АРИЗ-85-В

Алгоритм решения изобретательских задач. Учебник

Владимир Петров

Олег Абрамов

© Владимир Петров, 2018

© Олег Абрамов, 2018

ISBN 978-5-4496-0191-9

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Владимир Петров, Олег Абрамов

АРИЗ-85-В. Алгоритм решения изобретательских задач. Учебник. Под общей ред. В. Петрова. 2018

Эта книга представляет собой впервые созданный учебник по АРИЗ-85-В.

Книга состоит из двух частей: учебника и задачника, выполненных в виде отдельных томов.

Учебник посвящен изучению АРИЗ-85-В, последнего из АРИЗ, созданных Генрихом Альтшуллером.

Задачник нацелен на получение навыков в решении изобретательских задач с помощью АРИЗ-85-В.

В учебнике помимо теории проводится анализ 17 задач по

АРИЗ-85-В, а в задачнике приведены условия 20 задач, и в приложении — авторский разбор этих задач по АРИЗ-85-В.

Книги рассчитаны на широкий круг читателей и будут полезны студентам, аспирантам и преподавателям университетов, интересующимся ТРИЗ, и будут особенно полезны тем, кто хочет быстро получать новые оригинальные идеи.

Список сокращений

АРИЗ — алгоритм решения изобретательских задач;

АП — административное противоречие;

А. с. — авторское свидетельство (документ, утверждающий авторское право на изобретение. Выдавался в СССР);

БД — база данных;

В — вещество;

ВПР — вещественно-полевые ресурсы;

ГПП — главный производственный процесс;

ГФ — главная функция;

ДР — другие решения;

ДТП — дорожно-транспортное происшествие

ЗРТС — законы развития технических систем;

И — инструмент;

ИН — измененная надсистема;

ИС — изобретательская ситуация;

ИКР — идеальный конечный результат;

ИМС — интегральная микросхема;

ИР — идея решения;

ИФ — информационный фонд;

КП — конфликтующая пара;

КР — корректировка решения;

КС — компоненты системы;

ЛПР — лицо, принимающее решение;

М — модель задачи;

МЗ — мини-задача;

ММЧ — моделирование маленькими человечками;

НПр — неправильное выполнение шагов;

НЦПР — неформальная цепочка принятия решения;

НЭ — нежелательный эффект;

О — объект (изделие);

ОВ — оперативное время;

ОЗ — оперативная зона;

ОП — оперативный параметр;

ОР — оценка решения (рис. 1, 30—33);

ОУ — операционный усилитель;

ОФ — основная функция;

ОХР — оценка хода решения;

П — поле;

ПА — прямая аналогия;

ПЗ — подзадача;

ПКД — проблема, как она дана;

ПКП — проблема, как она понята;

ПН — применение системы по-новому;

Пр — правильное выполнение шагов;

ПЭ — положительный эффект;

Р — решение задачи;

РИ — развитие идеи;

РВС — размер — время — стоимость;

РТВ — развитие творческого воображения;

С — свойство системы;

СА — символическая аналогия;

СИ — состояние инструмента;

СК — состояние конфликта;

СМ — структурная модель;

СР — структурное решение;

ТП — техническое противоречие;

ТРИЗ — теория решения изобретательских задач;

ТС — техническая система;

УК — усиленный конфликт;

УОФ — уточненная основная функция системы;

УФК — усиленная формулировка конфликта;

Ф — фантазия (см. Метод золотой рыбки);

ФА — фантастическая аналогия;

УИКР — усиление формулировки ИКР-1;

ФН — формальная новизна;

ФП — физическое противоречие;

ФР — физическое решение;

ХР — ход решения задачи;

X-эл-т — икс-элемент.

Благодарности

Я премного благодарен Генриху Альтшуллеру, автору теории решения изобретательских задач — ТРИЗ, моему учителю, коллеге и другу, за то, что он создал эту увлекательную теорию. Признателен ему за незабываемое время, проведенное вместе с ним, и за то, что он изменил мою жизнь, сделав ее разнообразнее и интереснее. Некоторые из материалов этой книги обсуждались с Генрихом Альтшуллером.

Хочу выразить глубокую благодарность за ценные замечания и предложения при работе над этой книгой моему коллеге и другу Борису Голдовскому (Нижний Новгород, Россия), Мастеру ТРИЗ, Генеральному конструктору подводной техники, Лауреату премии Правительства РФ в области науки и техники, почетному судостроителю, ветерану-подводнику.

Владимир Петров

Введение

АРИЗ — комплексная программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических систем и предназначенная для анализа и решения изобретательских задач.

Г. С. Альтшуллер[1]

1. Учебные материалы АРИЗ-85-В

Материалы состоят из двух книг: учебника и задачника.

В учебнике дается теоретический материал по АРИЗ-85-В[2], а в задачнике[3] приведены условия 20 задач и в приложении — авторский разбор этих задач по АРИЗ-85-В.

2. Содержание учебника

Перед вами, дорогой читатель, книга: «АРИЗ-85-В (Алгоритм решения изобретательских задач)». Учебник.

Данный учебник ставит задачу дать навыки в решении нестандартных задач с помощью АРИЗ-85-В.

Книга содержит введение, 13 глав, заключение, список литературы и приложения.

Введение описывает предназначение, структуру книги и краткое описание предыдущих книг.

Глава 1 излагает основные понятия АРИЗ.

Глава 2 представляет Структуру АРИЗ-85-В.

Главы 3—11 описывают 1—9 части АРИЗ-85-В.

Глава 12 посвящена практике АРИЗ-85-В.

Глава 13 — самостоятельная работа

В заключении приведены рекомендации по эффективному использованию инструментов ТРИЗ, по совершенствованию знаний, умений и отработке навыков применения ТРИЗ, а также по развитию изобретательского мышления.

В приложениях представлен разбор задач, а также списки примеров, задач, иллюстраций, таблиц и формул.

Учебник написан в последовательности, в которой рекомендуется осваивать АРИЗ.

Теоретическая часть иллюстрируется большим количеством примеров, задач и графического материала (более 200 примеров и задач и около 200 иллюстраций). В конце каждой главы приводятся задания для самостоятельной работы.

Книга предназначена для широкой публики. Она также может быть полезна студентам, аспирантам, преподавателям университетов, инженерам, изобретателям, ученым и людям, решающим творческие задачи.

Желаю успехов, ДОРОГОЙ ЧИТАТЕЛЬ!

Глава 1. Основные понятия АРИЗ

Изобретательская ситуация — это описание системы или ситуации с указанием цели или недостатков (нежелательных эффектов — НЭ). Часто такое описание обладает неопределенностью формулировки. Одна изобретательская ситуация, как правило, содержит несколько разных изобретательских задач. Это могут быть макси-задачи или мини-задачи.

При этом ситуация может переводиться как в максимальную (макси-), так и в минимальную (мини-) задачи.

Макси-задача — это задача, требующая создания принципиально новой технической системы (ТС), например, замены ее физического принципа функционирования для определенной цели. Такая задача решается изменением надсистемы.

У мини-задачи другая цель: необходимо сохранить существующую ТС, но обеспечить недостающее полезное действие или убрать имеющееся вредное свойство с минимальными изменениями.

Мини-задачу получают из изобретательской ситуации, вводя ограничения: все остается без изменений или упрощается, но при этом появляется требуемое действие (свойство) или исчезает вредное действие (свойство).

В АРИЗ используется только понятие мини-задачи.

Понятия противоречий и ИКР были рассмотрены в учебниках, вышедшем ранее[4], а также учебниках первого и второго уровней.

Кратко напомним их.

АДМИНИСТРАТИВНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (АП) — это противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения.

Его достаточно легко выявить. Оно часто задается администрацией или заказчиком и формулируется в виде: «Надо выполнить то-то, а как — неизвестно». «Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить или нужно устранить такой-то недостаток, но неизвестно, как», «Имеется брак в производстве изделий, а причина его неизвестна» и т. д. Это самое поверхностное противоречие.

Таким образом, АП выражается в виде:

— нежелательного эффекта (НЭ) — что-то плохо;

— требуемого улучшения — необходимо создать что-то новое, но неизвестно, каким образом.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ТП) — это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы.

ТП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других.

Оно представляет собой причину возникновения административного противоречия (АП), углубляя его. В глубине одного АП часто лежит несколько ТП.

Как правило, улучшая одни характеристики объекта, мы резко ухудшаем другие. Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать.

Техническое противоречие возникает в результате диспропорции развития различных частей или параметров системы. При значительных количественных изменениях одной из частей (параметров) системы и резком «отставании» другой ее части или нескольких частей возникает ситуация, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими.

ФИЗИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ФП) — это предъявление диаметрально противоположных требований к физическим свойствам определенной части технической системы.

ФП позволяет определить причины, породившие техническое противоречие, т. е. является дальнейшим его углублением. Уточнение (углубление) противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины.

Для человека, не знакомого с ТРИЗ, формулировка ФП звучит непривычно и даже дико — некоторая часть системы должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть холодной и горячей, подвижной и неподвижной, длинной и короткой, гибкой и жесткой, электропроводной и неэлектропроводной, быть и не быть и т. д.

Одно из свойств удовлетворяет одному из конфликтующих параметров ТП, а другое свойство удовлетворяет другому параметру.

ИДЕАЛЬНЫЙ КОНЕЧНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ (ИКР) — это решение, к которому следует стремиться при решении задачи. Близость полученного решения к идеальному определяет уровень и качество решения.

Основные свойства ИКР:

1. Улучшить плохой параметр, не ухудшая хороший.

2. Улучшить параметры, не усложняя систему.

3. Улучшить параметры, не вызывая вредных действий.

4. Улучшить параметры в нужный момент.

5. Улучшить параметры в нужном месте.

6. Все действия должны выполняться самостоятельно.

Теперь ознакомимся с другими понятиями АРИЗ, такими, например, как модель задачи, конфликтующая пара, изделие, инструмент, оперативные параметры и т. д.

Основная линия решения задачи по АРИЗ характеризуется тем, что неопределенность, имеющая место в изначальной изобретательской ситуации, когда зачастую не ясно даже, какую часть рассматриваемой системы необходимо анализировать, уменьшается постепенно, шаг за шагом.

В АРИЗ имеются следующие рекомендации.

В первую очередь необходимо выявить конфликт в технической системе (ТС), который формулируется в виде технического противоречия.

Конфликт может быть между частями ТС или ее свойствами. Иногда возникает «межранговый» конфликт: системы с надсистемой или системы с подсистемой.

Конфликт проявляется при взаимодействии не менее двух элементов, которые называются конфликтующей парой.

КОНФЛИКТУЮЩАЯ ПАРА — это два элемента, две системы, между которыми происходит конфликт, приводящий к нежелательному эффекту. В изобретательской ситуации, как правило, кроется одна или несколько конфликтующих пар и ряд технических противоречий (ТП). Выбор одной пары и одного ТП соответствует переходу от изобретательской ситуации к задаче. Конфликтующая пара вместе с ТП образует модель задачи.

МОДЕЛЬ ЗАДАЧИ — это мысленная, условная схема задачи, отражающая структуру конфликта в системе. Один из элементов конфликтующей пары является главным объектом рассмотрения, и его называют изделием или объектом, а второй элемент — инструментом.

ИЗДЕЛИЕ — это элемент ТС, который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного воздействия, обнаружить, проконтролировать, измерить и т. д.). К изделию можно отнести обрабатываемый элемент, у которого измеряют параметры; обнаруживаемое электромагнитное поле и т. п. В задачах на обнаружение и измерение изделием может оказаться элемент, являющийся по своей основной (рабочей) функции инструментом.

Например, сигнал, воздействующий на элемент аппаратуры, обычно является инструментом, но при его измерении он является изделием; резец токарного станка обычно является инструментом, но при его измерении он является изделием.

ИНСТРУМЕНТ — это элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (сигнал, а не блок, который вырабатывает этот сигнал; одна операция в алгоритме, а не весь алгоритм; резец, а не весь токарный станок; паяющий стержень (жало), а не паяльник; волна припоя при пайке волной; раскаленный газ в газовой горелке; пучок электронов или лазерный луч при электронно-лучевой или лазерной сварке). В частности, инструментом может быть окружающая среда, например климатические воздействия на изделие: влага, туман, температура, давление. Иногда инструментом могут являться стандартные детали, используемые для сборки изделия: крепежные изделия, функциональные модули, интегральные микросхемы (ИМС) и другие части для создания аппаратуры.

Рассмотрим еще одно понятие АРИЗ — ОПЕРАТИВНЫЙ ПАРАМЕТР (ОП).

Оперативные параметры системы — параметры, которые следует изменить (или которые легче всего меняются) для решения задачи.

Такими параметрами могут быть части системы, физические величины, экономические, эстетические, эксплуатационные и пр.

Наиболее часто в качестве таких параметров используются оперативная зона и оперативное время.

ОПЕРАТИВНАЯ ЗОНА (ОЗ) — это пространство, в котором происходит конфликт. Она может рассматриваться широко, включая в себя полностью изделие и инструмент, часть надсистемы и окружающей среды, более узко — включая только конфликтующую пару, или совсем узко — включая только место взаимодействия инструмента с изделием. Целесообразность выбора широкой или узкой ОЗ определяется при решении конкретной задачи.

В выборе широкой или узкой ОЗ имеется свое противоречие. Если зона выбрана очень узкой, то это может привести к самой точной формулировке физического противоречия, если ОЗ выбрана правильно. С другой стороны, если ОЗ выбрана неправильно, это может привести к уходу от основного противоречия или к не учету других важных противоречий… Если ОЗ выбрана очень широкой, то мы можем обнаружить куст противоречий, но при этом можем не выявить главного из них и не сформулируем его точно.

На первых этапах обучения целесообразно выбирать более широкую ОЗ, а затем в процессе решения и уточнения задачи ее постепенно сужать. Возможно, для этого придется решать задачу несколько раз, но зато не будет упущено главное противоречие, и будут выявлены сопутствующие трудности. Обязательными элементами ОЗ должны быть изделие и инструмент.

ОПЕРАТИВНОЕ ВРЕМЯ (ОВ) — это время, в течение которого совершается конфликтующее действие. Для разрешения конфликта может быть использовано как время до возникновения конфликта (предварительная подготовка), так и время после того, как конфликт произошел (исправление конфликта). Всегда лучше использовать время до конфликта, тогда конфликт не возникнет, и не нужно будет тратить время и средства на его устранение.

На этом мы закончим рассмотрение основных понятий АРИЗ. Остальные его особенности будут изложены по ходу рассмотрения структуры АРИЗ.

Глава 2. Структура АРИЗ-85-В

2.1. Общие сведения

АРИЗ — пошаговая последовательность выполнения шагов для анализа и решения изобретательских задач. Первая модификация появилась в 1956 г. (АРИЗ-56) [1]. Имелись модификации АРИЗ-61 [2], АРИЗ-63 [3], АРИЗ-64 [4], АРИЗ-68 [5], АРИЗ-71 [6], АРИЗ-77 [7], [8], АРИЗ-82, АРИЗ-85-В [9] — [11]. Последние модификации АРИЗ включали три основных компонента: программу, информационное обеспечение и методы управления психологическими факторами.

1. Программа АРИЗ представляет собой последовательность операций по выявлению и разрешению противоречий (см. основную линию АРИЗ), анализу исходной ситуации и выбору задачи для решения, синтезу решения, анализу полученных решений и выбору наилучшего из них, развитию полученных решений, накоплению наилучших решений и обобщению этого материала для улучшения способа решения других задач. Структура программы и правила ее выполнения базируются на законах и закономерностях развития техники.

2. Информационное обеспечение АРИЗ питается из информационного фонда, который включает систему стандартов на решение изобретательских задач; технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности геометрические); приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.

3. Методы управления психологическими факторами необходимы в связи с тем, что программа АРИЗ предназначена не для компьютера и задачи решаются не автоматически, а человеком. Поэтому у решателя часто возникает психологическая инерция, которой необходимо управлять. Кроме того, эти методы позволяют развить творческое воображение, необходимое для решения сложных изобретательских задач.

Рассмотрим структуру АРИЗ-85-В. Текст алгоритма снабжен комплексом правил, пояснений и примеров, которые хотя и увеличивают объем методики, но зато упрощают ее использование.

Все вспомогательные комментарии и правила нужны лишь при освоении алгоритма, а впоследствии (после освоения) становятся почти ненужными.

АРИЗ-85-В содержит 9 частей:

1. Анализ задачи.

2. Анализ модели задачи.

3. Определение ИКР и ФП.

4. Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов.

5. Применение информационного фонда.

6. Изменение и/или замена задачи.

7. Анализ способа устранения ФП.

8. Применение полученного ответа.

9. Анализ хода решения.

Текст АРИЗ-85-В опубликован на сайте Официального Фонда Г. С. Альтшуллера [10], а структурная схема представлена на рис. 1

Рис. 1. Структурная схема АРИЗ-85-В

На Рис. 1 обозначено:

1—9 — части АРИЗ:

2.2. Первая часть

Прежде чем приступить к решению задачи по АРИЗ, целесообразно ее сформулировать. Это необходимо сделать в связи с тем, что чаще всего изобретателю предоставляется не задача, а достаточно туманная изобретательская ситуация (ИС), которая, как правило, содержит несколько АП (1):

Где

ИС — изобретательская ситуация;

АП — административное противоречие.

Выбор задачи из изобретательской ситуации сводится практически к выбору административного противоречия.

Цель первой части АРИЗ — перейти от АП к модели (М) задачи, представляющей собой два элемента системы (конфликтующую пару — изделие и инструмент) и ТП, возникающее между ними.

АРИЗ свойственно постепенное сужение анализируемой области в системе. Вначале рассматривается изобретательская ситуация со многими элементами и конфликтами. Из всех элементов выбирают только два — конфликтующую пару, а затем переходят от пары элементов к одному, который и исследуется на следующих шагах АРИЗ.

В конце первой части модель представляют в вепольном виде и преобразуют эту модель в соответствии с тенденциями развития вепольных систем, используя стандарты на решение изобретательских задач. Иногда это приводит к решению задачи и тогда рекомендуется проверить решение — перейти к седьмой части (на Рис. 1 это показано стрелкой внизу).

Однако даже если полученное решение представляется удовлетворительным, желательно продолжить решение задачи по АРИЗ и перейти ко второй части. При этом возможно получить еще лучшие решения.

2.3. Вторая часть

Во второй части АРИЗ в модели задачи (М) предельно сужают область исследования, определяя ОП: ОЗ, ОВ и вещественно-полевые ресурсы (ВПР) — это один из важных видов ресурсов.

2.4. Третья часть

В третьей части АРИЗ определяют ИКР и ФП. Формулируя ФП, необходимо следить за выполнением логики АРИЗ, если она не соблюдена, то следует вернуться к первой части и скорректировать модель задачи (это показано стрелкой обратной связи на схеме Рис. 1 вверху). Кроме того, осуществляют попытку получить структурное решение (СР), используя стандарты на решение изобретательских задач. Если решение найдено, то его проверяют, переходя к седьмой части (показано стрелкой внизу на рис. 1) и продолжают решение, начиная с четвертой части.

2.5. Четвертая часть

В четвертой части мобилизуют и применяют ВПР, выявленные на второй части. Использование ВПР позволяет получить лучшее решение.

До использования ВПР осуществляют моделирование маленькими человечками (ММЧ) и делают «Шаг назад от ИКР».

2.6. Пятая часть

Пятая часть АРИЗ предназначена для разрешения ФП. Для этой цели используется информационный фонд (стандарты на решение изобретательских задач, задачи-аналоги, технологические эффекты, приемы). Если решение найдено, то переходят к седьмой части и проверяют его, а затем продолжают решение по 6—9 частям.

2.7. Шестая часть

Основная цель шестой части АРИЗ — переход от физического решения к техническому. Для этого необходимо сформулировать технический способ осуществления физического решения, разработать конструктивное воплощение и технологическую реализацию. Если решение не получено, то рекомендуется вернуться к первой части (на рис. 1 это показано в виде петли обратной связи), заново сформулировать ТП и решать задачу. Если и в этом случае решение не получено, то снова формулируют модель задачи, выбрав другое АП. При необходимости такое возвращение совершают несколько раз с последующим переходом к надсистеме (системе более высокого ранга).

2.8. Седьмая часть

В седьмой части алгоритма осуществляется анализ полученного решения и определение его пригодности для конкретных производственных условий, т. е. проводится оценка решения (ОР). Один из приемов оценки решения — это сравнение его с ИКР. Степень близости полученного решения к ИКР определяет качество полученного решения.

В результате оценки решения могут возникнуть две ситуации: полученное решение приемлемо или неприемлемо (удовлетворяет или не удовлетворяет требованиям ИКР и задачедателя).

В первом случае идею решения развивают с помощью восьмой части и оценивают ход решения в девятой части АРИЗ.

Когда решение по каким-то причинам не устраивает, то целесообразно вернуться к первой части (петля обратной связи на рис. 1, показанная штрихпунктирной линией) и сформулировать другую модель задачи.

Если решение годится, то следует проверить (по патентным данным) его формальную новизну, а также выявить и записать подзадачи, возникающие при технической разработке полученной идеи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные подзадачи. Это так называемые вторичные задачи.

После этого развивают идею решения и оценивают ход решения в соответствии с восьмой и девятой частями АРИЗ.

2.9. Восьмая часть

В восьмой части АРИЗ идея решения развивается по трем направлениям.

I. Первое направление. Первоначально определяется соответствие полученного решения надсистеме рассматриваемой ТС. Такое соответствие зависит от уровня полученного решения:

1. Принципиально новое — «пионерское» решение (например, изобретение самолета, радио, лазера, компьютера и т. п.).

