Гусев / Методы научных исследований

мые воздействия превратились в действительные. Типовых задач, как и звеньев, четыре:

1-я типовая задача-построение структурного звена, обеспечивающего «излучение поля веществом»:

З1=В1→П

2-я типовая задача - построение структурного звена, обеспечивающего преобразование поля по программе (в том числе изменение интенсивности поля вплоть до его компенсации или устранения).

З2=П= = =>П

3-я типовая задача - построение структурного звена, обеспечивающего преобразование поля по виду (в том числе изменение количества видов полей на выходе)

З3=П1= = =>П2-преобразование с изменением количества полей на выходе П3

З3=П1= =:=>2-преобладание с изменением количества полей на выходе 6ПЗ

4-я типовая задача - построение структурного звена, обеспечивающего "восприятие" поля веществом:

З4=П→В

И тогда в решения типовых задач вводятся соответствующие элементарные структурные звенья. Так удается сделать, когда взаимодействие заданных полей и веществ допускается законами природы. Или когда применение нужного поля или вещества не запрещено ограничениями. В противном случае заданное вещество необходимо преобразовывать (например, если необходимо переместить кусок древесины с помощью магнитного поля). Эти преобразования выделили в четыре типовых структурных решения.

Решение Р1. Использование "хорошего" вещества:

-=>2В2 введение вещества вновь;

-Б1 =>2В22 -замена "плохого" вещества "хорошим".

211

Решение Р2. Видоизменение вещества путем дробления, его на части (Вплоть до мелкодисперсного состояния):

-В=> В- В - Выделение части вещества;

-В=> Ч - Переход к частицам вещества (мелкое дробление вещества).

Решение РЗ. Видоизменение вещества путём присоеди-

нения дополнительного вещества (добавки):

-B=> BB1 - Добавка и вещество образуют смесь;

-В=> В-В1 -Добавка присоединена как отдельный элемент.

Решение Р4. Видоизменение вещества путём воздействия на него: В=В=В'.

Таблица 8.3 Типовые структурные решения типовых задач

8.3.5. Метод решения изобретательских задач

Практическое значение теории решения изобретательских задач выражается в соответствующем методе или алгоритме (АРИЗ). Под АРИЗ понимается ряд формализованных процедур, обеспечивающих совершенствование технической

212

системы, путем применения законов развития ТС и методов разрешения возникающих противоречий.

Алгоритм решения включает следующие основные эта-

пы:

-постановка и анализ задачи;

-анализ модели задачи;

-определение идеального конечного результата и выявление физического противоречия;

-определение и применение вещественно-полевых ресурсов (ВПР);

-применение информационного фонда;

-изменение и/или замена задачи;

-анализ способа устранения физического противоре-

чия;

-применение полученного решения;

-анализ решения задачи и оценка результата.

8.3.5.1. Анализ задачи. В решении проблемы очень важно отвлечься от общепринятых терминов и определений, которые часто мешают увидеть суть задачи и заранее ограничивают пути ее решения. Необходимо записать условия минизадачи (без специальных терминов) по следующей форме:

- ТС для (указать назначение) включает (перечислить основные части системы). ТП1: (указать). ТП2: (указать). …. Необходимо при минимальных изменениях в системе

(указать результат, который должен быть получен); -выделить изделие и инструмент и записать конфлик-

тующую пару элементов: изделие и инструмент.

Изделием называют элемент, который по условиям задачи надо обрабатывать (изготовить, переместить, изменить, обнаружить и .т.д.).

Инструментом называют элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие. В частности, инструментом может быть часть окружающей среды.

213

Правило 1. Если инструмент по условиям задачи может иметь два состояния, надо указать оба состояния.

Правило 2. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов, достаточно взять одну пару;

- составить графические схемы технических противоречий (используя таблицу стандартных приемов).

1. Противодействие

4. Нерегулируемое (в частности, избыточное действие)

А действует на Б нерегулируемо (например постоянно), а нужно регулируемое действие (например переменное). Требуется сделать дейст-

АБ вие А на Б регулируемым (штрихпунктирная стрелка).

-выбрать из двух систем конфликта ("а" и "б") ту, которая обеспечивает осуществление главного производственного процесса (основной функции ТС, указанной в условиях задачи).Указать, что является главным производственным процессом;

214

-усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Правило 3. Большинство задач содержат конфликты типа "много элементов" и "мало элементов" ("сильный элемент" - "слабый элемент", и т.д.). Конфликты типа "мало элементов " при усилении надо приводить к одному виду - "ноль элементов" ("отсутствующий элемент");

-записать формулировку модели задачи, указав:

-конфликтующую пару;

-усиленную формулировку конфликта;

-что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить, улучшить, устранить, обеспечить и т.д.).

