Орлов. Основы классической ТРИЗ

экран 1 любого размера и, разумеется, сохраняться в памяти компьютера 5 или передаваться в Интернет. Таким образом, удобство эксплуатации увеличивается еще больше.

В заключение этого раздела рассмотрим несколько примеров более полно.

Пример 47. Судно на подводных крыльях. Экспресс-Диагностика показывает следующее. Корабль как техническая система ТС имеет главную полезную функцию MPF «перемещать груз по воде» и главную негативную функцию MNF «отталкивать воду во время движения». Корпус корабля как компонент ТС имеет позитивную функцию PF «удерживать груз на воде», являющуюся частью MPF, и негативную функцию NF, совпадающую с MNF корабля. Оперативное время определяется временем движения корабля. Конфликтным это время является потому, что корабль во время движения вынужден расходовать энергию на преодоление сопротивления воды. Проблема состоит в том, что рост скорости корабля за счет повышения мощности двигателя быстро прекращается из-за многократно более быстрого роста сопротивления воды. Как повысить скорость движения при относительно небольшом росте дополнительной мощности двигателей?

Переходим к Редукции и рассмотрим, прежде всего, оперативную зону и противоречия. Оперативная зона OZ включает все то, что тормозит движение корабля. Это, прежде всего, вода, и основной элемент OZ — подводная часть корабля, точнее поперечное сечение части корпуса, находящейся ниже ватерлинии. Здесь корпус корабля является индуктором, воздействующим на во- ду-рецептор для обеспечения своего движения. При этом рецептор, наряду с позитивным действием (создание выталкивающей силы по закону Архимеда для удержания корабля на воде) оказывает мощное негативное воздействие на индуктора — тормозит его движение.

Административное противоречие АС: требуется ускорить движение судов при допустимом росте дополнительной мощности двигателей (явно указана только цель, а средство предстоит определить).

Техническое противоречие ТП: при увеличении мощности двигателей скорость движения корабля растет, однако сопротивление воды растет быстрее, и вскоре делает невозможным дальнейшее увеличение мощности двигателей.

Физическое противоречие ФП: корпус корабля должен быть широким для обеспечения устойчивости и должен быть узким для уменьшения сопротивления воды при движении (см. ниже на рис. 9.25,а).

Представьте эти противоречия в графической форме.

Сформулируем функциональные идеальные модели:

1. Макро-ФИМ:

Х-ресурс, не вызывая недопустимых негативных эффектов, обеспечивает с ростом скорости движения отсутствие роста тормозящего действия воды.

2. Микро-ФИМ:

Х-ресурс в виде частиц вещества или энергии находится в оперативной зоне и обеспечивает во время движения отсутствие сопротивления частиц воды.

3. Макси-ФИМ:

Оперативная зона сама обеспечивает рост скорости движения, причем чем больше скорость движения, тем меньше сопротивление воды.

На этапе Трансформации рассмотрим подробнее ФП и заменим специальные термины более простыми словами. Корабль держится на поверхности воды. то есть на плаву, потому, что его подводная часть выталкивает из-под корабля воду, вес которой равен весу корабля в целом (это и есть закон Архимеда). То есть, корабль позитивно взаимодействует с водой, когда не движется. При движении именно подводная часть корабля расталкивает частицы волы, чтобы создать себе пустое пространство для более легкого продвижения. Заметим, пустое пространство! Без воды! Фактически это пространство будет заполнено воздухом, что и происходит на самом деле. Заметим, что ледокол расталкивает лед и создает себе свободное пространство в воде, а быстроходное судно расталкивает воду и создает себе свободное пространство... в воздухе.

А теперь можно применить моделирование по координатам «Размерность - Время — Стоимость» из раздела 18.2 Модели «Фантограмма» и «Было — Стало». Сокращая описание, приведем только один результат моделирования: в пределе «узкий корпус» означает «нулевой» или «отсутствующий» корпус! Иными словами, подводная часть корпуса (именно она испытывает тормозящее действие воды) должна иметь «нулевую высоту» или, что то же самое, не находиться в воде! В таком предельно обостренном виде физическое противоречие приведено на рис. 9.25,b.

А теперь для полноты учебного разбора примера вернемся к ТС и к возможности решения задачи с помощью А-Приемов.

В соответствии с ТС из А-Матрицы можно выбрать плюс-фактор «Улучшается скорость» (строка 22) и минус-фактор «Ухудшается мощность» (столбец 36). А-Матрица рекомендует следующие А-Приемы: 01 Изменение агрегатного состояния объекта, 05 Вынесение, 08 Периодическое действие, 30 Применение сильных окислителей.