— Такие решения, как правило, требуют изменить надсистему.

2. Не принципиально новое — «не пионерское».

— Если решение «не пионерское», то оно подстраивается под систему и её надсистему. Прежде всего следует выяснить взаимосвязи разработанной ТС с другими системами, надсистемой и внешней средой и обеспечить такой процесс их взаимодействия, чтобы не вызывать взаимных отрицательных явлений. Это осуществляется в соответствии с ЗРТС, например, согласованием параметров, форм, связей, веществ и полей вновь создаваемой системы с надсистемой и окружающей средой. Кроме того, осуществляется согласование процессов по времени, в частности согласование ритмики работы.

Если при этом выявляются какие-то недостатки, то они устраняются. Часто устранение этих недостатков является новой задачей (вторичной задачей), которая тоже может быть решена по АРИЗ.

После этого решение дорабатывается конструктивно, технологически, разрабатываются мероприятия по использованию полученного решения.

II. Второе направление — это развитие идеи решения, использование полученного решения по новому назначению — для выполнения других функций, для других систем.

III. Третье направление — применение полученной идеи решения для решения других задач. Так появляются новые стандарты на решение изобретательских задач.

Таким образом, на выходе восьмой части мы получаем развитие идеи (РИ) и дополнительные решения (ДР).

2.10. Девятая часть

Цели девятой части — совершенствование навыков пользования АРИЗ и усовершенствование самого АРИЗ. Такая операция проводится путем сопоставления идеального хода решения задачи по всем шагам АРИЗ с реальным ходом ее решения.

Тем самым производится оценка хода решения задачи.

После получения решения достаточно легко представить идеальный ход решения, ибо «с вершины» полученного решения легче увидеть наиболее быстрый, легкий и точный путь, который ведет к этому решению. При сравнивании реального решения с идеальным легче обнаружить просчеты и неточности, допущенные при решении. Следует тщательно разобраться в причинах этих ошибок, запомнить их и учесть при решении других задач. За счет такого анализа совершенствуется методика решения, значительно эффективнее и быстрее происходит ее освоение.

Иногда ошибки совершаются из-за несовершенства самого АРИЗ. Такие ошибки собираются и систематизируются, чтобы устранить недостатки АРИЗ, которые привели к этим ошибкам. Так постепенно совершенствуется АРИЗ.

Рассмотрим подробно каждую часть АРИЗ.

Глава 3. Часть 1. Анализ задачи

3.1. Основные понятия и структура первой части АРИЗ

Цель этой части перейти от исходной ситуации «ИС» к модели «М» задачи. Таким образом, первая часть преобразует туманную (расплывчатую) ситуацию «ИС» в четко построенную и предельно простую модель задачи «М», что изображено на рис. 2.

Рис. 2. Функция 1-й части АРИЗ-85-В

На рис. 2 обозначено:

1 — номер части АРИЗ-85-В;

ИС — изобретательская задача;

М — модель задачи.

Исходная ИС, как правило, содержит несколько АП (1):

Где

ИС — изобретательская ситуация;

АП — административное противоречие.

Выбор задачи из изобретательской ситуации сводится практически к оставлению одного административного противоречия (АП). Этот процесс рассматривался в разделе «Выбор задачи» в предыдущих АРИЗ и отсутствует в АРИЗ-85-В.

В первой части АРИЗ-85-В осуществляется переход от АП к ТП. Схематически это изображено на рис. 3.

Рис. 3. Функция 1-й части АРИЗ-85-В

На рис. 3 обозначено:

1 — номер части АРИЗ-85-В;

АП — изобретательская задача или административное противоречие;

ТП — техническое противоречие.

Что же представляет собой модель задачи? Она, как и любая модель, должна представлять основную суть задачи.

Модель задачи (М) это совокупность КП и ТП. Для наглядности представим модель задачи в виде условного выражения (2):

Где

М — модель задачи;

КП — конфликтующая пара;

ТП — техническое противоречие.

В свою очередь, КП состоит из изделия или объекта (О) и инструмента (И). Представим это в виде (3):

Где

КП — конфликтующая пара;

О — объект (изделие);

И — инструмент.

Элементы конфликтующей пары могут быть сдвоены, например, действие одного инструмента наплавлено на два объекта (или две части объекта), или объект обрабатывается сразу двумя инструментами (или разными частями инструмента).

Детальная технология выявления модели задачи описана в тексте АРИЗ-85-В. Общая последовательность показана на рис. 4. Она следующая:

— на шаге 1.1 из административного противоречия (АП) формулируется мини-задача (МЗ);

— на шаге 1.2 выявляют конфликтующую пару (КП);

— на шаге 1.3 определяют техническое противоречие (ТП);

— на шаге 1.4 выбирают состояние конфликта (СК);

— на шаге 1.5 усиливают конфликт (УК);

— на шаге 1.6 вводится икс-элемент и формулируют модель задачи (М);

— на шаге 1.7 строят структурную (вепольную) модель задачи (СМ) и применяют стандарты.

Рис. 4. Анализ задачи

На рис. 4 обозначено:

1.1‒1.7 — шаги 1-й части АРИЗ-85-В:

Необычность решения задач по АРИЗ заключается в усилении конфликта, а не в его сглаживании. Это осуществляется для того, чтобы у решателя не появился соблазн поиска компромисса, т. е. чтобы он не поступился определенными качествами конфликтующих требований. Усиление конфликта приводит к выявлению более глубоких причин, породивших техническое противоречие.

Для АРИЗ свойственно постепенное сужение анализируемой области (области рассмотрения) в системе. Вначале рассматривается изобретательская ситуация с различными направлениями решения. Далее выбирается одно направление и формулируется административное противоречие (АП) со многими элементами и конфликтами. Затем из всех элементов отбирают только два элемента — конфликтующую пару, с двумя состояниями инструмента. Дальнейшее сужение области рассмотрения происходит за счет выбора одного состояния инструмента, реализующего главную полезную функцию, и перехода от пары элементов к одному, который и будет в дальнейшем исследоваться. Заранее этот элемент не известен, поэтому его принято называть икс-элемент. В результате решения икс-элемент может быть чем угодно, каким-то изменением в системе, не только вещественным, но и полевым. Например, изменение давления, температуры, электрических параметров, агрегатного состояния, сигнала или изменение данных и т. п.

Следует отметить, что после выбора одного из двух состояний инструмента второе его состояние исключается из дальнейшего рассмотрения. «Вцепившись» в одно состояние инструмента, необходимо в процессе решения задачи добиться, чтобы при этом состоянии инструмента появилось положительное свойство, присущее другому его состоянию.

Часто бывает полезно после решения задачи вернуться к рассмотрению другого состояния инструмента и еще раз осуществить анализ по шагам АРИЗ.

Рассмотрим каждый шаг первой части по отдельности

3.2. Формулировка мини-задачи

На шаге 1.1 формулируется мини-задача.

Напомним, что основная цель при решении мини-задачи — не изменять существующую техническую систему (или сделать минимальные изменения). Она должна оставаться практически без изменений или упроститься, но лишиться недостатков (должен быть устранен нежелательный эффект) или в системе должно появиться новое необходимое (требуемое) свойство.

Таким образом, при решении мини-задачи мы вводим дополнительные требования: результат должен быть получен «без ничего». Тем самым происходит обострение конфликта и заранее отсекаются пути, ведущие к компромиссным решениям.

Формулировать мини-задачу следует без специальных терминов, чтобы избавиться от психологической инерции, навязанной этими терминами. Термины относятся к любым частям системы. Они навязывают применение традиционных технологий, характерных для данного объекта (термина).

Рекомендуется любой термин заменять более общим понятием, объектом, выполняющим более общую функцию (п. 1.3.1).

В мини-задаче (шаг 1.1) формулируются:

1.1.1. Назначение и основная функция системы.

1.1.2. Состав системы (перечень основных элементов системы).

1.1.3. Нежелательный эффект (недостатки системы).

1.1.4. Ожидаемый результат (результат, который должен быть получен при минимальных изменениях в системе).

В перечне элементов следует указать не только технические части, но и природные, взаимодействующие с техническими.

Структурная схема шага 1.1 показана на рис. 5.

Рис. 5. Шаг 1.1 первой части АРИЗ-85-В

На Рис. 5 обозначено:

1.1.1—1.1.4 — это подшаги шага 1.1. Формулировка мини-задачи:

Рассмотрим формулировку мини-задачи на примере.

Рассмотрим формулировку мини-задачи на примере.

Задача 1. Газопровод

В магистральных газопроводах возникают пожары.

Как не допустить распространения огня?

Формулировка задачи в таком виде представляет собой изобретательскую ситуацию. Эта задача может быть решена, используя многие направления:

— создать устройство, которое предотвращало бы распространение огня в газопроводе;

— разработать систему тушения огня;

— другие направления.

Чтобы перейти от изобретательской ситуации к задаче, необходимо выбрать одно из направлений, а затем сформулировать конкретное административное противоречие (АП) и уточнить условия задачи.

Выберем первое направление — предотвращение распространения огня. Для этого рассмотрим одну из существующих технологий предотвращения распространения огня в магистральных газопроводах с помощью огнепреградителя.

Огнепреградители представляют собой поперечные керамические вставки с отверстиями. Такие вставки частично предотвращают распространение огня, но затрудняют прохождение газа по трубопроводу. Как уменьшить сопротивление потоку газа?

Это формулировка задачи.

Практически сейчас сформулировано АП в виде нежелательного эффекта — затруднение прохождения газа.

Теперь сформулируем мини-задачу, которая рассматривается на шаге 1.1 АРИЗ-85-В.

1.1. Записать условие мини-задачи (без специальных терминов).

Огнепреградитель — специальный термин. В дальнейшем будем его называть преградитель.

1.1.1. Основная функция системы.

Для газопровода основная функция — проводить газ (двигать газ).

Для преградителя — предотвращение распространения огня (остановка огня).

1.1.2. Состав системы.

Труба, газ, преградитель, пламя.

1.1.3. Нежелательный эффект.

Преградитель затрудняет прохождение газа.

1.1.4. Ожидаемый результат.

Необходимо при минимальных изменениях в системе сделать так, чтобы преградитель не затруднял прохождение газа.

3.3. Определение конфликтующей пары

Перейдем к рассмотрению шага 1.2, на котором формулируется конфликтующая пара.

Из определения конфликтующей пары следует, что необходимо указать изделие и инструмент.

Рассмотрим требования к выбору конфликтующей пары.

Требование 1. Пара должна состоять из изделия и инструмента.

Требование 2. Должна рассматриваться пара, в которой элементы выполняют полезную функцию (желаемый результат) и имеют связанные с этим нежелательные эффекты.

Требование 3. Исходя из закона увеличения степени идеальности системы, в конфликтующую пару должны входить изделие и та часть инструмента, которая непосредственно обрабатывает изделие. Инструмент тем идеальнее, чем его меньше.

Бывают случаи, когда трудно однозначно выбрать инструмент, особенно если приходится выбирать из нескольких. В этих случаях для выбора конфликтующей пары следует построить таблицу взаимодействий элементов, своего рода «турнирную» таблицу (табл. 1).

Таблица 1. Таблица взаимодействия элементов

Можно воспользоваться и другим методом.

Из состава системы постепенно мысленно убирают по одному элементу, считая при этом, что все остальные связи остались.

Если при этом конфликт исчез, то такой элемент является одним из компонентов конфликтующей пары. Так постепенно перебирают все элементы.

В конфликте могут участвовать и более двух элементов, например два инструмента или сдвоенный инструмент. Возможны случаи сдвоенных изделий.

Например, даны два разных инструмента, которые должны одновременно действовать на изделие, причем один инструмент мешает другому. Или даны два изделия, которые должны воспринимать действия одного и того же инструмента: одно изделие мешает другому или инструмент на одно изделие действует хорошо, а на другое — плохо.

Рассмотрим правила.

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.

Для инструмента желательно указать два предельных состояния (мало — много, сильный — слабый, проводник — диэлектрик, дешевый — дорогой, быстро — медленно и пр.). Если указать второе состояние инструмента затруднительно, то или специально выдумывается второе предельное состояние, или задача решается только с одним состоянием инструмента. Выявление двух предельных состояний инструмента позволяет глубже разобраться в задаче, глубже ее обострить.

Структурная схема шага 1.2 показана на рис. 6.

Рис. 6. Шаг 1.2 первой части АРИЗ-85-В

На рис. 6 обозначено:

1.2.1—1.2.3 — подшаги шага 1.2. Формулировка конфликтующей пары:

Продолжим разбор задачи 1 о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

1.2. Сформулировать конфликтующую пару.

Для определения конфликтующей пары составим таблицу взаимодействия элементов системы (табл. 2). Основными элементами системы являются: труба, газ, преградитель, пламя.

Помните, что конфликтующая пара должна обязательно содержать элемент, выполняющий главную функцию системы.

У нас система для предотвращения огня в трубопроводе. Элемент, который это делает, — преградитель. Он преграждает огонь. Значит одну конфликтующею пару мы определили: преградитель — пламя. Отметим его знаком «+» в таблице.

Перейдем к рассмотрению других взаимодействий.

Труба формирует поток газа и делает это хорошо, поэтому между трубой и газом нет конфликта, поэтому в таблице мы поставим знак «‒». И вообще у нас задача связана с преградителем, а не с трубой, поэтому конфликт между трубой и пламенем мы не будем рассматривать (шаг 1.1.3).

Труба хорошо удерживает преградитель, поэтому между ними тоже нет конфликта, да и задача не о закреплении преградителя в трубе (шаг 1.1.3).

Пламя нагревает трубу, поэтому между трубой и пламенем имеется конфликт. В таблице мы поставим знак «+».

Преградитель мешает свободному прохождению газа — это конфликт, и в таблице мы поставит знак «+».

Пламя сжигает газ — это конфликт, и в таблице мы поставит знак «+».

Таблица 2. Таблица взаимосвязей элементов

Из табл. 2 видно, что имеются конфликты между:

1. трубой и пламенем (пламя нагревает трубу);

2. газом и преградителем (преградитель мешает свободному прохождению газа);

3. газом и пламенем (пламя сжигает газ);

4. преградителем и пламенем (преградитель задерживает пламя).

Наша задача связана с преградителем, поэтому конфликт между трубой и пламенем мы не будем рассматривать (шаг 1.1.3). То же самое относится к паре «газ‒пламя». Поэтому в таблице следует скорректировать взаимосвязи труба‒пламя и газ‒пламя. Исправим «+» на «‒».

Новая таблица будет выглядеть так (табл. 3).

Таблица 3. Скорректированная таблица взаимосвязей элементов

Итак, остались конфликтующие пары: газ‒преградитель и преградитель—пламя.

Главным элементом в данной системе является газ — именно для его передачи и создан газопровод. Поэтому газ является изделием.

Тогда преградитель и пламя являются инструментами. Так ли это? Давайте разберемся.

Инструмент должен обрабатывать изделие. Что в данном случае «обрабатывает» газ?

Преградитель не пропускает свободно газ (затрудняет его прохождение), т. е. является инструментом для газа — отрицательное свойство. Однако преградитель и не пропускает пламя. Значит пламя тоже изделие, «обрабатываемое» инструментом преградителем — положительное свойство.

Итак, в данной задаче два изделия — газ и огонь, и один инструмент — преградитель.

Теперь перейдем к описанию подшагов шага 1.2.

1.2.1. Изделие — газ (Г), огонь (О).

1.2.2. Инструмент — преградитель (П).

На следующем подшаге нам нужно выбрать два предельных состояния инструмента.

Преградитель может быть с большими и малыми отверстиями.

1.2.3. Состояния (действия) инструмента — преградителя (П).

1.2.3.1. Одно предельное состояние — преградитель с большими отверстиями (П>).

1.2.3.2. Противоположное предельное состояние — преградитель с малыми отверстиями (П <).

3.4. Формулировка технического противоречия

На шаге 1.3 — формулируют техническое противоречие (ТП).

Техническое противоречие формулируется для каждого предельного состояния инструмента.

Записывают одно состояние элемента системы с объяснением того, что при этом хорошо, а что — плохо. Затем точно так же записывают противоположное состояние этого же элемента. Для наглядности и уточнения словесной формулировки делается условное графическое представление (схема) конфликта для каждого из состояний инструмента, изображенная на рис. 7.

Рис. 7. Графическое представление технического противоречия (ТП)

Если они не соответствуют друг другу, то корректируется или словесная формулировка, или ее графическое представление.

Схемы типичных конфликтов приведены в тексте АРИЗ-85В [10].

Желательно, чтобы формулировки технических противоречий для противоположных состояний были обратными, т. е. положительное действие в одном состоянии (например, 1) должно быть отрицательным (нежелательным эффектом) в другом (например, нежелательный эффект 2) и наоборот.

Кроме того, необходимо проверить соответствие конфликтующей пары и технического противоречия. Если его нет, необходимо вернуться к шагу 1.2 (на Рис. 8 это показано в виде петли обратной связи) и скорректировать конфликтующую пару или техническое противоречие.

Рис. 8. Шаг 1.3 первой части АРИЗ-85-В

На рис. 8 обозначено:

1.2 — шаг первой части АРИЗ-85-В;

1.3.1—1.3.3 — это подшаги шага 1.3. Определение ТП:

Перейдем к рассмотрению задачи 1 о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

1.3. Формулировка технического противоречия (ТП)

1.3.1. ТП1. Состояние 1, соответствующее 1.2.3.1 — преградитель с большими отверстиями (П>):

1.3.1.1. Словесная формулировка ТП1.

Преградитель с большими отверстиями свободно пропускает газ, но не задерживает огонь.

1.3.1.2. Графическое представление ТП1.

1.3.1.3. Проверить соответствие графической формулировки словесной.

«Прочитаем» по графическому представлению формулировку ТП1.

П> — означает «преградитель с большими отверстиями».

Над прямой стрелкой (указывающей полезное действие) написано «свободно пропускает».

Под волнистой стрелкой (указывающей нежелательное действие или эффект) написано «не задерживает».

Итак, получается: «Преградитель с большими отверстиями свободно пропускает газ, но задерживает огонь».

Полное соответствие графической формулировки словесной.

1.3.2. ТП2. Состояние 2, соответствующее 1.2.3.2, преградитель с малыми отверстиями (П <):

1.3.2.1. Словесная формулировка ТП2.

Преградитель с малыми отверстиями задерживает огонь, но затрудняет прохождение газа.

1.3.2.2. Графическое представление ТП2.

1.3.2.3. Проверить соответствие графической формулировки словесной.

Проверка аналогична описанному в 1.3.1.3. Полное соответствие.

1.3.3. Проверка правильности выполнения шагов 1.3.1—1.3.2.

В данных формулировках полное соответствие так как мы тщательно выбрали конфликтующую пару.

Представим, что на шаге 1.2 конфликтующая пара была бы огонь‒ преградитель или преградитель‒газ, тогда на данном шаге пришлось бы скорректировать конфликтующую пару.

Такие возвраты необходимы для точной формулировки противоречий и выявления первопричин.

Иногда в условиях задачи дано только изделие, инструмента нет, поэтому нет явного ТП. В этих случаях ТП получают, условно рассматривая два состояния (изделия), хотя одно из них заведомо недопустимо.

Задача 2. Наблюдение микрочастиц

Как наблюдать невооруженным глазом микрочастицы, взвешенные в образце оптически чистой жидкости, если эти частицы настолько малы, что свет обтекает их?

ТП_1: Если частицы малы, жидкость остается оптически чистой, но частицы невозможно наблюдать невооруженным глазом.

ТП_2: Если частицы большие, они хорошо наблюдаемы, но жидкость перестает быть оптически чистой, а это недопустимо.

Условия задачи, казалось бы, заведомо исключают рассмотрение ТП_2: изделие менять нельзя!

Действительно, в дальнейшем мы будем рассматривать ТП_1, но ТП_2 даст дополнительные требования к изделию: маленькие частицы, оставаясь маленькими, должны стать большими.

3.5. Выбор конфликтующей пары

Перейдем к рассмотрению шага 1.4 — выбора конфликтующей пары. На этом шаге мы выбираем ту из конфликтующих пар, которая лучше позволяет выполнить основную функцию системы, указанную на шаге 1.1.1.

Технология выбора достаточно проста:

1.4.1. Уточнить основную функцию системы, указанную на 1.1.1.

Процесс анализа задачи на шагах 1.1‒1.3 может уточнить задачу или показать ее с другой стороны, и возникнет необходимость в незначительном (но, может быть, существенном) уточнении основной функции.

Принципиальное изменение основной функции, как правило, приводит к постановке новой задачи. Поэтому в первую очередь рекомендуется довести анализ первоначально поставленной задачи до конца, а потом перейти к решению вновь поставленной.

1.4.2. Выбрать из технических противоречий (ТП_1 и ТП_2), описанных на шаге 1.3, вид ТП, соответствующий уточненной основной функции.

1.4.3. Уточнить состояние инструмента в выбранной конфликтующей паре.

После того как решение задачи доведено до конца, целесообразно выбрать другое состояние инструмента и еще раз провести анализ задачи с этим состоянием инструмента. Не исключено, что мы можем получить другое решение.

Структурная схема шага 1.4 первой части АРИЗ-85-В показана на рис. 9.

Рис. 9. Шаг 1.4 первой части АРИЗ-85-В

На рис. 9 обозначено:

1.4.1—1.4.3 — подшаги шага 1.4. Выбор конфликта:

Перейдем к рассмотрению задачи 1 о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

1.4. Выбор конфликтующей пары.

1.4.1. Основная функция.

