Орлов. Основы классической ТРИЗ

Физическое противоречие

Платформа S2 должна удерживать лист S1 для обеспечения главной полезной функции, и платформа S2 не должна удерживать лист S1 из-за отсутствия ресурсов (полей, сил).

Идеальный Функциональный Результат

Macro-FIM: Х-ресурс, не усложняя систему и не вызывая негативных эффектов, обеспечивает вместе с другими имеющимися ресурсами

[ надежное удержание верхнего листа (при глубоком вакууме)].

Дополнительное моделирование (рис. 19.5)

Построенная модель неполна, так как содержит только два вещества: S1 — рецептор и S2 — индуктор, а поле Fm полезного взаимодействия между ними отсутствует (!). При этом имеется вредное воздействие гравитационного поля Fg, которое оторвёт S1 от S2.

По таблице противоречий (рис. 19.4) можно извлечь ранжированное множество навигаторов: 03, 042, 052, 10, 13, 14, 18 и 19.

Тогда обобщенный «портрет» решения может иметь такое описание:

03 Дробление — разделить объект на независимые части;

04 Замена механической среды — с) перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных — к меняющимся во времени, от неструктурированных — к имеющим определенную структуру; d) использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами;

05 Вынесение — отделить от объекта «мешающую часть» («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство);

10 Копирование — а) вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии

13 Дешевая недолговечность вместо дорогой долговечности — заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью);

14 Использование пневмо — и гидроконструкций — вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные;

18 Посредник — а) использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие; b) на время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект;

19 Переход в другое измерение — b) использовать многоэтажную компоновку; наклонить объект или положить его «набок»; использовать обратную сторону данной площади.

Несколько решений может быть сформулировано на основе навигаторов 10, 13, 18 и 19. При этом общая идея состоит в том, чтобы использовать копию листа в качестве посредника, который держит лист по всей его верхней поверхности, а сам плотно прижат к нижней поверхности верхней платформы.

Другие решения могут быть сформулированы на основе навигаторов 05 и 14: продолжить использовать вакуум для удержания листа.

Решение физического противоречия в общем виде

В этом случае необходимо найти и применить подходящий физико-техниче- ский эффект для получения поля Fm (рис. 19.5, b), создающего достаточное усилие для удержания листа под верхней платформой в условиях вакуума.

Идеи технических решений

В соответствии с рассмотренными моделями может быть получено немало тезнических решений. Рассмотрим некоторые из них.

Верхний лист удерживается прижатым к верхней платформе при условии, что давление Р1 < Р2 на определенную величину, где Р2 — остаточное давление в вакуумной камере.

Идея 02. Клей

Верхний лист удерживается с помощью клея S3. Клей может быть временно нанесен до поступления листа в камеру или выделяться из капилляров на верхней платформе. Клей может быть нанесен не по всей поверхности.

Идея 05. Адгезивные ферромагнитные контуры в «пустых», технологических зонах под листом между экранами

Спорный вариант «идеального» решения: ферромагнитные частицы добавляются в эпоксидный клей S3. Проблема состоит в нарушении требуемых свойств слоя эпоксидного клея.

Специальная пластина-посредник с управляемыми электромагнитами S1' прикрепляется к верхнему листу на основе адгезии. В нижней платформе имеются электромагниты S2, которые создают поле такой же полярности, что и верхние электромагниты. Благодаря этому, возникает эффект левитации, то есть верхний лист висит над нижним листом.

После создания вакуума параметры токов электромагнитов изменяются так, чтобы верхний лист аккуратно опустился на нижний. Затем с помощью изменения полярности тока и магнитного поля одной из групп магнитов осуществляется прессование листов непосредственно в вакууме.

ВЕРИФИКАЦИЯ

Экономический эффект от создания новой конструкции без применения электростатического способа составляет около 800 000 долларов США на одну машину. Экономический эффект от сокращения энергопотребления86 оценивается дополнительно в миллион долларов в течение от 3 до 5 лет.

Пример 127. Ортопедическое изобретение(87)FITBONE® Общее описание проблемы

Известны разнообразные конструкции для удержания в правильном положении и постепенного удлинения кости после тяжелой травмы. Некоторые из таких конструкций относительно сложны, а их применение создает неудобства и болевые ощущения для пациента. Проблема является очень сложной, имеющей историю в несколько десятилетий. Можно ли улучшить некоторые из таких конструкций?