Конструктивной интерпретации легче всего поддается А-Прием 05:

Отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство).

«Мешающий» корпус корабля вынесен из воды благодаря вынесенным из корпуса «нужным» элементам — подводным крыльям.

Пример 48. Солнечный дом. Обычно загородный лом строят так, чтобы побольше солнца попадало в окна большой комнаты для отдыха и сбора всех членов семьи или гостей. На другие стороны лома солнце может вовсе не попадать. Попробуйте изобрести решения для того, чтобы солнце могло попадать в любую комнату.

Предварительная Диагностика показывает следующее. Дом как техническая система ТС имеет главную полезную функцию MPF «защищать внутреннее пространство от внешних воздействий» и главную негативную функцию MNF (в данном случае) «отсутствие солнечного света в некоторых помещениях». Здесь предполагается, что солнечный свет попадает в дом через окна. Если в доме единственная комната, то солнце обязательно бывает в ней, даже если другие окна выходят на несолнечную сторону. Отсюда уже на папе Диагностики может появиться несколько очевидных идей (рис. 9.27): можно строить дом, в котором все комнаты вытянуты вдоль солнечной стороны (а), комнаты второго ряда имеют окна над крышей первого ряда (b), дом имеет форму кольца из однокомнатных секций с внутренним двориком (с). Вполне очевидны более сложные решения: на несолнечной стороне установить отражатели (d), сделать встроенные зеркальные световоды (е).

Выберем один из этих проектов в качестве прототипа для поиска новых идей. Пусть это будет решение «а». Его недостатком является неудобная однорядная планировка дома.

Редукция. Определим, прежде всего экторы и OZ этой системы (попробуйте отложить книгу в сторону и определить эти компоненты самостоятельно).

Укажем вначале нужную вспомогательную функцию дома «освещать комнаты (солнечным светом)». Тогда становится более ясно, что комнаты здесь являются рецепторами, а лом является системой-индуктором. Солнечный же свет может быть отнесен к системному окружению или к среде. Тогда OZ можно определить как совокупность комнат на несолнечной стороне. Но ТРИЗ установлено, что при наличии одинаковых объектов можно строить решение для одного объекта, а потом распространить это решение на все объекты (если,

конечно, учет свойств всех объектов вместе взятых не создает нового системного качества). Поэтому OZ уточним как комнату на несолнечной стороне.

Здесь имеет место острое физическое противоречие:

дом (через окна) хорошо освещает комнату (на солнечной стороне) и плохо освещает комнату (на несолнечной стороне)!

Заметим, что в этой OZ оперативное (конфликтное) время ОТ начинается сразу после фиксации положения дома на строительном участке. Рассмотрим ОТ точнее. До окончательной привязки плана дома к плану участка «дом», точнее. его проекцию, можно поворачивать так, чтобы выбрать оптимальную ориентацию, обеспечивающую наибольшее присутствие солнца в комнатах. После окончательной привязки дома возникает недостаток, который мы сделали центром внимания.

Внимание! Еще раз: до фиксации положения дома проблема отсутствует, а после фиксации — присутствует! Но ведь это — ответ в общем виде! Не должно быть фиксации положения дома! Иными словами, дом нужно динамизировать, сделать поворачивающимся, вроде сказочной избушки на курьих ножках!

На этап Трансформации остается, правда, немало острых проблем, из которых первоочередной является создание механизма вращения дома. Может быть, это будет огромный подшипник, или колеса? А может быть, дом будет плавающим, и тогда его и вовсе легко будет «крутить»?! Должен ли он крутиться как волчок в любом направлении, или достаточно обеспечить подвижность на небольшом секторе, например, в диапазоне 60—90°?

Мы не будем развивать решение дальше, тем более, что имеется ряд патентов с этой идеей. Наша учебная цель состояла в том, чтобы показать, что решение может появляться на разных этапах Мета-АРИЗ. Именно поэтому так важно последовательно и внимательно проходить все этапы один за другим!

Верификация. Возникают новые многочисленные проблемы, в частности, как должны быть устроены фундамент, системы подачи электричества и воды, система отвода сточных вод, спутниковая антенна, даже связь дома с гаражом. Но я не хочу лишать Вас удовольствия пофантазировать на эту тему. Она того стоит! И, может быть, Вы создадите еще несколько неожиданных идей!

