект Эттингсгаузена Возникновение разности температур в направлении, перпендикулярном магнитному полю и току. 2, 16, 22, 24 116 Испускание света. Спектральный анализ Квантовая система (атом, молекула), находящаяся в возбужденном состоянии, излучает излишнюю энергию в виде порции электромагнитного излучения. Атомы каждого вещества имеют свою структуру излучательных переходов, которые можно зарегистрировать оптическими методами. 1, 4, 17, 21 117 Оптические квантовые гeнераторы (лазеры) Усиление электромагнитных волн за счет прохождения их через среду с накопленной избыточной энергией. Излучение лазеров когерентное, монохроматическое, с высокой концентрацией энергии в луче и малой расходимостью. 2, 11, 13, 15, 17, 19, 20, 25, 26 118 Явление полного внутреннего отражения Вся энергия световой волны, падающей на границу раздела прозрачных сред со стороны среды оптически более плотной, полностью отражается в эту же среду. 1, 15, 21 119 Люминесценция, поляризация люминесценции 120 Тушение и стимуляция люминесценции 121 Оптическая анизотропия 104 Эффект Томсона Изменение проводимости ферромагнитного проводника в сильном магнитном поле. 22, 24 105 Эффект Нернста Возникновение электрического поля при поперечном намагничивании проводника перпендикулярно направлению магнитного поля и градиенту температур. 24, 25 106 Электрические разряды в газах Возникновение электрического тока в газе в результате его ионизации и под действием электрического поля. Внешние проявления и характеристики разрядов зависят от управляющих факторов (состава и давления газа, конфигурации пространства, частоты электрического поля, силы тока). 2, 16, 19, 20, 26 Изменение размеров тел при изменении их намагниченности (объемное или линейное). 5, 11, 18, 24 94 Термострикция Магнитострикционная деформация при нагреве тел в отсутствии магнитного поля. 1, 24 95 Эффект Эйнштейна и де Хааса Намагничивание магнетика приводит к его вращению, а вращение вызывает намагничивание. 96 Ферромагнитный резонанс Избирательное (по частоте) поглощение энергии электромагнитного поля. Частота меняется в зависимости от интенсивности поля и при смене температуры. 97 Контактная разность потенциалов (закон Вольты) Возникновение разности потенциалов при контакте двух разных металлов. Величина зависит от химического состава материалов и их температуры. 19, 25 98 Трибоэлектричество Электризация тел при трении. Величина и знак заряда определяются состоянием поверхностей, их составом, плотностью и диэлектрической проницаемостью. 7, 9, 19, 21, 25 Эффект Зеебека Возникновение термоЭДС в цепи из разнородных металлов при условии разной температуры в местах контакта. При контакте однородных металлов эффект возникает при сжатии одного из металлов всесторонним давлением или насыщении его магнитным полем. Другой проводник при этом находится в нормальных условиях. 19, 25 Электроосмос Движение жидкостей или газов через капилляры, твердые пористые диафрагмы и мембраны, а также через слой очень мелких частиц под действием внешнего электрического поля. Потенциал течения Возникновение разности потенциала между концами капилляров а также между противоположными поверхностями диафрагмы, мембраны или другой пористой среды при продавливании через них жидкости. Электрофорез Движение твердых частиц, пузырьков газа, капель жидкости, а также коллоидных частиц, находящихся во взвешенном состоянии, в жидкой или газообразной среде под действием внешнего электрического поля. 6, 7, 8, 9 Седиментационный потенциал Возникновение разности потенциалов в жидкости в результате движения частиц, вызванного силами неэлектрического характера (оседание частиц и т. п.). 21, 25 111 Жидкие кристаллы Жидкость с молекулами удлиненной формы имеет свойство мутнеть пятнами при воздействия электрического поля и менять цвет при различных температурах и углах наблюдения. 1, 16 112 Дисперсия света Зависимость абсолютного показателя преломления от длины волны излучения. 21 113 Голография Получение объемных изображений путем освещения объекта когерентным светом и фотографирования интерференционной картины взаимодействия рассеянного объектом света с когерентным излучением источника. 