Рассмотрим реинвентинг усовершенствования одного из ортопедических устройств (рис. 19.12), созданных по методу Г.А. Илизарова (88). Для создания FITBONE изобретатель доктор Т. Байер успешно применил ТРИЗ и МАИ.

ДИАГНОСТИКА

Исходная конструкция «держателя» состоит из стержней, связанных в единое целое с помощью сборных колец. Вся конструкция может постепенно увеличиваться по длине при постепенном изменении длины стержней.

Разрывы в кости, полученные при травме, заполняются фрагментами кости, взятыми у самого пациента и подготовленными специальным образом.

Одной из проблем применения этой конструкции является трудоемкость ее «настройки», что может иметь следствием появление ошибок в форме восстанавливаемой кости.

Еще одной проблемой является наличие многочисленных открытых ранок от спиц, проходящих сквозь кожу до кости. Это может иметь следствием попадание в ранки инфекций.

Наконец, эта конструкция ограничивает подвижность пациента и причиняет значительные болевые ощущения.

РЕДУКЦИЯ Оперативная зона и ресурсы

OZ: кость. ОТ: время удержания и растяжения. Индуктор и рецептор

Индуктор — стержни и спицы растягивающей конструкции. Рецептор — кость.

8 7 Торговая марка, рисунки и исходные материалы принадлежат компании Wittenstein intens AG .

8 8 Академик Гавриил Абрамович Илизаров (1921 — 1992) — выдающийся ортопед и деятель медицины

Полное описание проблемы связано с выявлением и формулированием многих противоречий. В учебных целях приведем только некоторые из них. После этого возможно применение метода CICO.

Идеальный Функциональный Результат

Macro-FIM: Х-ресурс, не вносящий нежелательных эффектов и не создающий усложнения системы, обеспечивает вместе с другими имеющимися ресурсами получение:

[правильная форма кости (с уменьшением боли, ограничения движения и помех для сна)].

ТРАНСФОРМАЦИЯ

Нетрудно видеть, что доминирующим здесь является ресурс пространства. Рассмотрим первый раздел Каталога фундаментальных трансформаций со специализированными А-Навигаторами (Приложение 7).

Анализ навигаторов и формирование идей могут быть сделаны в следующем виде.

Всоответствии с навигатором 05 было бы целесообразно внести Х-ресурс как можно ближе к кости (внести в оперативную зону!).

Всоответствии с навигатором 10 возможно применить какой-то Х-ресурс наподобие самой восстанавливаемой кости (?).

Навигатор 19 может быть интерпретирован как рекомендация рассмотреть не только внешние поверхности кости, но и внутренние (дополнительное оперативное пространство! Но разве это возможно?).

После рассмотрения навигатора 19 навигатор 34 Матрешка уже не выглядит странным и совершенно непригодным для развития новой конструкции. Действительно, возможен ли такой Х-ресурс, который обеспечил бы растяжение кости ... изнутри самой кости (!?).

Аналогично можно рассуждать при рассмотрении навигаторов из результирующего кластера по методу СIСО. Тогда обобщенный «портрет» будущего решения может быть описан по «фрагментам» и «проекциям» в следующем виде:

04 Замена механической среды — Да! Нужно использовать электрические, магнитные или электромагнитные поля для управления новым Х-ресурсом в оперативной зоне около или внутри (!?) кости;

07 Динамизация — Да! Нужно в любом случае сделать параметры Х-ресурса (индуктора) и кости (рецептора) изменяемыми и управляемыми для согласовать оптимального увеличения длины кости при растягивании!

08 Периодическое действие — Интересно! Возможно, нужно перейти от непрерывного воздействия к периодическому (импульсному), чтобы создать небольшие удлинения кости без значительных болевых ощущений?

17 Применение композиционных материалов — Да, в любом случае нужно обеспечить совместимость материалов с тканями и костью;

31 Применение пористых материалов — Интересно! Это выглядит как рекомендация дополнительно применить пористые элементы (вставки, оболочки и т. п.) для фиксации Х-ресурса снаружи или внутри кости;

34 Матрешка — Действительно, а почему бы и нет, в конце концов! Почему бы не быть Х-ресурсу конструкцией внутри кости!

Примем во внимание, что и после анализа таблицы на рис. 19.15 навигатор 34 Матрешка выглядел вполне обещающе.