Вернемся к шагу 1.1.1 и посмотрим, как там описана основная функция системы. В данной задаче описаны две основные функции. В подобных случаях следует идти по двум направлениям. Могут быть получены два принципиальных решения или одно, удовлетворяющее сразу двум направлениям. Хотя чисто формально можно говорить только о главной функции газопровода — пропускать газ.

а) Для работы газопровода важно, чтобы газ проходил свободно, без препятствий.

б) Для нормальной работы преградителя — предотвращение распространения огня.

В дальнейшем будем идти по двум направлениям.

1.4.2. Выбрать из описанных на 1.3 вид ТП, соответствующий 1.4.1.

а) газ проходит без препятствий в ТП1 (формально мы должны выбрать это ТП);

б) огонь не распространяется в ТП2.

1.4.3. Состояние инструмента.

а) отверстия большие (П>) — формально мы должны выбрать это состояние;

б) отверстия малые (П <).

3.6. Усиление конфликта

На шаге 1.5 усиливают конфликт. Наиболее часто это делают путем устремления состояния инструмента к пределу и, соответственно, усиливая противоположные действия.

Усиление должно быть таким, чтобы гарантировать 100% выполнения полезного действия. Этим, как правило, мы добиваемся и 100% нежелательного эффекта. Такое состояние и называется усиленным (предельным) конфликтом.

Правило 3. Часто задачи 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»).

Теперь мы знаем, каким образом можно добиться максимума полезного действия. Далее мы будем выявлять возможность устранения нежелательного эффекта.

Этот шаг необходим и для снятия психологической инерции.

Обычно мы ищем компромисс. «Чуть-чуть улучшим одно, немного ухудшим другое…». Поэтому появляется желание сгладить противоречие, сформулированное на шаге 1.4. В таком случае мы снова приходим к исходной ситуации. Чтобы не сбиваться с логики АРИЗ и не возвращаться назад, мы еще больше усиливаем конфликт, доходя до его предельного состояния.

Этот шаг схематически представлен на рис. 10.

Рис. 10. Шаг 1.5 первой части АРИЗ-85-В

На рис. 10 обозначено:

1.5 — шаг первой части АРИЗ-85-В;

КП — конфликтующая пара;

УК — усиленный конфликт.

Перейдем к рассмотрению задачи 1 о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

а) Отверстия в преградителе очень большие — равны внутреннему диаметру трубы — преградитель отсутствует.

б) Отверстия в преградителе очень маленькие — в пределе равны нулю — преградитель сплошная стена (без отверстий).

3.7. Формулировка модели задачи

Переходим к рассмотрению шага 1.6, на котором формулируется модель задачи. Для этого:

1.6.1. Уточняют конфликтующую пару для состояния, выбранного на шаге 1.5.

1.6.2. Составляют усиленную формулировку конфликта.

1.6.3. Вводится икс-элемент, который должен не допустить (или устранить) нежелательный эффект и сохранить полезное действие инструмента (или не мешать ему).

Следует задать вопрос: Что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что он должен устранить, улучшить, обеспечить и т. д.)?

Икс-элемент может впоследствии представлять собой что угодно — какой-то механизм, часть имеющихся элементов в системе или надсистеме, внешнюю среду, физическое, химическое или математическое превращение, и т. д.

Икс-элемент — это воображаемый абстрактный искомый элемент, помогающий устранить нежелательный эффект.

Следует отметить, что икс-элемент не должен заменять инструмент. Он должен только не мешать инструменту осуществлять полезное действие. Таким образом, к икс-элементу предъявляются два требования:

1. Устранить нежелательный эффект.

2. Не мешать инструменту выполнять полезное действие.

На дальнейших шагах необходимо выявить свойства, которыми должен обладать икс-элемент.

После выполнения шага 1.6 следует снова вернуться к шагу 1.1 (на Рис. 11 это показано в виде петли обратной связи) и проверить, соблюдается ли логика АРИЗ для построения модели задачи. Такой возврат позволит уточнить все шаги и сформулировать модель задачи более точно.

Рис. 11. Шаг 1.6 первой части АРИЗ-85-В

На рис. 11 обозначено:

1.6.1‒1.6.3 — подшаги шага 1.6. Выбор конфликта:

Перейдем к рассмотрению задачи 1 о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

1.6. Записать формулировку модели задачи.

1.6.1. Конфликтующая пара

а) Газ, огонь и преградитель с очень большими отверстиями (отсутствующий преградитель);

б) Газ, огонь и преградитель с очень маленькими отверстиями (сплошная стенка).

1.6.2. Усиленная формулировка конфликта

а) Преградитель с очень большими отверстиями (отсутствующий преградитель П>>) совсем не мешает прохождению газа, но совсем не задерживает огонь.

б) Преградитель с очень маленькими отверстиями (сплошная стенка П <<) совсем не пропускает огонь, но не пропускает и газ.

1.6.3. Функции Х-элемента.

а) Икс-элемент не пропускает (задерживает) огонь, не мешая прохождению газа.

б) Икс-элемент позволяет газу свободно проходить, не мешая преградителю в виде сплошной стенки задерживать огонь.

3.8. Представление вепольной модели

Рассмотрим последний шаг в первой части АРИЗ.

На шаге 1.7 составляется структурная (вепольная) модель задачи и проверяется возможность применения системы стандартов.

Модель представляют в виде вепольной структуры, используя закономерности развития веполей и систему стандартов, преобразуют эту модель и получают решение.

Таким образом, проводится первоначальный вепольный анализ существующей системы, в результате которого может быть получено решение.

Если задача не решена, перейти ко второй части АРИЗ. Если задача решена, можно перейти к седьмой части АРИЗ (рис. 12), хотя и в этом случае рекомендуется продолжить анализ со второй части — возможно получение других решений.

Рис. 12. Шаг 1.7 первой части АРИЗ-85-В

На рис. 12 обозначено:

1.7 — шаг 1.7 первой части АРИЗ-85-В;

2 и 3 — номера частей АРИЗ-85-В;

М — модель задач;

СМ — структурная модель;

СР — структурное решение.

Вернемся к рассмотрению задачи 1 о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

1.7. Применение вепольного анализа.

Изобразим для начала полную вепольную схему (4).

а) Преградителя нет

Где:

В_1 — газ;

В_2 — преградитель (отсутствующий);

П_1 — давление газа, создающее поток;

П_2 — огонь.

Давление (П_1) перемещает газ (В_1) — хорошее действие (прямая стрелка). Отсутствующий преградитель (В_2) не мешает газу (В_1) свободно проходить — хорошее действие (прямая стрелка). Отсутствующий преградитель (В_2) не задерживает огонь (П_2) — вредная связь, обозначенная волнистой стрелкой.

В данном веполе В_1 и П_1 не несут эвристической нагрузки, поэтому их нет смысла рассматривать.

Преобразуем веполь. Теперь вепольная структура будет иметь вид (5)

Где

В_2 — преградитель (отсутствующий) — преградитель с очень большими отверстиями;

П_2 — огонь.

Отсутствующий преградитель (В_2) не задерживает огонь (П_2) — вредная связь (волнистая стрелка).

Система невепольная — ее необходимо достроить до веполя (6).

Где:

В_2 — преградитель (отсутствующий) — преградитель с очень большими отверстиями;

П_2 — огонь;

В_3 — введенное вещество, задерживающее огонь (икс-элемент).

Икс-элемент (В_3) задерживает огонь (П_2) — хорошее действие (прямая стрелка). Между икс-элементом (В_3) и преградителем (В_2) пока не понятно, какая связь — прямая линия (нет действия, поэтому нет стрелки).

Может быть представлена и другая вепольная структура (7).

Где:

В_2 — преградитель (отсутствующий) — преградитель с очень большими отверстиями;

П_2 — огонь;

В_1 — газ.

Огонь (П_2) сжигает газ (В_1) — вредная связь (волнистая стрелка).

Необходимо ввести еще одно поле П_3 (8).

Где:

В_2 — преградитель (отсутствующий) — преградитель с очень большими отверстиями;

П_2 — огонь;

В_1 — газ;

П_3— поле, задерживающее огонь (икс-элемент).

б) Преградитель сплошной (9).

Где

В_1 — газ;

В_2 — преградитель (стенка);

П_1 — давление газа, создающее поток;

П_2 — огонь.

Сплошной преградитель (В_2) не пропускает газ (В_1) — вредная связь (волнистая стрелка). Сплошной преградитель (В_2) задерживает огонь (П_2) — хорошее действие (прямая стрелка). В данном веполе огонь (П_2) не несет эвристической нагрузки, поэтому его нет смысла рассматривать. Вепольная структура будет иметь вид (10).

Где

В_1 — газ;

В_2 — преградитель (стенка);

П_1 — давление газа, создающее поток.

Приведем возможные вепольные преобразования

Необходимо ввести еще одно вещество В_3 (11).

Где

В_1 — газ;

В_2 — преградитель (стенка);

П_1 — давление газа, создающее поток;

В_3 — вещество, которое должно способствовать прохождению газа (икс — элемент).

Это новое вещество может быть модификацией уже имеющихся веществ В_1 и В_2 (12).

Где

В_1 — газ;

В_2 — преградитель (стенка);

П_1 — давление газа, создающее поток;

В_3 — вещество, которое должно способствовать прохождению газа (икс-элемент), которое может быть сделано или из В_1 (газа) или из В_2 (преградителя) или из их модификаций (В_1», В_2»). Очевидно, что идеальнее В_3 сделать из газа.

Глава 4. ЧАСТЬ 2. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ЗАДАЧИ

4.1. Основные понятия и структура второй части АРИЗ

Цель второй части АРИЗ — выявить имеющиеся в системе ресурсы, которые можно использовать для решения задачи. В этой части определяют оперативные параметры, рассматривая ОЗ икс-элемента, ОВ и часть вещественно-полевые ресурсы (ВПР), находящихся в оперативной зоне. Среди этих ресурсов могут быть любые из оперативных параметров.

Вещественно-полевые ресурсы — это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бывают внутренние (внутрисистемные), внешние (внешнесистемные) и надсистемы (надсистемные). Выявление вещественно-полевых ресурсов удобно систематизировать с помощью таблицы (табл. 4).

Таблица 4. Выявление вещественно-полевых (ВПР) ресурсов

При решении мини-задачи в первую очередь желательно использовать внутренние ВПР. При развитии полученной идеи и при прогнозировании развития систем (макси-задачи), необходимо максимально использовать все виды ресурсов (п. 7).

Особо следует обратить внимание на ресурсы изделия. Как мы уже отмечали раньше, изделие — неизменяемый элемент. Изделие действительно нецелесообразно изменять при решении мини-задачи. Иногда изделие может:

— изменяться само;

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

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

— допускать использование микроуровневых структур;

— допускать соединение с «ничем», т. е. с пустотой;

— допускать изменение на время.

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

ВПР — это имеющиеся ресурсы. Их выгодно использовать в первую очередь. Если они окажутся недостаточными, можно привлечь другие вещества и поля. Анализ ВПР на шаге 2.3 является предварительным.

Итак, во второй части уточняются и конкретизируются параметры модели задачи, предельно сужая область исследования.

С другой стороны, выявляются остальные ресурсы в системе, надсистеме и окружающей среде. Расширяя область представления о задаче. Эти знания используются после точной формулировки задачи (выявление ОП) для получения решения.

Функция второй части АРИЗ — переход от модели задачи (М) к ее вещественно-полевым ресурсам (ВПР). Структурная схема представлена на рис. 13.

Рис. 13. Функция 2 части АРИЗ-85-В

Где

2 — номер части АРИЗ-85-В;

М — модель задачи;

ВПР — вещественно-полевые ресурсы.

Более детально последовательность выявления ВПР представлена структурной схемой, показанной на рис. 14.

Рис. 14. Вторая часть АРИЗ-85-В

Где 2.1‒2.3 — шаги 2-й части АРИЗ-85-В

Определения оперативной зоны и оперативного времени были даны в п. 6.8.

4.2. Определение оперативной зоны

ОЗ является частью измененного элемента, в пределах которого обеспечивается противоречивость требований, обуславливающих наличие конфликта. ОЗ частично или полностью располагается на поверхности изделия или проникает в него.

Однако такое проникновение возможно лишь тогда, когда оно (проникновение) не нарушает условий задачи. Геометрически ОЗ может включать и весь изменяемый элемент. При этом слова «часть элемента» означают составную часть, распределенную во всем пространстве (например, радиоволны — часть окружающего пространства — атмосферы). Если в ОЗ действуют какие-либо силы, то источники этих сил (устройства) могут находиться за пределами этой ОЗ.

Перейдем к рассмотрению конкретных шагов этой части АРИЗ.

Итак, на шаге 2.1 определяется оперативная зона — зона конфликта. Выполним этот шаг для рассматриваемой задачи.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

Напомним, что мы на шаге 1.6 в модели задачи рассматривали два варианта преградителей:

а) отсутствующий;

б) сплошной.

2.1. Определить оперативную зону (ОЗ).

Для этой модели задачи оперативная зона — узкая часть внутреннего объема трубы или, еще более точно, — круг, вписанный в трубу.

В учебных целях для лучшего усвоения понятия оперативной зоны покажем ее предельные значения (область возможных значений). Предыдущая формулировка — это предельно широкое рассмотрение ОЗ. Посмотрим, как можно сформулировать предельно узкое значение ОЗ.

Предположим, что усиленную формулировку конфликта мы не сделали, тогда ОЗ можно рассматривать как зону одного отверстия и прилегающий к нему периметр преградителя. Еще более узкое рассмотрение оперативной зоны — это точка.

Для данной задачи показаны предельные значения, между которыми можно рассматривать ОЗ: от вписанного в трубу круга с диаметром, равным ее внутреннему диаметру, до точки внутри трубы.

4.3. Определение оперативного времени

ОВ — это время конфликта (Т1). Для разрешения конфликта может быть использовано время Т2 — до конфликта (предварительная подготовка), или время Т3 — после совершения конфликта (время исправления конфликта). Идеальнее использовать время до конфликта, тогда конфликт не возникнет, и не нужно будет тратить время и средства на его устранение. Может быть, полезно рассмотреть и время, когда происходит конфликт.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

2.2. Определить оперативное время.

На этом шаге рассматривается два времени: Т1 — конфликтное время (время, в течение которого происходит конфликт), и время до конфликта Т2. Конфликт иногда может быть предотвращен в течение Т2.

Т1 — время возникновения пожара;

Т2 — время прохождения газа (часто его рассматривают, как резерв времени до конфликта).

4.4. Определение вещественно-полевых ресурсов

Ресурсы могут быть вещественные, полевые (энергетические и информационные), пространственные, временные и функциональные. Они могут рассматриваться в системе, подсистеме и надсистеме. Ресурсы могут быть в готовом виде или можно использовать видоизменение имеющихся ресурсов. Ресурсы можно менять в пространстве и времени. Кроме того, в качестве ресурсов могут использоваться отходы и «даровые» ресурсы (ресурсы, которые имеются в большом количестве). Для решения задач по АРИЗ ресурсы удобно представлять в виде таблицы 4.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

2.3. Определить вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматриваемой системы, внешней среды и изделия.

2.3.1. Составить список ВПР.

Для этого необходимо заполнить таблицу (табл. 5).

Таблица 5. Выявление ВПР

2.3.2. Определить оперативные параметры — внутрисистемные ВПР. Выписать их из таблицы (п. 2.3.1).

Из таблицы ВПР можно определить другие оперативные параметры модели задачи. Напомним, что оперативные параметры находятся в ОЗ и их следует рассматривать в ОВ. Таким образом, для рассмотрения оперативных параметров следует рассматривать только внутрисистемные ВПР, к которым относятся керамика, газ, давление и температура. Эти параметры будут использованы при дальнейшем анализе задачи.

Использование отходов и дешевых ресурсов в этой задаче не имеет смысла, так как лучше не допускать процесса горения. Остальные ВПР могут быть использованы при разрешении противоречий и получения решения.

Глава 5. ЧАСТЬ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИКР И ФП

5.1. Основные понятия и структура третьей части АРИЗ

Цель третьей части АРИЗ — формулировка физического противоречия (ФП), которое получают из модели задачи с учетом ее оперативных параметров (оперативной зоны, оперативного времени и вещественно-полевых ресурсов).

Структурная схема представлена на рис. 15.

Рис. 15. Функция 3 части АРИЗ-85-В

Где

3 — номер части АРИЗ-85-В;

М — модель задачи;

ОП — оперативные параметры (ОЗ, ОВ, ВПР);

ФП — физическое противоречие.

Блок-схема 3-й части АРИЗ представлена на рис. 16.

Если задача не решена, перейти к четвертой части АРИЗ.

Если задача решена, можно перейти к седьмой части АРИЗ, хотя и в этом случае рекомендуется продолжить анализ по четвертой части.

Рис. 16. Третья часть АРИЗ-85-В

На рис. 16 обозначено:

3.1‒3.6 — шаги 3-й части АРИЗ-85-В; 4-й, 7-й части АРИЗ-85-В;

2 и 3 — номера частей АРИЗ-85-В:

5.2. Формулировка ИКР-1

Третья часть начинается с формулировки ИКР-1. Это осуществляется на шаге 3.1. В общем виде ИКР формулируется следующим образом.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не допускает или устраняет (указать вредное действие) в течение ОВ в пределах ОЗ, сохраняя способность инструмента совершать (указать полезное действие).

Кроме конфликта «вредное действие связано с полезным действием», возможны и другие конфликты, например, «введение нового полезного действия вызывает усложнение системы» или «одно полезное действие не совместимо с другим (или ослабляет другое действие)». Поэтому приведенная выше формулировка ИКР — только образец, по типу которого необходимо записывать ИКР. Общий смысл любых формулировок ИКР: приобретение полезного качества (или недопущение, или устранение вредного) не должно сопровождаться ухудшением других качеств (или появлением вредного качества).

Задача1. Газопровод (продолжение)

3.1. Записать формулировку ИКР-1:

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не допускает распространение огня в течение ОВ (во время образования пожара) в пределах ОЗ (в пределах внутреннего объема трубы), сохраняя способность отсутствующего преградителя свободно пропускать газ.

5.3. Усиленная формулировка ИКР

На шаге 3.2 вводятся еще два вида более ИДЕАЛЬНЫХ ИКР.

Напомним, что идеального объекта нет, а его функции выполняются. Поэтому идеальный икс-элемент — тот, которого нет, т. е. в системе остаются только изделие и инструмент. Еще более идеально, когда изделие все совершает само, т. е. без инструмента.

Итак, можно рассматривать три вида ИКР, расположим их по степени увеличения идеальности:

— изделие, инструмент, икс-элемент;

— изделие, инструмент;

— изделие.

В дальнейшем анализе целесообразно проследить все эти три линии.

Кроме того, каждая из этих трех линий может быть расширена введением в рассмотрение только ресурсов. Вместо каждого из элементов используют один из его ресурсов, и проводится анализ задачи. В дальнейшем используют другой ресурс и снова проводят анализ задачи и т. д.

Представим стандартные формулировки усиленных ИКР для инструмента и изделия.

Инструмент (указать) или его ВПР (указать), не вызывая вредных явлений, не допускает плохого действия (указать) в течение ОВ в пределах ОЗ, совершает полезное действие.

Изделие (указать) или его ВПР (указать), САМО совершает полезное действие (указать).

Задача 1. Газопровод (продолжение)

3.2. Усилить формулировку ИКР-1 дополнительным требованием: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, необходимо использовать ВПР.

3.2.1. Усиленная формулировка ИКР-1 для изделия и инструмента может быть представлена.

а) Отсутствующий преградитель (газ, давление или температура) не допускает распространение огня в течение ОВ (во время образования пожара) в пределах ОЗ (в пределах внутреннего объема трубы), пропуская газ.

б) Сплошной преградитель (керамика, газ, давление или температура), пропускает газ и не допускает распространение огня в течение ОВ в пределах ОЗ.

3.2.2. Усиленная формулировка ИКР-1 для изделия может быть представлена.

а) Газ сам препятствует распространению огня, не мешая себе проходить по трубопроводу.

б) Давление само препятствует распространению огня, не мешая прохождению газа.

в) Температура сама препятствует распространению огня, не мешая прохождению газа.

5.4. Формулировка физического противоречия

На шагах 3.3 и 3.4 формулируются ФП. Они формулируются на макро- и микроуровнях с углубленностью до той степени, которой требует конкретная задача.

Формулировку ФП на макроуровне (шаг 3.3) осуществляют первоначально для икс-элемента, затем для инструмента, а потом для изделия.

Главное требование при формулировке ФП — найти свойство и анти-свойство, которым должен обладать икс-элемент, чтобы удовлетворить требованиям ИКР. Т. е. свойство икс-элемента, чтобы не допустить или устранить вредное действие, и анти-свойство, чтобы сохранить полезное действие.

Приведем стандартную формулировку физического противоречия на макроуровне для икс-элемента.

Икс-элемент внутри ОЗ в течение ОВ должен быть (указать свойство), чтобы не допустить (указать вредное конфликтующее действие), и не должен быть (указать антисвойство), чтобы сохранить (указать полезное конфликтующее действие).

Задача 1. Газопровод (продолжение).

3.3. Формулировка физического противоречия на макроуровне.

3.3.1. Формулировка физического противоречия на макроуровне для икс-элемента.

Икс-элемент внутри трубы во время появления огня должен не пропускать поток (газ с огнем), чтобы не допустить распространение огня, и должен пропускать поток, чтобы не мешать прохождению газа.

Приведем стандартную формулировку физического противоречия на макроуровне для инструмента.

Инструмент (указать) или его ВПР (указать) внутри ОЗ в течение ОВ должен быть (указать свойство), чтобы не допустить (указать вредное конфликтующее действие), и не должен быть (указать антисвойство), чтобы сохранить (указать полезное конфликтующее действие).