Пример 49. Стена. Одна из фирм на Индустриальной Мессе в Ганновере. Германия, создала весьма удивительную стену вокруг своего стенда. Об этой стене можно было сказать, как о платье одной сказочной героини, у которой оно одновременно как бы было, и его как бы не было! Так и со стеной: она и была, и не была. На эту стену снаружи вполне четко проецировались реклам- но-информацинные фильмы, но входить на стенд лучше было через проход, где этой «стены» не было. Не торопитесь с угадыванием идеи! Используйте Мета-АРИЗ. А если Ваша догадка уже опередила мое предложение, то и в этом случае сделайте реинвентинг, пройдя достаточно подробно все этапы Мета-АРИЗ.

Действительно, проблема! Стена есть, и стены нет! Платье есть, и платья нет! Уж точно, что на такую проблему оптимист и пессимист посмотрят диаметрально противоположным образом! Как на бутылку, в которой напитком занято ровно 50 % объема. Оптимист, как известно, может заявить, что бутылка наполовину полна или даже, что она вообще почти полная, а пессимист скажет, что она наполовину пуста или, еще хуже, что она почти пустая! Но ближе к делу: у сказочной героини платье было из рыбацкой сети, а на стенде было иное решение! Стеклянная стена? Нет, так как это все же прочная и вполне традиционная конструкция типа витрины магазина. Давайте не будем гадать, а начнем проектировать стену, которой нет!

Диагностика. Сформулируем главную полезную функцию стены для стенда: отделять внутреннее пространство от внешнего. Традиционные вспомогательные функции: стена несущая (потолок или крышу), стена оптически прозрачная (стеклянная) или полупрозрачная, например, из переплетенных веток, из живых или искусственных растений и т. д. Это и есть обычные идеи из брейнсторминга. Идея, о которой Вы узнаете, также вполне доступна брейнстормингу, но мы попробуем прийти к ней через реинвентинг. Заладим вспомогательную функцию в виде переменной стены, то появляющейся, то исчезающей! Пусть через нее можно пройти, как, например, через неплотные изгороди из живых растений, но это сопряжено с немалыми неудобствами, особенно, если Вы находитесь на Индустрие Мессе в костюме для торжественных случаев.

Редукция. Построим физическое противоречие, используя несовместимые идеальные функциональные свойства: стена должна быть, чтобы посетители не попадали на стенд вне специального входа, и стены не должно быть, чтобы было видно все, что происходит на стенде, чтобы на стену можно было проецировать рекламные клипы, и чтобы она легко появлялась и исчезала.

Трансформация. В разделе 12. Модели для разрешения физических противоречий Вы найдете 4 фундаментальных способа: разделение несовместимых свойств в пространстве, во времени, в структуре и в веществе. В нашей постановке явно присутствуют все 4 аспекта — пространственный (стена есть — стены нет), временной (стена появляется, например, только на рабочее время), структурный (стена обладает какой-то переменной структурой, чтобы не противоречить двум первым аспектам) и вещественный (стена использует какой-то материал, по-видимому, недорогой и несложный в применении). В разделе 8.2. Ресурсы Вы найдете такую рекомендацию: использовать в первую очередь легко доступные и недорогие ресурсы. Это особенно важно для выбора материалов, чтобы они не оказались дорогими и дефицитными.

На выставке, как и во многих других местах, легко доступны воздух и вода. Воздух: надувать, что ли, эту стену? Но она будет непрозрачна, да и конструкция не выглядит простой! Вода? Остается только вода. А почему бы и нет?! Можно предложить как минимум две идеи: фонтаны и водопады по контуру стенда! На стенде была превосходно в эстетическом отношении реализована идея водопада: с 4-метровой высоты по контуру стенда, за исключением проходов, стекали тысячи тонких струек воды, попадая в узкую приемную щель в полу без брызг и лишнего шума. Рекламные цветные клипы на этой непрерывно движущейся стене выглядели не слишком ярко, но очень впечатляюще из-за контраста статики кадров с динамикой «экрана-стены».

Верификация. Может возникнуть вопрос о стоимости этой «стены». И об особенностях конкретной инженерной реализации. Ну что ж, и здесь тоже надо проявить изобретательность. И еще: хорошие идеи стоят того, чтобы за них платить! К тому же именно хорошие идеи и экономят немало денег. Об этом как раз следующий пример.