4, 19, 23 107 108 5, 11, 16, 18 4, 14, 15, 25 5, 11, 16, 18 Изменение температуры пироэлектрика при внесении его в электрическое поле. Электризация Появление на поверхности веществ электрических зарядов. Может вызываться и в отсутствии внешнего электрического поля (для пироэлектриков и сегнетоэлектриков при смене температуры). При воздействии на вещество сильным электрическим полем с охлаждением или освещением получаются электреты, создающие вокруг себя электрическое поле. 1, 16 Ориентация собственных магнитных моментов веществ во внешнем магнитном поле. У постоянных магнитов, после снятия внешнего магнитного поля, магнитные свойства сохраняются. 1, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 22, 23 Намагничивание Магнитострикция 13, 16, 22 Электрокалорический эффект 4, 17, 25 84 Упругое обратимое увеличение размеров тела в электрическом поле любого знака. 93 2, 15, 16 99 100 Эффект Пельтье Выделение или поглощение тепла (кроме джоулева) при прохождении тока через спай разнородных металлов в зависимости от направления тока. 5, 6, 22, 24 1, 21 2 При падении параллельного пучка света на гладкую поверхность раздела двух изотропных сред часть света отражается обратно, а другая, преломляясь, проходит во вторую среду. 101 10, 15, 22 Возникновение магнитного момента при наложении упругих напряжений. 83 71 Токи высокой частоты протекают только по поверхностному слою проводника. 86 Заряд в магнитном поле 82 69 Поверхностный эффект (скин-эффект) 24 Электрические и магнитные свойства веществ вблизи определенной температуры (точки Кюри) резко меняются. Выше точки Кюри ферромагнетик переходит в парамагнетик. Сегнетоэлектрики имеют две точки Кюри, в которых наблюдаются или магнитные, или электрические аномалии. Антиферромагнетики теряют свои свойства при температурах, определенных как точка Нееля. На заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Под действием этой силы движение заряда происходит по окружности или спирали. 80 68 ЭДС индукции При изменении магнитного поля или его движения в замкнутом проводнике возникает ЭДС индукции. Направление индукционного тока дает поле, препятствующее изменению магнитного потока, вызывающего индукцию. 109 110 9, 16 4, 25 122 Двойное лучепреломление 123 Эффект Максвелла 124 Эффект Керра 125 Эффект Поккельса 126 Эффект Фарадея 127 4, При прохождении света через вещество его энергия поглощается. Часть идет на переизлучение, остальная энергия переходит в другие виды (тепло). Часть переизлученной 15, 17, 19, 21 энергии распространяется в разные стороны и образует рассеянный свет. Нетепловое свечение вещества, происходящее после накопления телом избыточной энергии. Люминесценция продолжается некоторое время после прекращения возбуждения (электромагнитного излучения, энергии ускоренного потока частиц, энергии химических реакций, механической энергии). Воздействие другим видом энергии, кроме возбуждающей люминесценцию, может или стимулировать, или потушить люминесценцию. Управляющие факторы: тепловое поле, электрическое и электромагнитное поля (ИК-свет), давление; влажность, присутствие некоторых газов, иные загрязнения. Различие оптических свойств вещества по различным направлениям, зависящее от их структуры и температуры. На границе раздела анизотропных прозрачных тел свет расщепляется на два взаимоперпендикулярных поляризованных луча, имеющих различные скорости распространения в среде. Возникновение двойного лучепреломления в потоке жидкости. Определяется действием гидродинамических сил, градиентом скоростей потока, трением о стенки. Возникновение оптической анизотропии у изотропных веществ под действием электрического или магнитного полей. Эффект квадратичен по полю. Возникновение оптической анизотропии под действием электрического поля (двойное лучепреломление) Слабо зависит от температуры, линеен по полю. Поворот плоскости поляризации света при прохождении через вещество, помещенное в магнитное поле. Естественная Способность вещества поворачивать плоскость поляризации оптическая активность прошедшего через него света 4, 14, 16, 19, 21, 24 1, 16, 24 1, 21, 22 21 4, 17 16, 21, 22, 24 16, 21, 22 21, 22, 24 17, 21 Для заметок 109 Для заметок 110 Для заметок 111 Для заметок 112 Для заметок 113 Для заметок 114 ТРИЗ E-mail: TRIZ@npk-consult.com Тел: +7 (499) 579 90 63, доб. 1706 ИНСТРУМЕНТЫ МЫШЛЕНИЯ