Задача 1. Газопровод (продолжение)

3.3. Формулировка физического противоречия на макроуровне.

3.3.2. Формулировка физического противоречия на макроуровне для инструмента.

Преградитель во время появления огня должен не пропускать поток, чтобы не допустить распространение огня, и должен пропускать поток, чтобы не мешать прохождению газа.

Приведем стандартную формулировку физического противоречия на макроуровне для изделия.

Изделие (указать) или его ВПР (указать) внутри ОЗ в течение ОВ должен быть (указать свойство), чтобы не допустить (указать вредное конфликтующее действие), и не должен быть (указать антисвойство), чтобы сохранить (указать полезное конфликтующее действие).

Задача 1. Газопровод (продолжение)

3.3. Формулировка физического противоречия на макроуровне.

3.3.3. Формулировка физического противоречия на макроуровне для изделия.

Газ должен не пропускать поток, чтобы не допустить распространение огня, и должен пропускать поток, чтобы не мешать своему прохождению.

Перейдем к рассмотрения формулировки физического противоречия на микроуровне (шаг 3.4). Этот шаг может рассматриваться двояко:

— дальнейшее углубление физического противоречия;

— переход к рассмотрению физического противоречия для микроструктуры системы.

Можно рассматривать и то, и другое.

Углубление физического противоречия лучше всего довести до выявления противоположных сил. В этом случае физическое противоречие для микроструктуры должно выявить частицы, которые должны обеспечить действие выявленных ранее противоположных сил.

Этап определения противоположных сил при необходимости (для определения первопричин) может быть продолжен и дальше. Структура выявления этих свойств С_1 была показана нами раньше при рассмотрении логики АРИЗ[5].

В нематериальных системах, например в программировании, рассматривают самые глубинные свойства, выявляя корень задачи. Например, это может быть уровень элементарной операции.

Приведем стандартную формулировку физического противоречия на микроуровне.

В оперативной зоне должны быть частицы вещества (указать их физическое состояние или действие), чтобы обеспечить (указать требуемое по 3.3 макросостояние), и не должны быть такие частицы (или должны быть частицы с противоположным состоянием или действием), чтобы обеспечить (указать требуемое по 3.3 другое макросостояние).

Задача 1. Газопровод (продолжение)

3.4. Формулировка физического противоречия на микроуровне.

Формулировка для частиц:

Частицы ОЗ должны препятствовать прохождению потока, чтобы не пропускать его, и не препятствовать прохождению потока, чтобы пропускать его.

Частицы ОЗ должны создавать силу, чтобы препятствовать прохождению потока, и не создавать силу, чтобы не препятствовать прохождению потока.

Углубленная формулировка:

ОЗ должна создавать силу и не создавать силу.

Перейдем к рассмотрению шага 3.5, где происходит формулировка идеального конечного результата ИКР-2.

5.5. Формулировка ИКР-2

Приведем стандартную формулировку ИКР-2.

Оперативная зона (указать) в течение оперативного времени (указать) должна сама обеспечивать (указать противоположные физические макро- или микросостояния).

Задача 1. Газопровод (продолжение)

3.5. Формулировка идеального конечного результата ИКР-2.

Часть пространства трубы во время возникновения пожара должна препятствовать прохождению огня и не препятствовать прохождению газа (должна создавать силу и не создавать силу).

5.6. Применение системы стандартов

На шаге 3.6 третьей части АРИЗ-85-В проверяют возможность применения системы стандартов на решения изобретательских задач для задачи, сформулированной в виде ИКР-2.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

3.6. Применение системы стандартов.

Мы уже построили возможные вепольные структуры на шаге 1.7. Выберем из них те, которые соответствуют формулировке ИКР-2, и дополним их при необходимости стандартными решениями.

Задача заключается в устранении вредных связей. Следовательно, мы должны рассматривать стандарты группы 1.2 — разрушение веполей.

Стандарт 1.2.1. Устранение вредной связи введением В_3

Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные — полезное и вредное — действия (причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно), задачу решают введением между двумя веществами постороннего третьего вещества, дарового или достаточно дешевого (13):

Где

В_1 — газ;

В_2 — преградитель (стенка);

П_1 — давление газа, создающее поток;

В_3 — вещество, которое должно способствовать прохождению газа.

Стандарт 1.2.2. Устранение вредной связи введением видоизмененных В_1 и/или В_2

Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные — полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно, а использование посторонних веществ запрещено или нецелесообразно, задачу решают введением между двумя веществами третьего, являющегося их видоизменением (см. вепольную формулу стандарта 1.2.1) (14).

Где

В_1 — газ;

В_2 — преградитель (стенка);

П_1 — давление газа, создающее поток;

В_3 — вещество, которое может быть сделано или из В_1 (газа) или из В_2 (преградителя) или из их модификаций (В_1», В_2»). Очевидно, что идеальнее В_3 сделать из газа.

Стандарт 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью П_2

Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные — полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосновение веществ — в отличие от стандартов 1.2.1 и 1.2.2 — должно быть сохранено, задачу решают переходом к двойному веполю, в котором полезное действие остается за полем П_1, а нейтрализацию вредного действия (или превращение вредного действия во второе полезное действие) осуществляет П_2 (15);

Где

В_1 — газ;

В_2 — отсутствующий преградитель (преградитель с очень большими отверстиями);

П_2 — огонь;

П_3 — поле, задерживающее огонь.

Итак, стандарты подсказывают, что необходимо вводить дополнительное вещество В_3, которое должно препятствовать прохождению огня, но не мешать прохождению газа, когда огня нет. Значит, это вещество должно появляться только в момент (Т1) появления огня. Стандарт 1.2.2 говорит, что этим веществом может быть или преградитель (В_1) или газ (В_2). Идеальнее не вводить дополнительных преградителей, т. е. использовать вещество В_2 — газ.

Стандарт 1.2.4 подсказывает, что необходимо ввести дополнительное поле, задерживающее огонь.

Глава 6. ЧАСТЬ 4. МОБИЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ВПР

6.1. Основные понятия и структура четвертой части АРИЗ

Цель четвертой части АРИЗ-85-В — повышение эффективности использования вещественно-полевых ресурсов (ВПР). Схематично 4-я часть представлена на рис. 17.

Рис. 17. Функция 4-й части АРИЗ-85-В

На рис. 17 обозначено:

4 — номер части АРИЗ-85-В;

ФП — физическое противоречие;

ВПР — вещественно-полевые ресурсы.

На шаге 2.3 были определены имеющиеся ВПР, которые можно использовать бесплатно. Четвертая 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 действиями 1 и 2, надо ввести частицы Б; частицы А выполняют действие 1, а частицы Б — действие 2.

Правило 5. Введенные частицы Б можно разделить на две группы Б-1 и Б-2. Это позволяет «бесплатно» — за счет взаимодействия между уже имеющимися частицами Б — получить новое действие — 3.

Правило 6. Разделение частиц 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 или введенные частицы после отработки должны стать неотличимыми друг от друга или от ранее имевшихся частиц.

Правила 4‒7 относятся ко всем шагам четвертой части АРИЗ.

Детальная технология выявления и использования ВПР описана в тексте АРИЗ-85-В. Общая последовательность шагов показана на рис.18. Она следующая:

4.1. Метод моделирования маленькими человечками (ММЧ).

4.2. Шаг назад от ИКР.

4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

4.4. Замена веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

4.6. Использование ресурсных полей и их сочетаний

4.7. Поле и отзывчивое вещество.

Рис. 18. Анализ задачи

На Рис. 18 обозначено:

4.1‒4.7 — шаги 4-й части АРИЗ-85-В

Цель мобилизации ресурсов при решении мини-задачи не в том, чтобы использовать все ресурсы. Цель иная — при минимальном расходе ресурсов получить хотя бы один максимально сильный ответ.

6.2. Применение метода ММЧ

Метод моделирования маленькими человечками (ММЧ) — один из методов развития творческого воображения (РТВ). Основная функция метода ММЧ — снять психологическую инерцию. Кроме того, с помощью этого метода легко представить модель системы или процесса. В процессе моделирования с помощью толпы маленьких человечков легче представить идею решения. Моделирование начинают с построения условий задачи. Для этого делается рисунок или серия рисунков (чтобы показать динамику). Как минимум делается два рисунка: конфликтная ситуация и возможный путь ее разрешения. В процессе моделирования человечки должны разрешить физическое противоречие. При этом человечки могут быть как веществом, так и полем.

«Конфликтующие требования» — это конфликт из модели задачи или противоположные физические состояния, указанные на шаге 3.5.

На рисунке желательно показать, что действует большое число «маленьких человечков» (группа, несколько групп, «толпа»). Изображать в виде «маленьких человечков» следует только изменяемые части модели задачи (инструмент, икс-элемент).

Метод ММЧ рекомендуется применять в следующей последовательности:

4.1.1. Построить схему конфликта, используя метод ММЧ;

4.1.2. Изменить схему так, чтобы «маленькие человечки» действовали, не вызывая конфликта;

4.1.3. Перейти к технической схеме.

Иногда шаг 4.1.2 можно выполнить, совместив на одном рисунке два изображения: плохое действие и хорошее действие. Если события развиваются во времени, целесообразно сделать несколько последовательных рисунков.

Типичная ошибка, совершаемая на шаге 4.1, в том, что ограничиваются беглыми, небрежными рисунками. Хорошие рисунки:

а) выразительны и понятны без слов;

б) дают дополнительную информацию о физическом противоречии, указывая в общем виде пути его устранения.

Шаг 4.1 — вспомогательный. Он нужен, чтобы перед мобилизацией ВПР нагляднее представить, что, собственно, должны делать частицы вещества в оперативной зоне и близ нее. Метод ММЧ позволяет отчетливее увидеть идеальное действие («что надо сделать») без физики («как это сделать»). Благодаря этому снимается психологическая инерция, фокусируется работа воображения. Таким образом, ММЧ — метод психологический. Но моделирование «маленькими человечками» осуществляется с учетом законов развития технических систем. Поэтому ММЧ нередко приводит к техническому решению задачи. Прерывать решение в этом случае не надо, мобилизация ВПР обязательно должна быть проведена.

Метод ММЧ был подробно изложен в книгах[6].

Продемонстрируем метод ММЧ на рассматриваемой задаче.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

4.1. Метод ММЧ.

4.1.1. Построить модель конфликта

Преградитель представим себе в виде «маленьких человечков» (рис. 19 и 20).

Рис. 19. ММЧ. Преградитель — сплошная стена

Рис. 20. ММЧ. Преградитель — отсутствует

На рис. 19 показана модель конфликта, когда преградитель представляет собой сплошную стену, а на рис. 20 — отсутствующий преградитель. На рисунках показаны только конфликтные действия.

4.1.2. Изменить схему, представленную на шаге 4.1.1 так, чтобы «маленькие человечки» действовали, не вызывая конфликта.

Как нужно перестроить модель, чтобы устранить конфликт?

Рис. 21. ММЧ. Огня нет, человечков (преградителя) не должно быть

Рис. 22. ММЧ. Огнь появился, человечки должны перекрыть трубу. Человечки — Вещество

Рис. 23. ММЧ. Огонь появился., человечки должны воздействовать с силой на огонь. Человечки — Поле

На рис. 21 показано, что пока нет огня, человечков (преградителя) не должно быть, но когда появляется огонь, человечки должны или перекрыть трубу (рис. 22), или воздействовать с силой на огонь, препятствуя его прохождению (рис. 23). На рис. 22 человечков можно представить в виде вещества, а на рис. 23 — в виде поля.

6.3. Шаг назад от ИКР

Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача сводится к определению способа получения этой системы, можно использовать метод «шаг назад от ИКР». Изображают готовую систему, а затем вносят в рисунок минимальное демонтирующее изменение.

Разрешение такой микро-задачи обычно не вызывает затруднений и может подсказать способ решения общей задачи.

Перейдем к рассмотрению шага 4.2 — шаг назад от ИКР.

4.2. Шаг назад от ИКР.

4.2.1. ИКР — (указать);

4.2.2. Шаг назад — (осуществить);

4.2.3. Что сделать, чтобы от 4.2.2 перейти к 4.2.1? (описать).

Задача 3. Детали

Имеются две цилиндрические детали — вал и втулка. Внутренний диаметр втулки меньше диаметра вала, на который нужно ее надеть, или наоборот — втулка с натягом (плотно) надета на вал и ее нужно снять с вала.

4.2. Шаг назад от ИКР.

4.2.1. ИКР: Две детали соприкасаются.

4.2.2. Шаг назад от ИКР: Между деталями надо сделать минимальный зазор.

4.2.3. Что необходимо сделать, чтобы от «Шага назад от ИКР» перейти к ИКР: Возникает новая задача (микро-задача): как устранить дефект? Как соединить эти детали в этом случае? Например, если детали металлические, то их можно нагреть.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

4.2. Шаг назад от ИКР.

Пример этого шага условный. Дается у учебных целях.

4.2.1. ИКР: Икс-элемент (преградитель или газ), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не допускает распространение огня в течение ОВ (во время образования пожара) в пределах ОЗ (в пределах внутреннего объема трубы), сохраняя способность отсутствующего преградителя свободно пропускать газ.

4.2.2. Шаг назад: Незначительно (почти незаметно) пропускается огонь, газ проходит не совсем свободно (имеется небольшое сопротивление).

4.2.3. Переход от 4.2.2 к 4.2.1: Предположим, что в газе имеются составляющие, которые при высокой температуре выделяют инертный газ или специально вводят какие-то частицы, которые это делают.

Или при нормальной температуре газ проходит без сопротивления, а при повышенной температуре газ, а следовательно и огонь, не проходят совсем. Например, преградитель сделан из материала с обратимой памятью формы.

6.4. Применение преобразованных ВПР

Группа шагов 4.3‒4.7 нацелена на максимально эффективное использование имеющихся ресурсов. Для этого с ними проделывают различные преобразования, объединения и комбинации.

Шаг 4.3. Смесь ресурсных веществ.

Далеко не всегда можно получить решение использованием ресурсных веществ в том виде, в каком они даны. Часто для решения задачи нужны новые вещества, но введение их связано с усложнением системы, появлением побочных вредных факторов и т. д. Суть работы с ВПР в четвертой части АРИЗ в том, чтобы разрешить это противоречие и ввести новые вещества, не вводя их.

Первоначально нужно использовать ресурсы оперативной зоны. Для этого, прежде всего, нужно описать все вещества внутри оперативной зоны.

В простейшем случае шаг 4.3 состоит в переходе от двух моновеществ к неоднородному бивеществу.

Может возникнуть вопрос: возможен ли переход от моновещества к однородному бивеществу или поливеществу? Аналогичный переход от системы к однородной бисистеме или полисистеме применяется очень широко (см. закон перехода системы в надсистему и стандарт 3.1.1). Но в этом стандарте речь идет об объединении систем, а на шаге 4.3 рассматривается объединение веществ. При объединении двух одинаковых систем возникает новая система. А при объединении двух «кусков» вещества происходит простое увеличение количества.

Один из механизмов образования новой системы при объединении одинаковых систем состоит в том, что в объединенной системе сохраняются границы между объединившимися системами. Так, если моно-система — лист, то полисистема — блокнот, а не один очень толстый лист. Но сохранение границ требует введения второго (граничного) вещества (пусть это будет даже пустота).

Отсюда шаг 4.4 — создание неоднородной квазиполисистемы, в которой роль второго — граничного вещества — играет пустота. Правда, пустота — необычный партнер. При смешивании вещества и пустоты границы не всегда видны. Но новое качество появляется, а именно это и нужно.

Шаг 4.4. Замена веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Пустота — исключительно важный вещественный ресурс. Она всегда имеется в неограниченном количестве, предельно дешева, легко смешивается с имеющимися веществами, образуя, например, полые и пористые структуры, пену, пузырьки и т. д.

Пустота — это не обязательно вакуум. Если вещество твердое, пустота в нем может быть заполнена жидкостью или газом. Если вещество жидкое, пустота может быть газовым пузырьком. Для вещественных структур определенного уровня пустотой являются структуры нижних уровней, которые будут описаны на следующем шаге. Так, для кристаллической решетки пустотой являются отдельные молекулы, для молекул — отдельные атомы и т. д.

Под «пустотой» можно понимать и вкрапление веществ меньшей плотности в вещества с большей плотностью.

Шаг 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

Этот шаг должен развить идею, полученную на шаге 4.3.

Производные ресурсные вещества получают, например, изменением агрегатного состояния имеющихся ресурсных веществ или их разложением на составляющие.

Если, например, ресурсное вещество — жидкость, к производным относятся лед и пар. Производными считаются и продукты разложения ресурсных веществ. Так, для воды производными будут водород и кислород. Для многокомпонентных веществ производные — их компоненты. Производными являются также вещества, образующиеся при разложении или сгорании ресурсного вещества.

Кроме того, могут быть и другие способы изменения веществ, например облучение веществ (в частности радиоактивным веществом), изменение его структуры (графит и алмаз) и т. д.

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

Суть правила: 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, молекулы) и невозможно получить их непосредственно или по правилу 8, требуемые частицы надо получать достройкой или объединением частиц более низкого структурного уровня (например, ионов).

Суть правила: достройка менее крупных структур.

Правило 10. При применении правила 8 простейший путь — разрушение ближайшего вышестоящего «целого» или «избыточного» (отрицательные ионы) уровня, а при применении правила 9 простейший путь — достройка ближайшего нижестоящего «нецелого» уровня.

Суть правила 10: разрушать выгоднее целые частицы (молекулы, атомы), поскольку нецелые частицы (положительные ионы) уже частично разрушены и сопротивляются дальнейшему разрушению; достраивать, наоборот, выгоднее нецелые частицы, стремящиеся к восстановлению.

Правила 8‒10: указывают эффективные пути получения производных ресурсных веществ из «недр» уже имеющихся или легко вводимых веществ. Правила подсказывают физический эффект, необходимый в том или ином конкретном случае.

Вещество представляет собой многоуровневую иерархическую систему. С достаточной для практических целей точностью иерархию уровней можно представить так:

— минимальное обработанное вещество (например, проволока);

— «сверхмолекулы»: кристаллические решетки, полимеры, ассоциации молекул;

— сложные молекулы;

— молекулы;

— части молекул, группы атомов;

— атомы;

— части атомов;

— элементарные частицы;

— поля.

Шаг 4.6. Использование ресурсных полей и их сочетаний.

Прежде всего, нужно описать ресурсные поля.

Если использование ресурсных веществ (имеющихся и производных) недопустимо по условиям задачи, надо использовать ресурсные поля. Например, электроны — подвижные (ток) или неподвижные. Электроны — «вещество», которое всегда есть в имеющемся объекте. К тому же, электроны — вещество в сочетании с полем, что обеспечивает высокую управляемость.

Шаг 4.7. Поле и отзывчивое вещество.

На шаге 2.3 рассмотрены уже имеющиеся ВПР. Шаги 4.3‒4.5 относятся к ВПР, производным от имеющихся. Шаг 4.6 — частичный отход от имеющихся и производных ВПР: вводят «посторонние» поля. Шаг 4.7 — еще одно отступление: вводят «посторонние» вещества и поля. Например, «магнитное поле — ферровещество», «ультрафиолет — люминофор», «тепловое поле — металл с памятью формы» и т. д.

Решение мини-задачи тем идеальнее, чем меньше затраты ВПР. Однако не каждая задача решается при малом расходе ВПР. Иногда приходится отступать, вводя «посторонние» вещества и поля. Делать это надо только при действительной необходимости, если никак нельзя обойтись наличным ВПР.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

Ресурсы системы были выявлены в части 2.

Для дальнейшего решения задачи следует рассматривать ресурсы пространства — ОЗ (зона вокруг отверстия или узкая зона, где возникает огонь), и ОВ — время появления огня.

Применение других ресурсов в данной задаче демонстрироваться не будет.

Глава 7. ЧАСТЬ 5. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ФОНДА

7.1. Основные понятия и структура пятой части АРИЗ-85-В

На пятой части АРИЗ-85-В применяют информационный фонд для разрешения физического противоречия. Задачу желательно решить в формулировке ИКР-2 с учетом ресурсов.

Структура этой части представлена рис. 24.

Рис. 24. Функция 5-й части АРИЗ-85-В

На рис. 24 обозначено:

5 — номер части АРИЗ-85-В;

ФП — физическое противоречие;

Р — решение.

Во многих случаях четвертая часть АРИЗ приводит к решению задачи. В таких случаях можно переходить к седьмой части. Если же после 4.7 нет решения, надо пройти пятую часть. Цель пятой части АРИЗ — использование опыта, сконцентрированного в информационном фонде ТРИЗ. К моменту ввода в пятую часть АРИЗ задача существенно проясняется — становится возможным ее прямое решение с помощью информационного фонда.

В пятой части используется:

1. Система стандартов.

2. Задачи-аналоги.

3. Типовые преобразования (представлены в таблице 6).

4. Технологические эффекты:

— физические эффекты;

— химические эффекты;

— биологические эффекты;

— математические (в частности, геометрические) эффекты.

Представим это в виде структурной схемы (рис.25).

Рис. 25. Пятая часть АРИЗ-85-В

На рис. 25 обозначено:

5.1‒5.5 — шаги 5-й части АРИЗ-85-В;

6, 7 части АРИЗ-85-В:

7.2. Применение системы стандартов

На шаге 5.1 рекомендуется использовать систему стандартов на решение изобретательских задач. Мы уже частично рассматривали стандарты для решения задачи на шаге 3.6. На шагах 4.6 и 4.7 мы по существу тоже использовали стандарты. До этих шагов главной идеей было использование имеющихся ВПР — по возможности, избегая введения новых веществ и полей. Если задачу не удается решить в рамках, имеющихся и производных ВПР, приходится вводить новые вещества и поля. Большинство стандартов как раз и относятся к технике введения добавок. Поэтому на шаге 5.1 рекомендуется просмотреть возможность решения задачи по всей системе стандартов.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

5.1. Применение стандартов.