Пример 50. Градирня. В лаборатории Института тепло-массообмена Академии Наук Республики Беларусь в Минске проводились исследования различных аспектов эффективности, безопасности и экологичности атомных и тепловых электростанций. Градирня (рис. 9.28) служит для полного охлаждения воды, отработавшей в турбинах электростанции. Тепловой коэффициент полезного

действия современных испарительных градирен башенного типа составляет 25-40 %.

Повышение эффективности градирен существенно увеличивает коэффициент полезного действия всей электростанции и уменьшает вредное воздействие ее выбросов на окружающую среду.

Диагностика. В известных башнях эффективность снижена из-за того, что внутри башни образуются застойные вихревые зоны, являющиеся препятствиями (размером до 30 % поперечного сечения башни) для движения охлаждающего воздуха, поступающего снизу через сплошную воздухозаборную полосу по всему периметру основания башни. Причем, сильный ветер, который, казалось бы должен улучшать работу башни, залетая снизу с большей силой, напротив, создает еше большие пробки в башне! Как улучшить работу градирни?

Редукция. ФИМ была сформулирована в следующем виде: охлаждающий воздух в башне градирни сам создаст устойчивый, оптимальный по всему сечению башни, поток — без пробок! Прошу Вас снова обратить внимание на то обстоятельство, что «прицел» для ФИМ устанавливается на инструменте, рабочем органе градирни — на воздушном потоке внутри башни! ТРИЗ требует очень четко определять рабочий орган: не башня градирни охлаждает волу и выполняет MPF, а движущийся в башне снизу вверх воздух—индуктор!

Трансформация. На этот раз воспользуемся прямым просмотром А-Каталога, что также не слишком сложно. С поставленными целями так или иначе ассоциируются приемы № № 01, 04, 05, 07,12, 14, 19, 21, 22, 24, 29, 34, 39, 40! Выглядит многовато? Ничего, бывает и больше! Далее проводится интерпретация и ранжирование приемов относительно «близости» к ФИМ — здесь, конечно. требуются определенные навыки. В итоге получилась следующая картина:

1)Анализ цепочки ранжированных приемов начали с приема 21 Обратить вред в пользу: раз внешняя среда (сильный ветер; теплый во пух, плохо охлаждающий воду) негативно влияет на работу башни, то пусть этот вред сам себя устранит'. То есть хорошо было бы использовать какие-то бесплатные, даровые ресурсы среды, создающие сам поток охлаждающего воздуха;

2)Вторым приемом был выбран 29 Самообслуживание, воздушный поток должен сам преодолевать возникающие пробки, а еще лучше — препятствовать их возникновению! (К сожалению, пока не ясно, как это можно сделать, но от ФИМ — ни шага в сторону!);

3)Следующий подходящий прием — 04 Замена механической среды: перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных к меняющимся во времени, от неструктурированных к имеющим определенную структуру — «поле» воздуха нужно сделать сильным, уничтожающим пробки:

4)Прием 19 Переход в другое измерение: перейти от движения по линии к движению по плоскости или по трем координатам — раз поток не может предотвратить пробки при прямолинейном движении снизу вверх, то может быть его как-то закрутить в спираль, как в вентиляторе или в торна

до!? Вот она — ключевая идея!!! Действительно, обычный вихрь в природе очень устойчив именно потому, что закручен! Надо создать закрученный поток — торнадо! — внутри башни! Просматривается минус: что это за огромный вентилятор диаметром в десятки метров? Нужно какое-то иное инженерное решение.

5) Прием 07 разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга — здесь следует искать решение относительно изменения конструкции башни (???), ведь поток надо как-то сделать в виде устойчивого вихря.

Анализ других приемов опускаем для краткости, тем более, что для специалистов по тепломассопереносу, в том числе и в газовоздушной среде, уже на этой стадии анализа конструкционное решение оказалось делом несложной профессиональной техники: в воздухозаборной части по нижней окружности башни создаются специально рассчитанные воздухозаборные «окна», имеющие для раскрытия вертикальную ось вращения и раскрываемые на определенный оптимальный угол (рис. 9.29).

Верификация. Хорошее решение всегда сопровождается сверхэффектом, усилилось засасывание внешнего воздуха в башню с гораздо большего расстояния от башни и с большей высоты от основания башни, благодаря чему исчезли также небольшие застойные зоны и при входе в башню!

Благодаря этой конструкции внутри башни даже в безветренную погоду возникает устойчивый вихрь и отсутствуют пробки! А при сильном ветре эффективность работы башни только повышается!

При малых инвестициях в модернизацию даже действующих башен выигрыш в тепловой эффективности в среднем составляет за год 3—7 %, что весьма существенно!