Вместе с навигаторами 04, 07 и 31 идея разместить конструкцию внутри кости выглядит перспективно!

Главная итоговая идея (рис. 19.16): реализовать растягивающее устройство в виде специального управляемого стержня (обозначенного на рисунке как FITBONE®), вставленного в кость и увеличивающегося по длине с помощью встроенного микро-мотора и миниатюрной трансмиссии.

ВЕРИФИКАЦИЯ

Оба вида противоречий — техническое и физическое — устранены. Конструкция обеспечивает надежное, легко контролируемое и управляемое растяжение и поддержание правильной формы кости.

Сильный сверх-эффект: метод намного безболезненней.

Изобретатели сообщают, что обеспечивается рост кости примерно на 1 мм в сутки. Через небольшое время пациент начинает нормально спать, умываться и даже работать.

Конечно, в реальности все происходит не так просто, как в учебном примере. Но наша задача состояла в том, чтобы воспроизвести и показать шаги по созданию реального изобретения с помощью ТРИЗ и при движении по этапам Мета-Алгоритма Изобретения.

Кроме этого, автор должен напомнить, что для решения проблем большой сложности, особенно таких, как в последнем примере, наряду с ТРИЗ безусловно необходимы специальные знания. Так, при решении проблем первого примера автор опирался на поддержку со стороны специалистов компании, производящей упомянутые машины для сборки жидкокристаллических экранов. А при решении второй проблемы изобретатели и инженеры-биомехани- ки работали совместно с врачами — специалистами в хирургии и протезировании.

49.«Увидеть» невидимое. Вспомните, каким образом врач в рентгенкабинете настраивает рентгенаппарат, чтобы получить снимок только нужной области тела. Ведь чувствительная пленка находится в закрытой коробке, устанавливаемой к тому же за пластмассовой доской, на которой, впрочем, также нанесена вспомогательная разметка для грубого позиционирования тела относительно невидимой пленки. Какие приемы применены здесь?

50.Допустить «невозможное». Предположим, что геокосмический индустри-

1000 км. Между кольцом и Землей курсирует КТС. Можно допустить, что в космосе функционируют несколько индустриальных колец и несколько КТС (попробуйте нарисовать эти ситуации). Вопросы:

1) Можно ли установить промежуточное кольцо между существующими кольцами при старте КТС с Земли?

2)Можно ли опустить промежуточное КТС на Землю?

3)Как можно осуществлять обмен веществом и энергией между Землей и ближайшим индустриальным кольцом при наличии нескольких промежуточных КТС?

4)Как могут обмениваться соседние и несоседние индустриальные кольца веществом и энергией на основе КТС или иными способами?

5)Может ли быть КТС или индустриальное кольцо запущено или переведено на полярную орбиту (движение в плоскости, перпендикулярной по отношению к плоскости экватора и проходящей через Северный и Южный полюсы)?

6)Какие проблемы обеспечения технической надежности, безопасности и живучести КТС и индустриальных колец нужно решить?

51.Понять «непостижимое». Известно, что винтовую лестницу строили, чтобы сэкономить место в доме или, например, в башне храма или замка. Она обычно крутая и относительно узкая. На ней трудно разминуться, если кто-то поднимается, а кто-то спускается. Можно ли удвоить пропускную способность винтовой лестницы, не меняя диаметра сооружения?

52.Достойные цели. Хотите ли Вы и сможете ли решить следующие проблемы:

52.1.Обеспечить Землю чистыми продуктами питания.

52.2.Обеспечить Землю чистыми видами энергии.

52.3.Выравнивание уровня жизни на планете и установление глобальных принципов развития и прогресса.

52.4.Обеспечить защищенность людей от асоциально-направленного информационного влияния (особенно, скрытого и медленно действующего) через средства массовой информации: радио, телевидение, пресса, кино, аудио- и видеопродукция, литература и т. д.

52.5.Обеспечить безопасность автомобильного транспорта.

52.6.Обеспечить безопасность полетов авилайнеров.

52.7.Исключить открытый или скрытый захват власти в регионе или над планетой асоциальными элементами.

52.8.Устранение терроризма или защита от терроризма — в школах, общественных местах, на уровне региона или государства.

52.9.Устранение всех или наиболее опасных видов преступности.

52.10.Устранение наркомании.

52.11.Устранение никотиновой зависимости.