Примечание. После шага 1.6 следует обязательно вернуться к 1.1 и проверить логику построения модели задачи. При этом часто оказывается возможным уточнить выбранную схему конфликта, указав в ней икс-элементов, например, так:

Икс-элемент не обязательно должен оказаться какой-то новой вещественной частью системы. Икс-элемент- это некое изменение в . системе, некий "икс" вообще. Он может быть равен, например, изменению температуры или агрегатного состояния какой-то части системы или внешней среды;

-проверить возможность применения системы стандартов к решению модели задачи. Если задача не решена перейти ко второй части АРИЗ, если решение получено, можно перейти к седьмой части АРИЗ.

8.3.5.2.Анализ модели задачи. Цель второй части АРИЗ

-учет имеющихся ресурсов, которые можно использовать при решении задачи: ресурсов пространств, времени, веществ и полей:

-определить оперативную зону (03). Оперативная зонаэто пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи.

215

-определить оперативное время (0В). Оперативное время- это имеющиеся ресурсы времени; конфликтное время Т1

ивремя конфликта Т2, Конфликт (особенно быстротечный, кратковременный) иногда может быть устранен (предотвращен) в течение Т2.

-определить вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматриваемой системы, внешней среды и изделия. ВПР - это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бывают трех видов:

1. Внутрисистемные ВПР:

-ВПР инструменты;

-ВПР изделия.

2.Внешнесистемные ВПР:

-ВПР среды, специфической именно для данной зада-

чи;

-ВПР общие для любой внешней среды, "фондовые поля", например, гравитационное, магнитное поле земли.

3.Надсистемные ВПР;

-отходы построенной системы (если такая система доступна по условиям задачи);

-"копеечные" - очень дешевые построенные элементы, стоимостью которых можно пренебречь.

Как известно, изделие - неизменный элемент. Но иногда изделие может;

-изменяться само;

-допускать расходование (т.е. изменение) какой-то части, когда изделия в целом неограниченно много (например, вода в реке, ветер и т.д.);

-допускать переход в надсистему (кирпич не меняется, но меняется дом);

-допускается использование микроуровневых струк-

тур;

-допускать соединения с "ничем", т.е. с пустотой;

-допускать изменение на время;

Таким образом, изделие входит в ВПР лишь в тех случаях, когда его можно легко менять не меняй.

8.3.5.3. Определение идеально конечного результата и физического

216

противоречия. В результате применения этой части АРИЗ, должен быть сформулирован образ идеального решения физического противоречия, мешающего достижению ИКР. Идеальный конечный результат указывает направление на наиболее сильный ответ:

-записать формулировку ИКР: икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет (указать вредное действие) в течении ОВ в пределах О3, сохраняя способность инструмента совершать (указать полезное действие). Общее правило при формулировании ИКР: приобретение полезного качества (или устранение вредного) не должно сопровождаться ухудшением других качеств (как появлением вредного качества);

-усилить формулировку ИКР дополнительным требованием: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, необходимо использовать ВПР.

При работе с АРИЗ формулировки задач надо вести простыми нетехническими словами, избегая специальных терминов ( они увеличивают психологическую инерцию), использовать так называемое многоэкранное мышление (умение одновременно видеть изменения в надсистеме, - системе

иподсистеме);

-записать формулировку на макроуровне: О3 в течение ОВ должна (указать физическое макросостояние, например "быть горячей".), чтобы выполнить (указать противоположное, например "быть холодной"), чтобы выполнять (указать другое конфликтное действие иди требование).

-записать формулировку ФП на микроуровне: в О3 должны быть частицы вещества (указать их физическое состояние или действия), чтобы обеспечить (указать требуемое макросостоянне), и не должны быть такие частицы (или должны быть частицы с противоположным состоянием или действием), чтобы обеспечить (указать требуемое другое макросостояние).

При выполнении этого шага еще нет необходимости конкретизировать понятие "частицы" (частицы могут оказаться просто частицами вещества, частицами вещества в сочетании с каким-то полем или даже частицами поля);

217

- записать формулировку нового ИКР – ИКР-2: О3 (указать) в течение ОВ (указать противоположные физические макроили микросостояния);

- проверить возможности применения системы стандартов к решению физической задачи, сформулированной в виде ИКР-2. Если задача не решена, перейти к следующей части АРИЗ. Если задача решена, можно перейти к седьмой части АРИЗ.

8.3.5.4. Мобилизация и применение вещественно полевых ресурсов. Ранее были определены имеющие ВПР, которые можно использовать бесплатно. Данная часть АРИЗ включает планомерные операции по увеличению ресурсов: рассматриваются производные ВПР, получаемые почти бесплатно путем минимальных изменений имеющихся ВПР.