Мы уже частично рассматривали стандарты на шаге 3.6. Для решения данной задачи мы опустим этот шаг.

7.3. Применение задач-аналогов

На шаге 5.2 пытаются решить задачу по аналогии с задачами-аналогами (еще нестандартными решениями, которые ранее были решенными по АРИЗ).

При бесконечном многообразии изобретательских задач число физических противоречий, на которых «держатся» эти задачи, сравнительно невелико.

Поэтому значительная часть задач решается по аналогии с другими задачами, содержащими аналогичное физическое противоречие. Внешне задачи могут быть весьма различными, аналогия выявляется только после анализа — на уровне физического противоречия.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

5.2. Применение задач-аналогов.

В данной задаче мы не будем рассматривать этот шаг.

7.4. Применение типовых преобразований

На шаге 5.3 решают задачу с помощью типовых преобразований ФП (табл. 6).

Таблица 6. Типовые преобразования — разрешение физического противоречия

Правило 11. Пригодны только те решения, которые совпадают с ИКР или практически близки к нему.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

5.3. Применение типовых преобразований ФП.

В пространстве — противоречие не разрешается.

Во времени — преградитель или силы, препятствующие распространению огня, появляются только в момент появления огня, во все остальное время их нет.

Переход на микроуровень — силы должны появляться за счет использования эффектов.

Фазовые переходы — за счет повышения температуры должны происходить фазовые превращения, с помощью которых перекрывается трубопровод.

Именно такая идея положена в основу конструкции аварийного клапана для трубопроводов, предложенной японским инженером Тойоки Куросава (Toyoki Kurosawa) в патенте США 4 072 159. Основная деталь клапана — пластиковое кольцо. При нормальной температуре кольцо не препятствует потоку жидкости или газа. Но стоит в результате пожара или взрыва температуре подняться — кольцо плавится, образуя пену, которая надежно закупоривает магистраль.

Можно использовать фазовый переход второго рода, например, эффект памяти формы.

Вставка выполнена из материала, обладающего обратимым эффектом памяти формы (ЭПФ). Эта вставка при высокой температуре будет «вспоминать» форму с отсутствием отверстий, а при нормальных условиях — с отверстием, равным внутреннему диаметру трубопровода.

Взрыв транспортируемого газа сам запирает трубопровод (патент Великобритании GB 1 360 331). Это устройство показано на рис. 26. В трубчатом корпусе помещен цилиндр, в обычном режиме закрепленный в корпусе гибкой проволокой, и газ проходит между стенками корпуса и цилиндра. При взрыве цилиндр распрессовывается на конусообразный кольцевой выступ стенки и наглухо закрывает путь газу.

Рис. 26. Устройство для запирания трубопровода в случае взрыва перекачиваемого газа

Системный переход. Вся система наделяется одним свойством, а ее часть — противоположным (антисвойством). Отверстие пропускает газ и не пропускает огонь.

Микроуровнь. В огнепреградителе на электроды керамической вставки подается высокое напряжение (а. с. 369 913). Электрическое поле надежно задерживает пламя в отверстиях, диаметр которых в три раза больше критического (рис. 27).

Рис. 27. Огнепреградитель в разрезе. А. с. 369 913

1 — вставка из электроизоляционного материала; 2 — сквозные отверстия; 3 и 4 — электроды; 5 — источник высоковольтного напряжения.

7.5. Применение технологических эффектов

Рассмотреть возможность устранения физического противоречия с помощью «Указателей применения технологических эффектов» [12].

Задача 1. Газопровод (продолжение)

5.4. Применение технологических эффектов.

5.4.1. Использование указателя физических эффектов.

5.4.2 Использование указателя химических эффектов.

5.4.3. Использование указателя биологических эффектов.

5.4.4. Использование указателя геометрических эффектов.

Мы использовали один физический эффект. Остальные разделы эффектов для решения данной задачи мы демонстрировать не будем.

Глава 8. ЧАСТЬ 6. ИЗМЕНЕНИЕ И/ИЛИ ЗАМЕНА ЗАДАЧИ

Цель шестой части АРИЗ-85-В — перейти от структурного решения (СР) или физического решения (ФР) к техническому (ТР). Это представлено на рис. 28.

Рис. 28. Функция 6-й части АРИЗ-85-В

На рис. 28 обозначено:

6 — номер части АРИЗ-85-В;

СР — структурное решение;

ФР — физическое решение;

ТР — техническое решение.

Таким образом, в этой части мы должны получить окончательное (техническое) решение.

Простые задачи, чаще всего, решаются разделением противоположных свойств физического противоречия в пространстве, во времени и т. д.

Решение сложных задач обычно связано с изменением смысла задачи — снятием различных ограничений и психологической инерцией.

Изобретательские задачи чаще всего возникают из-за неправильной их формулировки. В процессе решения задачи осуществляется ее корректировка.

Правильно поставленная изобретательская задача — это точная формулировка глубинного ФП.

Шестая часть АРИЗ-85-В уточняет формулировку задачи, если не удалось перейти от структурного и физического решений к техническому.

На схеме (рис. 29) показан алгоритм действий, когда решение получено или не получено.

Рис. 29. Шестая часть АРИЗ-85-В

На рис. 29 обозначено:

6.1‒6.4 — шаги 6-й части АРИЗ-85-В;

1.1, 1.4 — шаги 1-й части АРИЗ-85-В:

Если решение получено на части 6 (на схеме рис. 29 это обозначено «Есть»), то нужно перейти к шагу 6.1 и разработать техническое решение (ТР).

Сначала разрабатывается способ осуществления технического решения (шаг 6.1.1). Затем разрабатывается устройство, осуществляющего этот способ (шаг 6.1.2).

Если решение не получено (на схеме рис. 29 это обозначено «Нет»), то мы должны перейти к шагам 6.2, 6.3 и 6.4.

Шаг 6.2 — возврат к шагу 1.1 первой части АРИЗ-85-В (показано на рис. 1 стрелкой обратной связи), где необходимо проверить не является ли формулировка шага 1.1 сочетанием нескольких разных задач. В этом случае необходимо на шаге 1.1 выделить отдельные задачи, которые решаются поочередно. Часто достаточно решить одну главную задачу.

Задача 4. Золотая цепочка

Как запаивать звенья тонких и тончайших золотых цепочек? Вес 1 метра такой цепочки всего 1 грамм. Нужен способ, позволяющий запаивать за день десятки и сотни метров цепочки.

Задача разбивается на ряд подзадач:

а) как ввести микродозы припоя в зазоры звеньев?

б) как обеспечить нагрев внесенных микродоз припоя без вреда для всей цепочки?

в) как убрать излишки припоя, если они есть?

Главная задача — внесение микродоз припоя в зазоры.

Если после шага 6.2 нет решения, то на шаге 6.3 осуществляем переход к шагу 1.4 (показано на рис. 1 стрелкой обратной связи), где необходимо сформулировать другое техническое противоречие (ТП).

Задача 5. Перекачка нефти

Трубопровод не всегда удается загрузить одним нефтепродуктом. Поэтому использовали последовательную транспортировку по одному трубопроводу разных нефтепродуктов (один за другим). Способ имеет большое преимущество: вместо нескольких параллельных трубопроводов можно построить один. Но имеется и недостаток. При перекачке одного нефтепродукта за другим в зоне их соприкосновения неизбежно происходит смешивание. В связи с этим возникают сложные технические задачи. Например, как точно установить, когда кончается чистый бензин и начинается смесь его с дизельным топливом? А где кончается эта смесь и начинается последующий чистый продукт? Как своевременно отделить смесь от чистых продуктов и избежать загрязнения топлива, ранее поступившего в резервуары конечного продукта перекачки? Задача описана по материалам, изложенным в [6,. — С. 207—209, 270—271].

Проводили измерения смеси, первоначально в лабораториях, а в дальнейшем автоматизировали этот процесс. В брак уходило большое количество чистых продуктов.

В дальнейшем перешли от задачи на измерение к задаче на изменение. Стали использовать разделители. Первоначально механические — диски с манжетами и щеточными уплотнителями, но и через зазоры между стенками трубы и уплотнителями просачивались нефтепродукты. Кроме того, они застревают в трубопроводах и не проходят через насосы, которые через определенное расстояние расположены на трассе. Приходилось разбирать трубы и вынимать разделители.

В дальнейшем это противоречие разрешили — стали использовать жидкие разделители (вода, лигроин). На первый взгляд, это удачное решение: такой разделитель не застревает, легко проходит через насосные станции, дешев. Но и такой разделитель в процессе транспортировки смешивается с нефтепродуктами. Не жалко выбросить отработанную воду, но как отделить ее от нефтепродуктов? Мы снова вернулись к задаче на измерение.

При применении жидкого разделителя или прямой (без разделителя) транспортировке, задача состоит в возможно более точном контроле за составом «стыковых» участков перекачиваемых нефтепродуктов.

Эта измерительная задача была превращена в «изменительную»: как вообще избежать смешивания нефтепродуктов с разделительной жидкостью?

Итак, твердые и жидкие разделители имеют серьезные недостатки. Газообразные вообще не подходят: газ поднимается в верхнюю часть трубопровода и перестает играть роль разделителя.

Возникает физическое противоречие: разделитель должен быть жидким, чтобы разделять нефтепродукты, и он должен быть газообразным, чтобы не осуществлять операции измерения и чтобы не выбрасывать смешанные нефтепродукты, которые смешались с разделительной жидкостью. Разделение этого противоречия должно проходить во времени.

Решение: пусть жидкости бесконтрольно смешиваются, но в конечном пункте жидкость-разделитель должна сама превращаться в газ и уходить из резервуара.

Идея решения есть. Теперь надо сформулировать требования к веществу разделителя. Это вещество должно:

1. Не растворяться в нефтепродуктах;

2. Быть химически инертным по отношению к углеводам;

3. Иметь (в жидком состоянии) плотность, примерно равную плотности перекачиваемых нефтепродуктов;

4. Не замерзать при температуре по крайней мере до — 50° C;

5 Быть безопасным и дешевым.

Этим требованиям удовлетворяет аммиак: он не растворяется в нефтепродуктах и не взаимодействует с ними, имеет требуемую плотность, легко сжижается, не замерзает до — 77° C. Жидкий аммиак достаточно дешев, его, например, применяют в сельском хозяйстве для удобрения почвы.

Если после шага 6.3 нет решения, то на шаге 6.4 осуществляем переход к шагу 1.1 (показано на рис.1 стрелкой обратной связи), где заново формулируем мини-задачу, отнеся ее к надсистеме.

Задача 6. Холодильный костюм

Первоначально была поставлена задача на создание холодильного костюма.

Холодильный костюм для горноспасателей должен мало весить (не более 28 кг), чтобы спасатель смог работать. Кислородный аппарат весит более 12 кг, инструменты — 7 кг, и остается 9 кг на сам костюм и холодильный агрегат (хладовещество и оборудование).

В качестве хладовещества применяют: сухой лед, фреон, сжиженные газы. Этого веса не достаточно, чтобы обеспечить холодильную мощность для работы не менее двух часов (это условие, поставленное заказчиком). Необходим запас не менее 15‒20 кг.

Обеспечить требуемую холодильную мощность при заданном весе системы оказалось физически невозможно.

Задача была решена переходом к надсистеме. Создан газотеплозащитный скафандр, одновременно выполняющий функции холодильного костюма и дыхательного защитного прибора. Скафандр работает на жидком кислороде, который сначала испаряется и нагревается, обеспечивая теплоотвод, а потом идет на дыхание. Отпадает необходимость в тяжелом дыхательном аппарате, что позволяет во много раз увеличить запас холодильного вещества [6. — С. 110‒111].

Переход к надсистеме позволил в 2‒3 раза увеличить допустимый весовой предел.

На рис. 30 показано устройство газотеплозащитного костюма. Жидкий кислород размещен в ранцевом резервуаре 1. Испаряясь, кислород поступает в инжектор 2, расположенный по оси сквозного канала 3. Вытекая из инжектора, кислород смешивается с теплым воздухом подкостюмного пространства и охлаждает его.

Рис. 30. Газотеплозащитный костюм для горноспасателей.

Изобретение Г. С. Альтшуллера. А. с. 111 144.

Перейдем к рассмотрению задачи о газопроводе.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

6.1. Решение есть — разработать техническое решение.

Решения получены и описаны выше.

Остальные шаги этой части не нужны.

Глава 9. ЧАСТЬ 7. АНАЛИЗ СПОСОБА УСТРАНЕНИЯ ФП

9.1. Основные понятия и структура седьмой части АРИЗ

Цель седьмой части АРИЗ-85-В — оценка качества полученного решения. Физическое противоречие должно быть устранено почти идеально, «без ничего». Лучше потратить 2‒3 часа на получение нового — более сильного решения, чем потом устранять недостатки слабого решения. Схема 8-й части показана на рис. 31.

Рис. 31. Функция 7-й части АРИЗ-85-В

На рис. 31 обозначено:

7 — номер части АРИЗ-85-В;

ТР — техническое решение;

ОР — оценка решения.

Детальная схема последовательности 7-й части АРИЗ-85-В показана на рис. 32. Она следующая:

7.1 — Контроль решения;

7.2 — Предварительная оценка полученного решения;

7.3 — Проверка формальной новизны;

7.4 — Определение подзадач.

Рис. 32. Седьмая часть АРИЗ-85-В

На рис. 32 обозначено:

7.1‒7.4 — шаги 7 части АРИЗ-85-В;

1.1— шаг 1-й части АРИЗ-85-В.

9.2. Контроль решения

На шаге 7.1 осуществляют проверку качества решения. Для этого рассматривают вводимые вещества и поля и выясняют:

— можно ли не вводить новые вещества и поля, а использовать ВПР в имеющемся виде или виде их производных?

— можно ли использовать саморегулируемые вещества?

При необходимости нужно внести соответствующие поправки в техническое решение.

Саморегулируемые вещества — это такие вещества, которые определенным образом меняют свои физические параметры при изменении внешних условий, например, теряют магнитные свойства при нагревании выше точки Кюри или меняют свою форму при определенной температуре (материалы с эффектом памяти формы). Применение саморегулируемых веществ позволяет менять состояние системы или проводить в ней измерения без дополнительных устройств, т. е. повышается управляемость системы. Саморегулируемые вещества — это одна из групп «умных веществ».

Задача 1. Газопровод (продолжение)

7.1. Контроль решения.

Рассмотреть вводимые вещества и поля.

7.1.1. Можно ли не вводить новые вещества и поля, используя ВПР — имеющиеся и производные?

Полученные решения не удовлетворяют этому требованию. Имеющиеся вещественные ресурсы: газ и материал трубы. Среди полевых ресурсов: давление газа, огонь и температура. Остановить (погасить) огонь газом невозможно. Использовать материал трубы тоже не представляется возможным. Погасить огонь можно прекращением доступа кислорода. Для этого нужно герметизировать участок трубы, т. е. создать перегородку. Создать управляемую перегородку из газа или материала трубы не представляется возможным. Может быть, использовать огонь. Известен способ гасить пожар пожаром, пущенным навстречу. Это решение в данных условиях осуществить достаточно сложно, оно будет несравненно дороже предложенных.

7.1.2. Можно ли использовать саморегулируемые вещества?

Мы использовали саморегулирующееся вещество — вещество с обратимой памятью формы.

Внести соответствующие поправки в техническое решение.

Решения остались прежними, поэтому не нужно вносить поправки.

9.3. Оценка решения

На шаге 7.2 проводят предварительную оценку полученного решения. Для этого используют контрольные вопросы:

— Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

— Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

— Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

— Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи, в реальных условиях со многими «циклами»?

Если полученное решение не удовлетворяет хотя бы одному из контрольных вопросов — вернуться к 1.1. Это показано на рис. 1.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

7.2. Провести предварительную оценку полученного решения.

Контрольные вопросы:

7.2.1. Обеспечит ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)? — Да!

7.2.2. Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением? — Устранено физическое противоречие.

7.2.3. Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Во всех предложенных решениях содержатся управляемые элементы (вещества или электрическое поле).

7.2.4. Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи, в реальных условиях со многими «циклами»?

Решения с эффектом обратимой памяти формы и с использованием электрического поля — многоцикловые — можно использовать неоднократно.

Если полученное решение не удовлетворяет хотя бы одному из контрольных вопросов, вернуться к 1.1.

Решение удовлетворяет всем контрольным вопросам. Возвращаться к шагу 1.1 не нужно.

9.4. Определение новизны и подзадач

На шаге 7.3 проверяют по патентным данным формальную новизну полученного решения.

На шаге 7.4 определяют, какие подзадачи возникают при технической разработке полученной идеи? Необходимо записать возможные подзадачи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Примечание. Вновь появившиеся изобретательские задачи принято называть «вторичные задачи».

Задача 1. Газопровод (продолжение)

7.3. Проверить (по патентным данным) формальную новизну полученного решения.

Часть приведенных решений уже запатентованы (это учебная задача).

7.4. Какие подзадачи возникают при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Необходимо сделать опытные образцы и провести испытание.

Глава 10. ЧАСТЬ 8. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУЧЕННОГО РЕШЕНИЯ

10.1. Основные понятия и структура восьмой части АРИЗ

После получения удовлетворяющего нас решения мы не всегда задумываемся над тем, как можно развивать и где еще можно использовать данную идею. В лучшем случае рассматривается вопрос о «совместимости» выбранного решения с имеющейся сейчас системой.

Сущность данной стадии в дальнейшем развитии найденной идеи.

Действительно хорошая идея не только решает конкретную задачу, но и дает универсальный ключ ко многим другим аналогичным задачам.

Цель восьмой части АРИЗ-85-В — это максимальное использование ресурсов найденной идеи. Таким образом, на этой части мы пытаемся развить полученную идею. Схема 8-й части показана на рис. 33.

Рис. 33. Функция 8-й части АРИЗ-85-В

На Рис. 33 обозначено:

8 — номер части АРИЗ-85-В;

ОР — оценка решения;

РИ — развитие идеи.

Развитие идеи решения осуществляется по трем направлениям:

— согласование полученного решения с системой и надсистемой, в которые входит данное решение;

— использование полученного решения по новому назначению;

— использование найденной идеи при решении других задач.

Более детальная структурная схема показана на рис. 34.

Рис. 34. Восьмая часть АРИЗ-85-В

На рис. 34 обозначено:

8.1—8.3 — шаги 8-й части АРИЗ-85-В

10.2. Согласование полученного решения

На шаге 8.1 происходит согласование полученного решения с системой, надсистемой и окружающей средой.

Согласование, прежде всего, зависит от уровня полученного решения. Решение может быть принципиально новое — «пионерское» (например, изобретение самолета, радио, лазера, компьютера и т. п.) и не пионерское.

Если решение не «пионерское», то решение подстраивается под систему и надсистему. Прежде всего, следует выяснить взаимосвязи разработанной системы с другими системами, надсистемой и внешней средой и обеспечить процесс их взаимодействия так, чтобы не вызывать взаимных отрицательных явлений. Это осуществляется согласованием параметров, форм, связей, веществ и полей вновь создаваемой системы с надсистемой и окружающей средой. Кроме того, осуществляется согласование процессов по времени, в частности согласование ритмики работы. Если при этом выявляются какие-то недостатки, то они устраняются. Часто в таких случаях устранение этих недостатков является новой задачей, которую, может быть, тоже следует решить по АРИЗ. После этого решение дорабатывается конструктивно, технологически, разрабатываются организационно-технические мероприятия по использованию полученного решения.

Если решение «пионерское», то для его осуществления, как правило, следует изменить надсистему.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

8.1. Изменение надсистемы.

В рассматриваемой задаче решение не пионерское, поэтому нужно согласовать с системой газопровода.

10.3. Использование полученной системы по новому назначению

На шаге 8.2 пытаются выявить, как данная система может применяться по-новому.

Всегда желательно получить максимальную выгоду от разработанной системы. Наиболее идеальный способ: найти решения, как можно эту систему применять по новому назначению. Это типично ресурсное решение — не нужно тратить средства и время на разработку новой системы.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Описанные решения могут использоваться для герметизации, а решение с электрическим полем — для управления огнем в различных устройствах.

Задача 7. Видео

8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Компания моего приятеля выпускала диски со сказками. Сказки можно было слушать и читать на пяти различных языках. Эти диски хорошо раскупались, но стоили очень дешево. Приятель спросил у меня совета, как можно увеличить прибыль, не создавая новый товар.

После осуществления моей идеи, которая практически не требовала никаких изменений в системе, прибыль увеличилась в 10 раз.

Как вы считаете, что я предложил?

Я сказал, что этот продукт — прекрасный учебный материал по изучению сразу пяти языков. Пришлось только написать инструкцию по изучению языка и сделать новую упаковку для «нового» продукта — программы по изучению языков.

Безусловно, такой продукт уже можно было продать совсем по другим ценам.

10.4. Использование идеи решения

На шаге 8.3 пытаются найти пути использования полученной идеи для решения других задач. Это можно осуществлять по следующим направлениям:

— сформулировать в общем виде полученный принцип решения.

— рассмотреть возможность прямого применения полученного принципа при решении других задач.

— рассмотреть возможность использования принципа, обратного полученному.

— использовать морфологический подход, включающий:

1. Сочетание всех вариантов исполнения каждой из подсистем ТС (Классическая морфологическая матрица).

2. Все варианты изменения среды, в которой находится система:

— замена среды на другую;

— изменение агрегатного состояния среды.