Правило 4. Каждый вид частиц, находясь в одном физическом состоянии, должен выполнять одну функцию. Если частицы А не справляются с действием 1 и 2, надо ввести частицы Б; пусть частицы А выполняют действия 1, а частицы Б – действия 2.

Правило 5. Введение частицы Б можно разделить на две группы:Б1 и Б2: Это позволяет "бесплатно" - за счет взаимодействия между уже имеющимися частицами Б - получить новое действие 3.

Правило 6. Распределение частицы на группы выгодно и в тех случаях, когда в системе должны быть только частицы А. Одну группу частиц А оставляют в прежнем состоянии, у другой группы меняют главный для данной задачи параметр.

Правило 7. Разделенные частицы после обработки должны стать неотличимыми друг от друга или от ранее имеющихся частиц. Примечание. Правила 4-7 относятся ко всем шагам к настоящей части АРИЗ:

-применить метод моделирования маленькими человечками (ММ). МетодММ состоит в том, что конфликтующие требования систематически представляют в виде условного рисунка, на котором действует большое число "маленьких человечков". Изображать В виде "маленьких человечков" следует только изменяемые части (инструмент, икс-элемент):

218

-используется метод ММ4 (моделирование "маленькими человечками"), построить схему конфликта;

-изменить схему "а" так, чтобы "маленькие человечки" действовали, не вызывая конфликта;

-перейти к технической схеме.

Метод ММ позволяет отчетливо увидеть идеальное действии ("что надо сделать") без физики ("как это сделать").

Моделирование "маленькими человечками" осуществляется с учетом законов развития ТС. Поэтому ММ нередко приводит к техническому решению задачи.

Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача сводится к определению способа получения этой системы, то может быть использован метод "шаг назад от ИКР".

Далее необходимо определить, решается ли задача применением смеси ресурсных веществ. При этом полезно перейти от двух «моновеществ» к неоднородному «бивеществу). Например, если моносиетема - лист, то полисистемаблокнот, а не один очень толстый лист;

- определить, решается ли задача заменой имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой?

Пустота - исключительно важный вещественный ресурс. Она всегда имеется в неограниченном количестве, предельно дешево, легко смешивается с имеющимся веществом, образуя, например, полые структуры, пену, пузырьки и т д.;

- определить, решается ли задача применением веществ, производных от ресурсных (или применением смеси этих производных с "пустотой"). Производные ресурсы вещества получают изменением агрегатного состояния имеющихся ресурсных веществ. Если, например, ресурсное вещество - жидкость, то производные - лед, пар Производными считаются и продукты разложения ресурсных веществ. Так, для воды - водород и кислород.

Правило 8. Если для решения задачи нужны частицы вещества (например, ионы) и непосредственное их получение возможно по условиям задачи, требуемые частицы надо получить разрушением вещества более высокого структурного уровня (например, молекул).

219

Суть правила 8: новое вещество можно получить обходным путем - разрушением более крупных структур ресурсных веществ или таких веществ, которые могут быть введены в систему.

Правило 9. Если для решения задачи нужны частицы вещества (например, мускулы) и невозможно получить их непосредственно или по правилу 8, требуемые частицы надо получать достройкой или объединением частиц более низкого уровня (например, ионов).

Суть правила 9: возможен и другой путь - достройка менее крупных структур.

Правило 10. Разрушать выгоднее "целые" частицы (молекулы, атомы) поскольку нецелые частицы (ионы) уже частично разрушены и сопротивляются дальнейшему разрушению, а достраивать, выгоднее нецелые частицы, стремящиеся

квосстановлению;

-определить, решается ли задача введением - вместо вещества электрического поля или взаимодействия двух электрических полей. Если использование ресурсных веществ недопустимо по условиям задачи, надо использовать электроны подвижные (ток) или неподвижные;

-определить, решается ли задача применением "поледобавки» - вещества отзывающегося на поле "(например, "магнитное поле - феррвещество", "ультрафиолет - люминофор" и

т.д.).

8.3.5.5. Применение информационного фонда. Во многих случаях четвертая часть АРИЗ приводит к решению задачи. Тогда можно переходить к седьмой части. Если же ответа нет, переходят к пятой части. Использование накопленного опыта в информационном фонде ТРИЗ существенно проясняет задачу и поиск решения производится в следующей последовательности:

- рассматривают возможность решения задачи (в формулировке ИКР-2 и с учетом ВПР, уточненных в четвертой части) по стандартам. Если задачу не удается решить в рамках имеющихся и производных вещественно-полевых ресурсов, то приходится вводить новые вещества и поля.

Большинство стандартов как раз и относится к технике введения добавок.

220