3. Все возможные варианты расположения подсистем ТС.

4. Все варианты изменения последовательности выполнения процессов.

5. Изменения сегмента рынка (все возможные варианты).

Все возможные сочетания по пп. 1—5 занести в морфологические таблицы, включающие «расположение подсистем или их частей — агрегатные состояния изделия» или «использованные поля — агрегатные состояния внешней среды», и рассмотреть возможные новые технические решения по каждой ячейке этих таблиц.

— Рассмотреть возможность изменения найденного принципа при предельных изменениях параметров системы.

Постепенно изменяют параметры от существующих к нулю, бесконечности и минус бесконечности, определяя, где происходят качественные изменения. Эти качественные изменения могут привести к качественным решениям и новым использованиям полученного решения.

Более детально рассмотрим некоторые из указанных направлений использования полученной идеи.

Наиболее эффективно решение будет использовано тогда, когда для него будут найдены и другие применения. Такая работа не проходит зря и обоюдовыгодна как изобретателю, так и заказчику. В изобретательском праве некоторых стран в качестве объекта изобретения признается и применение ранее известных устройств, способов, веществ по новому назначению. Нахождение нового применения разработанной системы расширяет рынок для компании изготовителя.

Идея, полученная при решении данной задачи, может быть использована при решении других задач. На этом этапе желательно выяснить все многообразие сторон полученной идеи. Для этого рассматривают идеи, обратные полученной, и проводится своеобразный морфологический анализ полученного решения.

Решение представляется в виде модели: два взаимодействующих объекта и энергии их взаимодействия (энергия может быть и в виде информации). Два взаимодействующих элемента назовем объектом (О) и инструментом (И). Энергия представляется в виде поля и обозначается «П». Взаимное пространственное расположение этих элементов будет:

ПИО; ПОИ; ИПО.

В некоторых случаях такие элементы используются парно, которые могут располагаться симметрично или ассиметрично. Общее количество их пространственных расположений будет определяться числом сочетаний, которое можно записать:

1. ПИОИП; 2. ИПОПИ; 3. ПОИОП;

4. ОПИПО; 5. ОИПИО; 6. ИОПОП;

7. ПИОПИ; 8. ПОИПО; 9. ОИПОИ.

Здесь в случаях 1 и 2 в центре расположен объект, в 3 и 4 — изделие, а в 5 и 6 — поле. Так, в схеме 1 объект (О) окружает инструмент (И), а за ним расположен источник поля (П).

Кроме чисто пространственного расположения элементов можно рассмотреть их взаимодействие. Например, предоставив в следующей форме (табл.7):

Таблица 7. Возможных взаимосвязей объекта (О), инструмента (И) и источника поля (П)

Тогда общую картину возможных вариантов расположений и взаимодействий можно представить в виде таблицы 8. Их число в данном случае составляет 135.

Это число может быть значительно расширено, если инструмент (И) и объект (О) представить в различных состояниях: твердом монолитном, гибком, отдельные частицы вплоть до мелкого порошка или микросфер, гель, жидкость, аэрозоль, газ, плазма, а поле (П) в виде: гравитационного, механического, теплового, электромагнитного, химического и биологического.

Таблица 8. Возможные взаимные расположения и взаимосвязи объекта (О), инструмента (И) и источника поля (П)

Для задачи о газопроводе предлагаем читателям проделать все эти построения и преобразования самостоятельно.

Глава 11. ЧАСТЬ 9. АНАЛИЗ ХОДА РЕШЕНИЯ

Цель девятой части — совершенствование навыков пользования АРИЗ. Каждая решенная по АРИЗ задача должна повышать творческий потенциал человека. Но для этого необходимо тщательно проанализировать ход решения. Такая операция проводится путем сопоставления идеального хода решения ИХР задачи по всем шагам АРИЗ с реальным ходом решения (РХР). Структурная схема представлена на рис. 35. Тем самым производится оценка хода решения ОХР. Для наглядности такую операцию можно представить в виде условной формулы:

Рис. 35. Функция 9-й части АРИЗ-85-В

На рис. 35 обозначено:

1—8, 9 — номера частей АРИЗ-85-В;

ХР — ход решения по 1—8 частям АРИЗ-85-В;

ОХР — оценка хода решения.

Детальная схема девятой части АРИЗ-85-В представлена на рис. 36.

Рис. 36. Девятая часть АРИЗ-85-В

На рис. 36 обозначено:

9.1—9.2 — шаги 9-й части АРИЗ-85-В

На шаге 9.1 сравнивают реальный ход решения данной задачи с теоретическим (по АРИЗ). Если есть отклонения, их записывают. Это необходимо для усовершенствования навыков решения по АРИЗ и для усовершенствования самого АРИЗ.

После получения решения достаточно легко представить идеальный ход решения (ИХР), ибо «с вершины» полученного решения легче увидеть наиболее быстрый, легкий и точный путь, который ведет к решению. При сравнивании реального хода решения с идеальным, легче обнаружить просчеты и неточности, допущенные при решении. Следует тщательно разобраться в причинах этих ошибок, запомнить их и учесть при решении других задач. За счет такого анализа методика осваивается значительно эффективнее и быстрее.

Кроме того, на шаге 9.1 накапливаются «сбои» решений на различных шагах АРИЗ. Такая информация используется для его усовершенствования. Таким образом, шаг 9.1 помогает усовершенствовать АРИЗ и навыки пользования им.

На шаге 9.2 сравнивают полученное решение с данными информационного фонда ТРИЗ (стандарты, эффекты, приемы, ресурсы).

Если в информационном фонде нет подобного принципа, его записывают в предварительный накопитель.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

9.1. Сравнить реальный ход решения данной задачи с теоретическим (по АРИЗ). Если есть отклонения, записать.

Реальный ход решения не отличается от теоретического, так как задача учебная.

9.2. Сравнить полученный ответ с данными информационного фонда ТРИЗ (стандарты, эффекты, приемы). Если в информационном фонде нет подобного принципа, записать его в предварительный накопитель.

Решения, полученные в данной задаче, могут быть использованы в виде:

— задачи-аналога;

— физического эффекта.

Физическое противоречие в выявленной задаче-аналоге: пропускать — не пропускать.

В указателе физических эффектов не представлен эффект, описанный в а. с. 369 913.

Глава 12. Практика АРИЗ-85-В

12.1. Условия задач

Задача 8. Укол

Для вакцинации и многих других медицинских манипуляций делают подкожные и внутримышечные уколы. Многие люди боятся уколов, которые причиняют боль и травмируют кожу.

Как сделать, чтобы человек не чувствовал боли при уколе и чтобы кожа не травмировалась?

Задача 9. Бензобак боевого самолета

В результате попадания пули в бензобак самолета образуется отверстие, из которого выливается и растекается по фюзеляжу бензин. При этом пожаром охватывается весь самолет.

Бензобаки стали бронировать, но это привело к утяжелению самолета и недопустимому ухудшению его маневренности.

Как быть?

Задача 10. Горбач

Горбатый кит, или горбач, в основном питается стайными рыбами типа сайры. Желудок горбатого кита способен вместить до 500‒600 кг пищи, поэтому каждому из горбачей необходимо много рыбы. При охоте кит раскрывает пасть и движется на стаю рыб, но при его приближении стая рассыпается в разные стороны.

Как горбачу удается поймать большое количество рыб?

Задача 11. Резка лука

Резка репчатого лука связана с трудностью его удержания. Лук выскальзывает из руки, а кроме того можно поранить пальцы.

Как быть?

Задача 12. Самолет «Сталь-6»

При создании самолета «Сталь-6» Роберто Бартини решил объединить в одной сварной конструкции лучшие свойства разных сталей — прочность, пластичность, стойкость против коррозии. Наилучшую комбинацию свойств давали нержавеющая и хромомолибденовая стали, но режимы их сварки оказались противоположными.

Нержавеющую сталь нужно варить короткими мощными импульсами тока, так как более длинные импульсы тока перегревают сталь, и она теряет важные элементы, делающие ее нержавеющей. Шов может поржаветь.

Хромомолибденовую же сталь нужно варить медленно, слабым током, дающим относительно низкую температуру, иначе перегретая точка, быстро охлаждаясь на воздухе, перекалится, станет хрупкой, и шов порвется.

Как обеспечить сварку с такими противоположными требованиями?

Задача 13. Стул

Когда человек работает на каком-то одном рабочем месте в одной позиции, например за письменным столом, то сидение подбирается и подгоняется под данный стол.

Если же человек вынужден перемещаться от одного места работы к другому и рабочее место каждый раз на новой высоте, то, конечно, можно у каждого рабочего места поставить соответствующее сидение, но это достаточно сложно, может мешать перемещению и т. д.

Кроме того, при наладке или исследовании больших объектов, например двигателей самолетов, приходится работать в разных положениях: на корточках, с полусогнутыми ногами и даже стоя. В таком положении человек не может находиться долго. Как быть?

Задача 14. Оса

Оса дисцелия (Discoelius zonalis) строит свое гнездо в древесине, в буровых ходах личинок жуков. Она охотится на гусениц ярко-красных молей или личинок пилильщиков, укладывает гусеницу в гнездо, откладывает в нее яйцо и делает перегородку из кусочков листьев растений, скрепленных пастообразной массой, приготовленной из этих же листьев, а затем летит за следующей гусеницей. Далее, в следующие ячейки вновь закладываются гусеницы и откладывается яйцо. Так до тех пор, пока ход в древесине не заполнится[7].

Оса-паразит хризис игната из рода блестянок (Chrysis ignita) во время отсутствия осы дисцелия делает в перегородке тонкое отверстие и откладывает свое яйцо[8] в ячейку с уже отложенным яйцом осы дисцелия. Такое малое отверстие в перегородке оса-хозяйка не замечает и не подозревает угрозы своему потомству.

Личинки осы-паразита вылупляются раньше личинок осы-хозяйки и поедают последних.

Некоторые виды ос научились спасать свои личинки от личинок ос-паразитов.

Каким образом?

Задача 15. Сигарета

При курении сигареты большая часть причиняемого ей вреда здоровью возникает из-за вдыхания канцерогенных веществ, которые образуются при горении табака. При этом в процессе нагрева табака вблизи зоны горения происходит возгонка никотина и ароматических веществ, ради вдыхания которых курильщик и курит сигарету.

Проблему пытаются решить путем нагревания табака в специальных устройствах для курения, в которых горения табака не происходит. В таких устройствах табак нагревается с помощью электрических нагревателей до температуры, при которой происходит возгонка никотина и ароматических веществ, но не происходит пиролиз табака и его компонентов, который и приводит к образованию канцерогенных веществ. Примером могут служить устройство glo, разработанное компанией British American Tobacco[9] (см. патенты США 9 414 629 и 9 609 894) и iQOS, разработанное компанией Philip Morris[10].

Эти устройства существенно менее опасны для здоровья курильщика, чем обычные сигареты, но при их использовании ритуал курения полностью меняется: курильщик не зажигает табак, не видит зону горения, которой просто нет, и не наблюдает, как огонек на кончике сигареты вспыхивает и перемещается при затяжке. Кроме того, внешне такие устройства не похожи на обычную сигарету. Эти обстоятельства настолько важны для многих курильщиков, что они продолжают курить обычные сигареты, несмотря на риск для собственного здоровья.

Как быть? Как не допустить вдыхания канцерогенных веществ при курении сигарет, полностью сохранив ритуал курения (зажигание сигареты, наблюдение за тем, как зона горения активируется и перемещается вдоль сигареты при затяжке и т.д.) и обеспечив вдыхание курильщиком никотина и ароматических веществ?

Задача 16. Кормежка рыб

Необходимо кормить рыб, когда дома не будет никого несколько дней. Можно запустить в аквариум циклопов[11] — это великолепный корм для рыб, но нетерпеливые рыбы их быстро съедят и на все оставшееся время, пока хозяин отсутствует, останутся голодными[12].

Как быть?

Задача 17. Поставка пшеницы

Компания, выращивающая и поставляющая пшеницу, заключает заранее контракт[13] на ее поставку. Однако пшеница еще не выросла, и компания рискует сорвать контракт в случае неурожая, вызванного, например, плохими погодными условиями или другими, не зависящими от нее факторами.

Чтобы не сорвать контракт, в случае неурожая продавец будет вынужден докупить недостающее зерно у других производителей и поставить его покупателю по оговоренной в контракте цене. При этом в случае неурожая рыночная цена зерна возрастает и может значительно превысить его отпускную цену, оговоренную в контракте. В этом случае продавец потерпит убыток и даже может разориться.

Как быть?

12.2. Разбор задач

Задача 8. Укол

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Техническая система:

ТС для внесения лекарства под кожу.

Для данной задачи следует выбрать другую функцию — обеспечить безболезненный и нетравмирующий кожу укол.

ТС включает: кожу, иглу, лекарство и пациента.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если игла большого диаметра и длины, то лекарство легко и быстро вводится под кожу, но травмирует ее, вызывает боль и страх у пациентов.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если игла очень малого диаметра и длины (трудно различимая глазом), то пациент ее не замечает, она не вызывает у него страха и боли, кожа не травмируется, так как игла проходит сквозь поры, но лекарство вводится очень медленно и трудно.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить, чтобы игла не травмировала кожу, не вызывала боли и страха у пациента и чтобы лекарство вводилось просто и быстро.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — игла и лекарство.

Изделие — кожа и пациент.

Состояния инструмента:

Состояние 1 — игла большого диаметра и длины.

Состояние 2 — игла малого диаметра и длины.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (игла большого диаметра и длины).

ТП-2 (игла малого диаметра и длины).

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

ГПП — обеспечить безболезненный, не вызывающий травму кожи и страха пациента укол.

Выбираем ТП-2 — игла малого диаметра и длины.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Игла очень малого диаметра и длины (микроны, нанометры).

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Игла очень малого диаметра, лекарство и пациент.

2. Усиленная формулировка конфликта

Игла очень малого диаметра не вызывает травму кожи, боль и страх у пациента, но лекарство вводится трудно.

3. Икс-элемент

Икс-элемент позволяет вводить лекарство легко через иглу очень малого диаметра и размеров, не вызывая травмы кожи и страха у пациента.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

Исходная ситуация (17):

где

В_1 — пациент;

В_2 — кожа;

В_3 — игла;

В_4 — лекарство;

П — давление.

В случае иглы большого диаметра и длины.

Лекарство (В_4) посредством иглы (В_3) легко вводится в кожу (В_2) пациента (В_1) — прямая стрелка.

Игла (В_3) травмирует в кожу (В_2) пациента (В_1) и вызывает у него боль и страх — волнистая стрелка.

В случае иглы малого диаметра и длины.

Игла (В_3) не травмирует кожу (В_2) пациента (В_1) и не вызывает у него боль и страх — прямая стрелка.

Лекарство (В_4) посредством иглы (В_3) трудно вводится в кожу (В_2) пациента (В_1) — волнистая стрелка.

Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.

Нужно продолжить анализ задачи.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона контакта иглы и кожи, включая кожу, и зона зрительного контакта пациента с иглой.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время укола.

Т2 — время до укола.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Металл иглы, лекарство — жидкость.

б) ВПР изделия.

Кожа, ее структура (поры), психологическое воздействие вида иглы на пациента.

2. Внесистемные:

а) ВПР среды.

Воздух.

б) ВПР общие.

Воздух.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Одноразовые игла и шприц.

б) дешевые.

Воздух.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет облегчить ввод лекарства в течение ОВ (во время укола) в пределах ОЗ (контакта кожи и иглы, зрительного контакта пациента с иглой), не мешая очень тонкой и короткой игле не травмировать кожу и не вызывать боль и страх у пациента.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Материалы иглы и лекарства, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют легко вводить лекарство в кожу в течение ОВ (во время и после укола) в пределах ОЗ (контакта иглы с кожей и самой кожи, зрительного контакта пациента с иглой), не травмировать кожу и не вызывать боль и страх у пациента.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Внутренний диаметр иглы должен быть большой, чтобы было легко вводить лекарство, и должен быть маленький, чтобы не травмировать кожу и не вызывать боль и страх у пациента.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Данный шаг не актуален для данной задачи.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

Зона между иглой и кожей во время и после укола должна сама обеспечить легкое введение лекарства.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

Пока еще не достаточно информации для применения стандартов.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1 Применение ММЧ.

Как маленькие человечки должны увеличить диаметр канала в игле, не увеличивая его?

ШАГИ 4.2—4.7 — не актуальны для данной задачи.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

Можно применить стандарт 3.1.1. Переход к бисистемам и полисистемам.

Иголочек делается очень много. Каждая иголочка маленькая и диаметр внутреннего канала очень мал, а все вместе образуют широкий канал.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задачи-аналоги не выявлены.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств в пространстве

Раздробить иглу на множество очень маленьких игл.

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Данный шаг не актуален для данной задачи.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Разработали пластырь с большим количеством иголочек размером от десятков нанометров до сотен микрометров. В пластыре имеются капсулы с лекарством[14]. Имеются разные варианты каналов, по которым поступает лекарство. На рис. 37 отверстия расположены рядом с микроиглой, а на рис. 38 — внутри иглы.

Рис. 37. Пластырь для введения лекарств. Патент EP 2 327 419

1 — покрытие микроиглы; 5 — устройство микроигл; 6 — микроигла; 7 — отверстия для вытекания лекарства; 8 — основание.

Рис. 38. Полая микроигла. Патент США 6 503 231

Игла проходит эпителий (роговой слой кожи) и лекарство вводится в эпидермис (рис. 39).

Рис. 39. Микроиглы, нанесенные на кожу

Пациент не ощущает боли, не боится вида пластыря, и иглы не травмируют кожу.

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Описанное решение удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Пациент не ощущает боли, не боится вида пластыря, и иглы не травмируют кожу.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Устранено ФП: диаметр отверстия иглы должен быть большой и маленький. Суммарный диаметр отверстий всех игл большой, а диаметр каждой иглы маленький.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Полученная система содержит управляемый элемент — микроиглы.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Данное решение может быть использовано многократно в разных условиях и для разных целей.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Получены патенты.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Решение внедрено, пластырь создан и испытан (рис. 40).

Рис. 40. Внешний вид пластыря с микроиглами[15]

В некоторых случаях неудобно, когда лекарство содержится в специальных капсулах.

С точки зрения ТРИЗ идеальная капсула — отсутствующая капсула. Таким образом, капсула должна быть свернута, а ее функция передана другим частям, лучше всего самой игле.

Возникает новая задача. Как в микроигле поместить достаточное количество лекарства? Значит, игла должна быть сделана из лекарства, но лекарство не сможет проколоть роговой слой кожи (эпидермис).

Создали иглы, в которые вводят наночастицы лекарства, а сами иглы растворимые (рис. 41)[16].

Рис. 41. Пластырь с микроиглами[17]

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистема изменена — выпускается новое изделие.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Подобным способом можно брать микропробы, например, крови.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач

См. п. 8.2.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ не найдено подобное решение.

Задача 9. Бензобак боевого самолета

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Техническая система:

ТС для безопасного хранения бензина в бензобаке самолета.

ТС включает: самолет, бензобак и пулю.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если бензобак бронировать, то пуля не пробивает бензобак, бензин не выливается и не будет пожара, но самолет будет тяжелым.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если бензобак не бронировать, то пуля пробивает бензобак, бензин выливается и будет пожар, но самолет не будет тяжелым.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить отсутствие выливания бензина из бензобака при попадании в него пули, не утяжеляя самолета.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — пуля.

Изделие — самолет и бензобак.

Примечание.

В данной задаче имеются два состояния у изделия — бензобака.

В связи с этим правило 1 следовало бы уточнить:

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

Состояния изделия:

Состояние 1 — бензобак бронированный.

Состояние 2 — бензобак не бронированный.

Или можно задачу представить иначе: пуля пробивает бензобак или нет, что равнозначно бронированию и небронированию бензобака.

Состояния инструмента:

Состояние 1 — пуля не пробивает бензобак, так как он бронированный.

Состояние 2 — пуля пробивает бензобак, так как он небронированный.

В связи с постановкой задачи и в качестве разнообразия выберем вариант, когда изделие имеет два состояния.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (бронированный бензобак).

ТП-2 (бензобак небронированный).

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

В соответствии с ГПП, указанным на шаге 1.1 (безопасное хранение бензина) следовало бы выбрать бронированный бензобак, но такой самолет становится очень плохо управляемым, практически не способным вести бой. В связи с этим переформулируем ГПП.

ГПП — маневренный самолет.

Выбираем ТП-2 — бензобак небронированный.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

В небронированный бензобак попадает пуля и это приводит к выливанию бензина из бензобака и к пожару, но самолет не утяжеляется.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Пуля, самолет и бензобак.

2. Усиленная формулировка конфликта

В небронированный бензобак попадает пуля и это приводит к выливанию бензина из бензобака и пожару, но самолет не утяжеляется.

3. Икс-элемент

Икс-элемент создает условия, чтобы бензин не выливался из бензобака, не утяжеляя самолет.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

Исходная ситуация (18):

где

В_1 — бензобак с бензином;

В_2 — пуля;

П — движение пули.

Пуля (В_2), попадая в бензобак (В_1) приводит к выливанию бензина и пожару — волнистая стрелка.

Применение стандарта 1.2.1 (подкласс 1.2. Разрушение веполей), где для разрушения вредного действия между веществами необходимо добавить вещество (В_3), которое предотвращает разлив бензина (В_1), т. е. возникновение пожара. Схема (19):

В качестве В_3 должен быть какой-то материал, не позволяющий вытекать бензину.

Где

В_1 — бензобак с бензином;

В_2 — пуля;

В_3 — икс-элемент;

П — движение пули.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона попадания пули.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время попадания пули;

Т2 — время изготовления бензобака;

Т3 — время после попадания пули (после образования отверстия).

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Металл пули, движение пули.

б) ВПР изделия.

Бензобак и его конструкция.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Поток воздуха.

б) ВПР общие.

Поток воздуха.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Потоки воздуха от винтов.

б) дешевые.

Потоки воздуха.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, создает условия, чтобы бензин не выливался в течение ОВ (во время и после попадания пули) в пределах ОЗ (из отверстия), не утяжеляя самолет.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы системы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, создают условия, чтобы бензин не выливался в течение ОВ (во время и после попадания пули) в пределах ОЗ (из отверстия), не утяжеляя самолет.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Отверстие в бензобаке должно быть, так как пуля пробивает его стенку, что приводит к вытеканию бензина и пожару, и его не должно быть, чтобы бензин не выливался, но это не должно утяжелять самолет.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Частички икс-элемента (бензобака) должны быть соединены, чтобы не было отверстия (не выливался бензин), и недолжны быть соединены, так как пуля пробила отверстие.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

ОЗ в течение ОВ должна быть сплошной стенкой и не должна быть сплошной (должна иметь пробитое пулей отверстие).

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

См. шаг 1.7.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1 Применение ММЧ.

Маленькие человечки должны соединять руки до попадания пули

(рис. 42), должны разъединить руки в момент прохождения пули (рис. 43) и снова соединять руки, как только пуля прошла стенку бака (рис. 44).

Рис. 42. До попадания пули

Рис. 43. В момент попадания пули

Рис. 44. После попадания пули

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

Шаг практически был выполнен на шаге 4.1.

Что-то заделывает отверстие после попадания пули.

ШАГИ 4.2 — 4.7 — не актуальны для данной задачи.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

См. шаг 1.7.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Самозаклеивающиеся шины автомобилей.

Технология ContiSeal позволяет проколам в шинах затягиваться самостоятельно. Вязкий защитный слой на внутренней стороне протектора покрышки немедленно герметизирует отверстие (рис. 45).

Такая шина появилась в 21 веке.

Рис. 45. Самозаклеивающаяся шина по технологии ContiSeal[18]

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств в пространстве

Заделка отверстия должна проходить в районе отверстия.

Разделение свойств во времени

Заделка отверстия должна проходить сразу после попадания пули.

Разделение свойств в пространстве

Заделка отверстия должна осуществляться материалом, находящимся в бензобаке.

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Химический эффект — набухание резины в нефтепродуктах.

Чем меньше в молекулах каучука, содержащихся в резине нитрила акриловой кислоты (НАК), тем больше резина набухает. Так, степень набухания резины на основе нитрильного каучука СКН-18 в нефтепродуктах 100%[19].

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

В конце 1937 г. был разработан и принят на вооружение специальный протектор для защиты бензобаков, который при попадании на него бензина набухал и затягивал отверстие. Он представлял собой резиновую оболочку, состоящую из отдельных слоев резины и корда: первый слой, наклеенный на поверхность металла, — бензостойкая резина, второй слой — набухающая резина; третий и четвертый слои — прорезиненный корд, пятый слой — бензостойкая резина. В сумме толщина оболочки составляла 8 мм. Протектор накладывался на бензобак при помощи горячей вулканизации. Вес одного квадратного метра протектора толщиной 8 мм составлял 8 кг, что было вполне приемлемо для использования в авиации. Обеспечивалась полная защита от вытекания бензина через входное отверстие и частично — через выходное отверстие (в зависимости от размера входного отверстия) при поражении обычными пулями калибра 7,62 мм[20].

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена, но оказалось, что возникла вторичная задача — неполная защита бензобака на выходном отверстии.

Эта задача была решена в 1940 г., в НИИРП (Научно-исследовательский институт резиновой промышленности) создали комбинированный протектор, который можно было накладывать на бензобак холодным способом или при помощи горячей вулканизации. Этот протектор состоял из трех частей. Его основная часть (6,8 кг/м² при толщине 14,5 мм) защищала от вытекания на входном и выходном отверстиях от пуль нормального калибра.

В развитие этого варианта в НИИРП разработали комбинированный протектор (образца 1941 г.) для металлических бензобаков, который предохранял их от вытекания топлива при попадании пуль калибра 12,7 мм. При толщине 20 мм вес протектора достигал 16 кг/м². Он защищал от вытекания топлива на входном и выходном отверстиях (всего до 5—8 пробоин)[21].

Оказалась, что возникла третичная задача.

Многочисленные эксперименты показали, что во всех случаях поражения металлического бензобака выходное отверстие в баке имело рваные и развороченные наружу края, не позволяющие протектору затянуться[22].

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Перейдем сразу к шагу 6.4.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача

Необходимо полностью защитить выходное отверстие бензобаки от вытекания бензина.

Первоначально пытались устанавливать различные стенки для того, чтобы пуля меняла направление движения в бензине и теряла кинетическую энергию, но эти опыты не дали результатов, так как при попадании в стенки пуля действительно меняла направление своего движения, но пробивала бак в другом месте[23].

Проведем краткий анализ задачи

ТП. Металлический бензобак хорошо держит форму, но при попадании в него пуля создает выходное отверстие с рваными и развороченными наружу краями, не позволяющими протектору затянуться.

ФП. Бак должен быть из металла, чтобы хорошо держать форму, и не из металла, чтобы в выходном отверстии не создавались рваные и развороченные наружу края.

Решение

Сделать бак из другого материала. Стали делать бензобак из фибры (пропитанной специальным составом бумаги или целлюлозы, спрессованной в листы под нагревом).

Для фибровых бензобаков в ВИАМ (Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов) предложили специальный протектор (образца 1941 г.), который обеспечивал защиту от вытекания топлива на входных и выходных отверстиях при попадании пуль калибра 12,7 мм (всего до 5—8 пробоин). Вес протектора составлял 14,5 кг/м² при толщине 17,5 мм[24].

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

— Рассмотреть вводимые вещества и поля.

Введены вещества: резина, фибра. Введенные поля: химическое поле — набухание резины в нефтепродуктах.

— Можно ли не вводить новые вещества и поля, использовав ВПР — имеющиеся и производные?

В данной задаче была необходимость введения этих веществ и химического поля.

— Можно ли использовать саморегулируемые вещества?

Резина в нефтепродуктах — саморегулируемое вещество, она в нефтепродуктах набухает.

— Ввести соответствующие поправки в технический ответ.

Поправок вводить не нужно.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Бензин не выливается из бака и пожар не происходит.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Устранены два ФП.

Частички икс-элемента (бензобака) должны быть соединены, чтобы не было отверстия (не выливался бензин), и недолжны быть соединены, так как пуля пробила отверстие.

Бак должен быть из металла, чтобы хорошо держать форму, и не из металла, чтобы в выходном отверстии не создавались рваные и развороченные наружу края.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Полученная система содержит управляемый элемент — резину, она разбухает в нефтепродуктах.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Данное решение может быть использовано не только для всех самолетов, но и в других транспортных средствах, имеющих бензобак, например машинах, катерах и т. д.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Решения внедрены и испытаны во время Великой Отечественной войны.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

См. шаг 6.4.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистема (самолет) не изменилась.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Подобные решения могут быть использованы, например, в шинах. См. шаг 5.2.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач

См. п. 8.2.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ имеется задача-аналог, описанная на шаге 5.2.

Задача 10. Горбач

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Система:

Система для поимки стайных рыб горбатым китом.

Система включает: кит и стая рыб.

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

Встречаются случаи, когда у инструмента нет двух состояний, тогда задача решается с одним состоянием инструмента и формулируется только одно ТП.

Техническое противоречие (ТП):

Кит приближается к стае рыб с открытой пастью, чтобы поглотить большую ее часть, но стая рассыпается в разные стороны на отдельные особи и кит практически остается без добычи.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить попадание всей стаи рыб в пасть кита.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — кит.

Изделие — стая рыб.

ШАГ 1.3. Составить графическую схему ТП.

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Выбор не нужен, так как ТП только одно.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Стая полностью рассыпается, и кит не успевает поймать ни одной рыбы.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара.

Кит и стая рыб.

2. Усиленная формулировка конфликта.

Стая полностью рассыпается, и кит не успевает поймать ни одной рыбы.

3. Икс-элемент

Х-элемент удерживает стаю вместе, и кит успевает проглотить всю стаю.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

В вепольном анализе схемы, когда объект воздействует сам на себя, не рассматривались. Схему можно представить так (20):

где

В_1 — стая рыб;

В_2 — кит;

П — движение кита.

Кит (В_2) способен проглотить стаю рыб (В_1) — прямая стрелка.

Стая рыб (В_1) при приближении кита (В_2) рассыпается — волнистая стрелка.

Эти схемы следует исследовать, внести в вепольный анализ и разработать новые стандарты.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона между стаей и китом.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время ловли китом стаи.

Т2 — время до ловли.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Движение кита, раскрытая пасть, его тело, плавники и хвост.

б) ВПР изделия.

Стая, отдельные рыбешки.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Вода, другие обитатели моря и растительность.

б) ВПР общие.

Вода.

3. Надсистемные:

а) надсистема.

Другие киты.

б) дешевые.

Вода, движение кита.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, удерживает стаю вместе в течение ОВ (вовремя ловли) в пределах ОЗ (контакта кита с стаей), чтобы кит успел проглотить всю стаю.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы (сам кит, другие киты, вода), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, удерживают стаю вместе в течение ОВ (вовремя ловли) в пределах ОЗ (контакта кита со стаей), чтобы кит успел проглотить всю стаю.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Икс-элемент в течение ОВ (вовремя ловли) в пределах ОЗ (контакта кита с стаей) должен удерживать стаю рыб вместе, чтобы она полностью попала киту в пасть, и не должен удерживать стаю рыб вместе, так как инстинкт заставляет рыб рассыпаться в стороны при приближении опасности (кита).

Кит в течение ОВ (во время ловли) в пределах ОЗ (контакта кита со стаей) должен удерживать стаю рыб вместе, чтобы она полностью попала киту в пасть, и не должен удерживать стаю рыб вместе, так как инстинкт заставляет рыб рассыпаться в стороны при приближении опасности (кита).

Стая рыб в течение ОВ (вовремя ловли) в пределах ОЗ (контакта кита с стаей) должна сама себяудерживать вместе, чтобы полностью попасть киту в пасть, и не должна себя удерживать вместе, так как инстинкт заставляет рыб рассыпаться в стороны при приближении опасности (кита).

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Отдельные рыбы должны быть рядом друг с другом, чтобы быть вместе (образовывать стаю — косяк), и не должны быть рядом друг с другом, чтобы рассыпаться при встрече с опасностью (китом).

В оперативной зоне должны быть частицы воды, способные удерживать стаю рыб вместе, и не должно быть таких частиц, так как инстинкт заставляет рыб рассыпаться в стороны при приближении опасности (кита).

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

Кит создает силы, чтобы удержать рыб в стае.

Вода создает силы, чтобы удержать рыб в стае.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

Можно применить стандарты 3.1.1. Переход к бисистемам и полисистемам, 3.1.2. Развитие связей в бисистемах и полисистемах и 3.1.3. Увеличение различия между элементами бисистем и полисистем.

Охотиться должны несколько китов вместе.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1 Применение ММЧ.

Человечки вокруг стаи не дают стае рассыпаться.

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

1. ИКР.

Создаются силы вокруг стаи, не позволяющие ей рассыпаться.

2. Шаг назад от ИКР.

Расстояние между отдельными рыбами увеличилось.

3. Как теперь достичь ИКР.

Внешние силы создают силы, сжимающие стаю к центру.

ШАГ 4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

Киты вместе с водой создают такие силы, сжимающие стаю к центру.

ШАГ 4.4. Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Киты создают пузыри вокруг стаи.

ШАГ 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

Киты создают силы, перемещающие созданные ими пузыри к центру стаи.

ШАГ 4.6. Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.

Задача может быть решена, если киты позовут себе на помощь электрических скатов. Но они справляются сами.

ШАГ 4.7. Введение пары «поле — добавка вещества, отзывающегося на поле».

Частицы воды, пузырьки воздуха и силы, создаваемые китами.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

Мы уже применили стандарты 3.1.1. Переход к бисистемам и полисистемам, 3.1.2. Развитие связей в бисистемах и полисистемах и 3.1.3. Увеличение различия между элементами бисистем и полисистем.

По стандарту 3.1.1 — киты должны объединяться для совместной охоты, по стандарту 3.1.2 — каждый кит должен быть динамически связан с другими, по стандарту 3.1.3 — каждый из китов должен выполнять свою функцию.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задача—аналог — большинство технических систем — каждая подсистема выполняет свою функцию.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств в пространстве, во времени и структуре

Непосредственно перед ловлей рыбы киты создают такие силы.

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Киты создают центростремительные силы, совершая круги вокруг стаи.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Группа китов плавает вокруг косяка рыбы, хвостами и плавниками взбивая воду и создавая вокруг стаи «кольцо пены», за которое рыба не может вырваться. Движение китов вокруг стаи создает центростремительные силы, которые гонят эти пузыри к центру. Часть китов криками отгоняет рыбу от созданного «барьера». Кроме того, удары хвостом глушат рыбу. Затем киты по очереди подныривают под кольцо с разинутыми пастями, заглатывая рыбу. Кит, находящийся под водой внизу, выдыхая воздух, создает облако пузырьков. Кит постепенно поднимается на поверхность. Пузырьки, видимо, сбивают добычу с толку и помогают киту маскироваться. Таким образом киты могут охотиться как в одиночку, так и группами, окружая добычу кругом или полукругом и по спирали поднимаясь на поверхность.

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Описанное решение удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Киты сами все создают.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Устранено ФП.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Полученная система содержит управляемые элементы — пузыри воздуха и центростремительные силы.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Данное решение используется всеми горбатыми китами.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

«Патент» природы.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Никаких.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистема не изменяется, а используется. Киты охотятся вместе.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Подобный принцип может использоваться, когда нужно что-то удержать в центре. Такие задачи-аналоги имеются в фонде ТРИЗ, например создание искусственной шаровой молнии П. Капицей.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач.

См. п. 8.2.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

См. п. 8.2.

Задача 11. Резка лука

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Техническая система:

ТС для безопасной резки репчатого лука.

ТС включает: репчатый лук, нож, разделочная доска и пальцы кисти руки, удерживающие лук.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если лук держать крепко, то будет удобно его резать, он не будет выскальзывать из пальцев, но можно порезать пальцы.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если лук держать некрепко, то будет неудобно его резать, он будет выскальзывать, но пальцы останутся целы.

Необходимо при минимальных изменениях в системе предотвратить порез пальцев, крепко держа лук, чтобы было удобно его резать.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — нож и пальцы.

Изделие — лук.

Состояния инструмента:

Состояние 1 — пальцы держат лук крепко.

Состояние 2 — пальцы держат лук некрепко.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (лук держат крепко).

ТП-2 (лук держат некрепко).

Мы встретились с нестандартной графической схемой, отсутствующей в таблице[25].

Учтите, что могут встречаться и такие и другие схемы.

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

ГПП — безопасная резка лука.

Выбираем ТП-2 — лук держат некрепко.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Лук держат с очень малой силой (совсем не держат), что создает неудобство для резания лука, но нет и порезов пальцев.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Пальцы, не держащие лук и нож.

2. Усиленная формулировка конфликта

Пальцы, не держащие лук, создают неудобство для резания лука, но нет и порезов пальцев.

3. Икс-элемент

Х-элемент крепко удерживает лук, позволяя ножу удобно резать его, не травмируя пальцы.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

В случае, когда лук держат крепко (21).

где

В_1 — лук;

В_2 — пальцы;

В_3 — нож;

П — сила резания.

Пальцы (В_2) крепко держат лук (В_1) — прямая стрелка.

Нож (В_3) удобно режет лук (В_1) — прямая стрелка.

Нож (В_3) режет пальцы (В_2) — волнистая стрелка.

В случае, когда лук держат некрепко (22).

где

В_1 — лук;

В_2 — пальцы;

В_3 — нож;

П — сила резания.

Пальцы (В_2) некрепко держат лук (В_1) — штрихпунктирная стрелка (если пальцы совсем не держат лук, то этой стрелки не должно быть).

Нож (В_3) неудобно режет лук (В_1) — волнистая стрелка.

Нож (В_3) не режет пальцы (В_2) — прямая стрелка.

Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.

Нужно продолжить анализ задачи.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона между пальцами и луком, а также между пальцами и ножом.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время резания лука.

Т2 — время до резания лука.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Ресурсы пальцев — ногти.

Ресурсы ножа — его форма.

б) ВПР изделия.

Свойства лука?

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Форма разделочной доски.

б) ВПР общие.

Кухонный стол.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Кожура лука.

б) дешевые.

Воздух, кожура лука.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет удерживать лук в течение ОВ (во время резания) в пределах ОЗ (контакт пальцев и лука, контакт ножа и пальцев), не мешая удобно резать лук.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы (ногти, форма ножа, форма разделочной доски, кухонный стол), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют удерживать лук в течение ОВ (во время резания) в пределах ОЗ (контакт пальцев и лука), не мешая удобно резать лук.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Пальцы должны находиться вплотную с луком, чтобы удержать его для удобного резания, и не должны находиться вплотную с луком, чтобы не порезать их.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

В ОЗ (между пальцами и луком) должны быть частицы, чтобы пальцы не касались лука (предотвращение пореза пальцев), и частиц не должно быть, чтобы лук было удобно резать.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

ОЗ в течении ОВ должна сама обеспечивать удержание лука и не мешать его резанию.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

Можно применить стандарты 1.2.1. Устранение вредной связи введением постороннего вещества и 1.2.2. Устранение вредной связи видоизменением имеющихся веществ.

По стандарту 1.2.1 необходимо иметь какой-то предмет, который может удерживать лук и предохранять пальцы от пореза.

По стандарту 1.2.1 между пальцами и луком или между пальцами и ножом должны быть пальцы, нож или их видоизменение.

Видоизменение пальцев — это ногти, видоизменение ножа — это может быть нож специальной формы или нож, удерживающий лук.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1 Применение ММЧ.

Маленькие человечки находятся между пальцами и луком, и между пальцами и ножом. Те, которые находятся между пальцами и луком, должны удерживать лук, а те, которые находятся между ножом и пальцами, — предохранять пальцы от порезов.

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

1. ИКР.

Лук хорошо удерживается, и пальцы не режутся.

2. Шаг назад от ИКР.

Пальцы находятся на каком-то расстоянии от лука и от ножа.

3. Как теперь достичь ИКР.

Это расстояние имеет что-то такое, что хорошо удерживает лук и предохраняет пальцы от пореза.

ШАГ 4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

Что-то типа ножа удерживает лук.

ШАГ 4.4. Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Нож, удерживающий лук, будет мешать резать лук, поэтому нож должен быть смешан с пустотой — что-то вроде вилки, но с большим количеством зубьев (рис. 46).

Рис. 46. Инструмент для резки лука

ШАГ 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

См. шаг 4.4.

ШАГ 4.6. Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.

Задача не решается.

ШАГ 4.7. Введение пары «поле — добавка вещества, отзывающегося на поле».

См. шаг 4.4.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

Мы уже применили стандарты 1.2.1. Устранение вредной связи введением постороннего вещества и 1.2.2. Устранение вредной связи видоизменением имеющихся веществ.

По стандарту 1.2.1 можно на пальцы надевать металлический наконечник, который хорошо удерживает лук и предохраняет от пореза (рис. 47).

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задачей—аналогом может быть вилка.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств в пространстве и структуре

Между частями, удерживающими лук, имеется пространство, в которое помещается нож (рис. 46).

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Нет необходимости

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Устройство, показанное на (рис. 47), выпускается массовым производством и продается.

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Описанное решение удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение (устройство удержания лука) выполняет главное требование ИКР-1.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Устранено ФП. Пальцы должны находиться вплотную с луком, чтобы удерживать его для удобного резания, и не должны находиться вплотную с луком, чтобы не порезать их.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Держатель лука.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Данное решение используется массовым потребителем. Его можно использовать и для резки других овощей, не только лука.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Решение внедрено.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Можно еще больше механизировать процесс резки лука. Например, выпускаются специальные устройства для резки. Они содержат систему ножей, расположенных параллельно и перпендикулярно друг другу. Лук нарезается кубиками (рис. 48).

Рис. 48. Резка лука кубиками[26]

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Для резки продуктов могут использоваться устройства и механизмы, описанные ранее. Могут быть использованы полуавтоматические и полностью автоматические машины.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Можно подобным способом резать или разделять различные объекты.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач.

См. п. 8.2.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

Задача 12. Самолет «Сталь-6»

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Техническая система:

ТС для сварки нержавеющей стали с хромомолибденовой сталью.

ТС включает: два вида сталей и способ сварки.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если сварка проводится короткими импульсами большой силы тока, то этот режим хорош для нержавеющей стали, но плох для хромомолибденовой стали.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если сварка проводится медленно, слабым током, то этот режим хорош для хромомолибденовой стали, но плох для нержавеющей стали.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить хорошие режимы сварки для двух видов сталей.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — способ сварки.

Изделие — нержавеющая и хромомолибденовая стали.

Состояния инструмента:

Состояние 1 — ток большой силы, короткие импульсы (быстро).

Состояние 2 — ток малой силы медленно.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (ток большой, быстро).

ТП-2 (ток малый, медленно).

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

ГПП — сварка двух видов сталей.

Выбор ТП: ТП-1 и ТП-2 — равнозначны.

Мы встретились с ситуацией, когда для выполнения ГПП оба состояния инструмента равнозначны.

В данном случае рекомендуется провести анализ по одному из состояний инструмента, а если решение не получено, то выбрать другое состояние и еще раз провести анализ задачи.

Например, мы выбираем ТП-1.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Очень большой ток и очень быстро (сверхкороткие импульсы тока).

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Нержавеющая и хромомолибденовая стали, большой ток и быстрый процесс сварки.

2. Усиленная формулировка конфликта

Нержавеющая и хромомолибденовая стали, очень большой ток и очень быстрый процесс сварки.

3. Икс-элемент

Икс-элемент создает условия для хорошей сварки нержавеющей стали с хромомолибденовой сталью.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

Исходная ситуация (23):

где

В_1 — нержавеющая сталь;

В_2 — хромомолибденовая сталь;

П — ток.

Очень сильный и короткий импульс тока (П) через электрод (В_3) хорошо сваривает нержавеющую сталь (В_1) — прямая стрелка.

Очень сильный и короткий импульс тока (П) через электрод (В_3) плохо сваривает хромомолибденовую сталь (В_1) — волнистая стрелка.

Пока трудно сказать, какой именно стандарт может быть применен. Возможно, стандарты 1.2.3. Оттягивание вредного действия поля и 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью поля.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона сварочного шва.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время сварки;

Т2 — время до сварки;

Т3 — время после сварки.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Сварочный ток, его сила и продолжительность воздействия.

б) ВПР изделия.

Два вида сталей.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Газы и порошки, подаваемые при сварке, температура, воздух.

б) ВПР общие.

Воздух.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Испорченная в результате сварки сталь.

б) дешевые.

Воздух.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет сваривать хромомолибденовую сталь в течение ОВ в пределах ОЗ, не мешая сварке нержавеющей стали.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют сваривать хромомолибденовую сталь в течение ОВ в пределах ОЗ, не мешая сварке нержавеющей стали.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Ток должен быть в виде сильного и короткого импульса, чтобы хорошоварить нержавеющую сталь, и ток должен быть слабый и длительный, чтобы хорошо варить хромомолибденовую сталь.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Этот шаг не актуален для данной задачи.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

В ОЗ должны проходить оба процесса.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

См. шаг 1.7.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

Данная часть не актуальна для данной задачи.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

См. шаг 1.7.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задач-аналогов не обнаружено

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств во времени

Сначала проводится один процесс, а потом другой.

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Этот шаг не актуален для данной задачи.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Роберто Бартини и инженер Сергей Михайлович Попов разработали свою технологию: сначала давали сильный, но очень короткий импульс тока, не давая хромомолибденовой стали перегреться, затем через реостат снижали его до уровня, при котором из нержавеющей стали вещества не выпадали. Регулирование процесса поручили автоматике[27].

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

— Рассмотреть вводимые вещества и поля.

Новых веществ и полей не вводилось, а использовалось только чередование применяемых ранее полей.

— Можно ли не вводить новые вещества и поля, использовав ВПР — имеющиеся и производные?

Так оно и было.

— Можно ли использовать саморегулируемые вещества?

Такие вещества для решения данной задачи не нужны.

— Ввести соответствующие поправки в технический ответ.

Поправок вводить не нужно.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1, лишние ресурсы не тратятся.

См. шаг 7.1.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Устранено ФП. Ток должен быть в виде сильного короткого импульса, чтобы хорошо варить нержавеющую сталь, и ток должен быть слабый и длительный, чтобы хорошо варить хромомолибденовую сталь.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

См. шаг 7.1.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Годится.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Решение было внедрено при постройке самолета «Сталь-6» под руководством генерального конструктора Роберто Бартини.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные. Решение внедрено.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистема не изменяется.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Подобные решения могут быть использованы для решения подобных задач в других технических системах.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач

См. п. 8.2.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ не имеет задачи-аналога.

Задача 13. Стул

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Техническая система:

ТС для фиксации человеческого тела в разных положениях.

ТС включает: человек, рабочее место, фиксирующий элемент.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если фиксирующий элемент один, то он удобен в эксплуатации и не занимает лишнего места, но не фиксирует тело на любом рабочем месте в любом положении.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если фиксирующих элементов много, то можно фиксировать тело в различных положениях, но иметь много фиксирующих элементов неудобно в эксплуатации и эти элементы занимают лишнее место.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить фиксацию тела на рабочем месте в любом положении, при этом обеспечить удобство эксплуатации и не занимать много места.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — фиксирующий элемент.

Изделие — человек и занимаемое место.

Состояния инструмента:

Состояние 1 — много фиксирующих элементов.

Состояние 2 — один фиксирующий элемент.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (один фиксирующий элемент).

ТП-2 (много фиксирующих элементов).

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

Уточним ГПП, описанную на шаге 1.1.

ГПП — фиксация человеческого тела в разных положениях удобная в эксплуатации.

Выбираем ТП-1 — фиксирующий элемент один.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Выбран и так только один фиксирующий элемент. Дальнейшее усиление — отсутствующий фиксирующий элемент.

Отсутствующий фиксирующий элемент не фиксирует человека, но не занимает место.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Фиксирующий элемент, человек и занимаемое место.

2. Усиленная формулировка конфликта

Отсутствующий фиксирующий элемент не фиксирует человека, но и не занимает место.

3. Икс-элемент

Х-элемент фиксирует человека в любом положении, не занимая лишнего места.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

В случае одного или отсутствующего фиксирующего элемента (24).

где

В_1 — человек;

В_2 — занимаемое место;

В_3 — фиксирующий элемент;

П — сила опоры (фиксации).

Отсутствующий (или один) фиксирующий элемент (В_3) не занимает лишнего места (В_2) — прямая стрелка.

Отсутствующий (или один) фиксирующий элемент (В_3) не фиксирует человека (В_1) в любом положении — волнистая стрелка.

В случае многих фиксирующих элементов (25).

Где

В_1 — человек;

В_2 — занимаемое место;

В_3 — фиксирующий элемент;

П — сила опоры (фиксации).

Много фиксирующих элементов (В_3) фиксируют человека в любом положении (В_1) — прямая стрелка.

Много фиксирующих элементов (В_3) занимают лишнее место (В_2) — волнистая стрелка.

Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.

Нужно продолжить анализ задачи.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона контакта фиксирующего элемента с задней стороной человека (затылок, шея, спина, ягодицы, задняя сторона ног и стопы).

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время фиксирования.

Т2 — время до фиксирования.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Способность принимать нужную форму, создавая опору для тела человека в разных положениях.

б) ВПР изделия.

Мышцы человека, место, занимаемое фиксирующим элементом.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Воздух, вода окружающая среда, где находится человек.

б) ВПР общие.

Воздух, вода окружающая среда, где находится человек.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Нет.

б) дешевые.

Воздух, вода, окружающая среда, где находится человек.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет фиксировать тело человека в нужном положении в течение ОВ (во время работы) в пределах ОЗ (задняя часть человека), не занимая лишнего места.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют фиксировать тело человека в нужном положении в течение ОВ (во время работы) в пределах ОЗ (задняя часть человека), не занимая лишнего места.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Фиксирующий элемент должен быть жестким, чтобы фиксировать тело, и должен быть не жестким, чтобы изменять форму фиксации при изменении позы человеком.

Фиксирующий элемент должен быть монолитным, чтобы фиксировать тело, и должен состоять из многих частей, чтобы изменять форму фиксации при изменении позы человеком.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Частички фиксирующего элемента должны быть жестко связаны между собой, чтобы обеспечить жесткость фиксирующего элемента, и должны быть не жестко связаны между собой, чтобы изменять форму фиксации при изменении позы человеком.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

ОЗ в течение ОВ должна быть жесткой и не жесткой, частички ОЗ должны быть жестко связаны между собой и не жестко связаны между собой.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

Можно применить стандарт 2.2.4. Динамизация веполя.

Необходимо сделать фиксирующий элемент, меняющий свою жесткость и форму.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1 Применение ММЧ.

Маленькие человечки должны поддерживать человека с задней стороны и быть крепко связаны друг с другом во время фиксации, и должны не быть связаны или быть не жестко связаны при изменении человеком позы.

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

1. ИКР.

Фиксирующий элемент жесткий, когда фиксирует человека, и мягкий при изменении позы

2. Шаг назад от ИКР.

Фиксирующий элемент не совсем жесткий.

3. Как теперь достичь ИКР.

Фиксирующий элемент начинает быть не жестким, когда человек начинает менять позу, а когда человек принял позу, то он становится жестким.

ШАГ 4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

Пока не понятно, как.

ШАГ 4.4. Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Например, мешок с воздухом удерживает человека.

ШАГ 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

Пока не понятно, как.

ШАГ 4.6. Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.

Задача не решается.

ШАГ 4.7. Введение пары «поле — добавка вещества, отзывающегося на поле».

Частицы фиксирующего элемента способны изменять связи между собой.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

Мы уже применили стандарт 2.2.4. Динамизация веполя.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задача—аналог

В начале 70-х годов прошлого века автор подал заявку на изобретение устройства фиксации тела человека в любом положении. Оно представляло собой оболочку, заполненную микросферами. Такая оболочка принимает точную форму соприкасающейся с ней поверхности, например задней части человека. Затем откачивают воздух. Микросферы плотно прижимаются друг к другу, и поверхность оболочки становится твердой, точно описывающей соприкасающуюся поверхность, и фиксирует ее.

Когда меняется форма, то кран открывается. В оболочку поступает воздух, и она снова становится мягкой. Так поступают при каждом изменении формы.

Заявка на изобретение была подана на медицинскую кровать, обычную кровать, кресло для космонавтов и летчиков, летающих на сверхзвуковых самолетах, устройство фиксации конечностей при переломах и т. д.

В то время заявку отклонили.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств в пространстве, во времени и структуре

Частички фиксатора должны менять связи между собой в зависимости от того, нужно ли в данный момент фиксировать тело или оно меняет свое положение. При фиксации тела частички фиксирующего элемента должны иметь жесткие связи между собой (фиксатор жесткий), а при изменении положения тела в пространстве частички фиксирующего элемента не должны быть жестко связаны между собой (фиксатор мягкий).

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

См. шаг 5.2.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Запатентовано решение в виде экзоскелета[28]. Это устройство поддерживает человека в стоячем, полусидячем, сидячем положениях и на корточках (рис. 49).

Рис. 49. Стул. Патент США 4 138 156

Швейцарская стартап-компания Noonee разработала стул без стула[29] для снятия напряжения в ногах и спине (рис. 50). Он представляет собой мобильное сиденье, своеобразный экзоскелет для поддержки человека в описанных ранее положениях.

В отличие от других экзоскелетов такого типа, он не совершает работу по перемещению человека, поэтому ему не нужны мощные двигатели и большие затраты электроэнергии. Устройство использует малогабаритные двигатели малой мощности, которые работают только во время изменения позы. В остальное время амортизатор блокируется. Устройство прикрепляется с помощью ремней на бедре, коленях и лодыжках. Кроме того, энергия не тратится на поддержание веса человека, так как устройство опирается на пол.

Все это позволило сделать устройство очень легким и простым.

Для сравнения, разработанные ранее экзоскелеты такого типа весят не менее 20 кг и работают всего несколько часов. Устройство компании Noonee весит несколько килограммов и может работать несколько дней.

Прототипы были изготовлены из титана, но в будущем они могут быть изготовлены из углеродного волокна, что сделает их еще более легкими.

Рис. 50. Стул без стула[30]

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Описанное решение удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Устранено ФП. Частички фиксирующего элемента должны быть жестко связаны между собой, чтобы обеспечить жесткость фиксирующего элемента, и должны быть не жестко связаны между собой, чтобы изменять форму фиксации при изменении позы человеком.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

В решении, описанном на шаге 5.2, управляемый элемент — это микросферы, которые управляются создание вакуума или атмосферного давления в оболочке.

В решении, описанном на шаге 6.1, управляемые элементы — это электродвигатель и амортизатор, который блокируется или разблокируется.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

По решению, описанному на шаге 6.1, сделаны и испытаны опытные изделия. Они показали хорошие результаты и, видимо, могут быть подготовлены для массового производства.

По решению, описанному на шаге 5.2, не был изготовлен макет, поэтому пока трудно говорить о его судьбе.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Получен патент на решение, описанное на шаге 6.1.

По решению, описанному на шаге 5.2, патентная заявка не подавалась.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

По решению, описанному на шаге 5.2, могут возникнуть конструкторские и технологические проблемы, требующие решения.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

По решению, описанному на шаге 6.1, надсистема не изменится.

По решению, описанному на шаге 5.2, пока трудно судить, изменится ли надсистема.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Решение, описанное на шаге 5.2, может иметь самые различные применения, некоторые из них были описаны на шаге 5.2.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач.

См. п. 8.2.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ не найдено подобное решение.

Задача 14. Оса

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Система:

Система для размножения осы дисцелия (в дальнейшем будем ее называть оса-хозяин).

Система включает: осу-хозяина, гусеницу, гнездо, яйцо осы-хозяина, осу-паразита и ее яйцо.

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

Встречаются случаи, когда у инструмента нет двух состояний, тогда задача решатся с одним состоянием инструмента и формулируется только одно ТП.

Техническое противоречие (ТП):

Оса-хозяин откладывает яйцо в гусеницу для получения потомства (личинки) и запечатывает ее в гнезде, но оса-паразит откладывает в гнездо свое яйцо, из которого личинка вылупляется раньше личинки осы-хозяина и съедает ее.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить, чтобы личинка осы-паразита не могла съесть личинку осы-хозяина.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — личинка осы-паразита.

Изделие — личинка осы-хозяина.

ШАГ 1.3. Составить графическую схему ТП.

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Выбор не нужен, так как ТП только одно.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Усиливать конфликт не нужно.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Личинка осы-хозяйки и личинка осы-паразита.

2. Усиленная формулировка конфликта

Личинка осы-паразита съедает всех личинок осы-хозяйки.

3. Икс-элемент

Х-элемент не допускает, чтобы личинка осы-паразита съела личинку осы-хозяйки.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

Вепольную модель можно изобразить схемой (26)

где

В_1 — личинка осы-хозяйки;

В_2 — личинка осы-паразита.

Личинка осы-паразита съедает личинку осы-хозяйки — волнистая стрелка.

Применение стандарта 1.1.1. Синтез веполя — добавить поле (П).

Если Х-элемент будет полем, то необходимо подобрать поле, которое будет осуществлять действия, описанные на шаге 1.6.

Вепольную модель можно представить и другой схемой (27)

где

В_1 — личинка осы-хозяйки;

В_2 — личинка осы-паразита;

П — перемещение личинки осы-паразита.

Применение стандарта 1.2.1 (подкласс 1.2. Разрушение веполей), где для разрушения вредного действия между веществами необходимо добавить вещество (В_3), которое предохранит (В_1) от вредного действия (В_1).

Если Х-элемент будет веществом, то необходимо подобрать вещество, которое будет осуществлять действия, описанные на шаге 1.6 (предотвращать съедание личинки осы-хозяйки), как показано на схеме (28):

где

В_1 — личинка осы-хозяйки;

В_2 — личинка осы-паразита;

В_3 — икс-элемент;

П — перемещение личинки осы-паразита.

В качестве В_3 лучше всего использовать имеющиеся вещества или вещества, получаемые в процессе укладки яиц.

Стандарт 1.2.2. Устранение вредной связи видоизменением имеющихся веществ. Схема (29):

где

В_1 — личинка осы-хозяйки;

В_2 — личинка осы-паразита;

В_3 — икс-элемент;

В«1 — видоизмененные личинки осы-хозяйки;

В«2 — видоизмененные личинки осы-паразита;

П — перемещение личинки осы-паразита.

Стандарт 1.2.3. Оттягивание вредного действия поля. Схема (30):

где

В_1 — личинка осы-хозяйки;

В_2 — личинка осы-паразита;

В_3 — икс-элемент;

П — перемещение личинки осы-паразита.

Стандарт 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью поля.

Схема (31):

где

В_1 — личинка осы-хозяйки;

В_2 — личинка осы-паразита;

П_1 — перемещение личинки осы-паразита

П_2 — икс-элемент.

Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.

Нужно продолжить анализ задачи.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона контакта личинки осы-паразита с личинкой осы-хозяйки.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время контакта.

Т2 — время до контакта (до появления личинки осы-паразита).

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Личинка осы-паразита, пространство вокруг нее, условия ее существования.

б) ВПР изделия.

Личинка осы-хозяйки, пространство вокруг ее.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Материал гнезда и перегородки, гусеница.

б) ВПР общие.

Воздух.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Остатки гусеницы.

б) дешевые

Воздух.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не позволяет личинке осы-паразита в течение ОВ (во время контакта) в пределах ОЗ (контакта) съесть личинку осы-хозяйки.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не позволяют личинке осы-паразита в течение ОВ (во время контакта) в пределах ОЗ (контакта) съесть личинку осы-хозяйки.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Контакт между личинкой осы-паразита и личинкой осы-хозяйки должен быть, так как они находятся в одном гнезде, и его не должно быть, чтобы личинка осы-паразита не съела личинку осы-хозяйки.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Частички, окружающие личинку осы-хозяйки, должны не допускать личинку осы-паразита к личинке осы-хозяйки и должны допускать личинку осы-паразита к личинке осы-хозяйки, так как эти частички представляют собой воздух.

Частички, окружающие личинку осы-хозяйки, должны быть из воздуха, чтобы она могла дышать, и не из воздуха, чтобы личинка осы-паразита не смогла контактировать с личинкойосы-хозяйки.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

Указанные на шаге 3.2 ресурсы должны сами выполнить условия ИКР-1.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

См. шаг 1.7. Осталось только подобрать икс-элемент, который может быть веществом или полем, которые желательно выбрать из ресурсов.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1 Применение ММЧ.

Маленькие человечки (человечки икс-элемента) должны не допустить контакта личинки осы-паразита с личинкой осы-хозяйки.

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

1. ИКР.

Контакта между личинками нет.

2. Шаг назад от ИКР.

Личинки очень близко друг к другу.

3. Как теперь достичь ИКР.

Поставить преграду между личинками.

ШАГ 4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

Преграда первоначально существует в виде перегородки, которую делает оса-хозяйка, однако оса-паразит делает дырку в этой преграде и откладывает свое яйцо в то же гнездо.

Следовательно, необходимо сделать дополнительную преграду.

ШАГ 4.4. Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Между первой и второй (дополнительной) преградой нужно ввести пустоту, т. е. сделать вторую перегородку на каком-то расстоянии.

ШАГ 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

См. шаг 4.3.

ШАГ 4.6. Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.

Не дает решения. В природе электричество вырабатывает только электрический скат.

ШАГ 4.7. Введение пары «поле — добавка вещества, отзывающегося на поле».

Не дает решения.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

См. шаг 1.7. В качестве В_3 используем материал, который вырабатывает оса-хозяйка.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задач-аналогов не обнаружено.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств в пространстве

Делается дополнительная пустая ячейка с еще одной перегородкой.

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Эффектов не найдено.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Некоторые осы-эвмениды, сооружающие линейные гнезда, начали строить сложные двойные перегородки: одну настоящую, вторую — ложную. Первая запечатывает колыбель молоди, а другая, поставленная на некотором расстоянии от первой, образует пустую «буферную» ячейку, где потомство блестянки обречено на голодную смерть[31].

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена природой.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Использованы ресурсы: дополнительная перегородка.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Все выполняется само.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

ФП разрешено полученным решением.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Управляемые элемент — дополнительная перегородка, формирующая пустую ячейку.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Данное решение годится для любых ос.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Новизна принадлежит природе.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при разработке полученной идеи?

Все подзадачи природа решила.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистему не нужно изменять. Все сделано идеально.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Подобное решение может быть использовано в других системах.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач

а) Сформулировать в обобщенном виде полученный принцип решения.

Полученный принцип решения состоит в том, что если вреден контакт межу веществами, то на каком-то расстоянии делается преграда между ними.

б) Рассмотреть возможность прямого применения полученного принципа при решении других задач.

Данный принцип может быть использован в самых различных сферах, в том числе и в общественной жизни.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ данные для сравнения отсутствуют.

Задача 15. Сигарета

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Техническая система:

ТС для курения табака.

ТС включает: человек, сигарета, табак, процесс горения.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если табак в сигарете горит, то прилегающий к зоне горения слой табака нагревается до слишком высокой температуры, при которой возгоняются никотин и ароматические вещества, но выделяются и канцерогены, попадающие в легкие курильщика с воздухом, втягиваемым при затяжке через зону горения.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если табак в сигарете не горит, то канцерогены не выделяются, но температура табака не достаточна для возгонки никотина и ароматических веществ.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить отсутствие выделения канцерогенов и возгонку никотина и ароматических веществ при сохранении ритуала курения.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — температура горения табака.

Изделие — легкие человека.

Состояния инструмента:

Состояние 1 — высокая температура.

Состояние 2 — низкая температура.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (высокая температура).

ТП-2 (низкая температура).

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

ГПП — доставить никотин и ароматические вещества в легкие человека.

Выбираем ТП-1 — температура горения табака высокая.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Выбираем очень высокую температуру.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Очень высокая температура и легкие человека.

2. Усиленная формулировка конфликта

Очень высокая температура обеспечивает возгонку никотина и ароматических веществ, но выделяются канцерогены.

3. Икс-элемент

Х-элемент не позволяет канцерогенным веществам проникать в легкие человека, не мешая проникновению в них никотина и ароматических веществ.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

В случае высокой температуры (32).

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

П — температура (тепловое поле).

Высокая температура (П) воздействует на табак (В_2) и возгоняет никотин и ароматические вещества, попадающие в легкие человека (В_1) — прямая стрелка.

Высокая температура (П) воздействует на табак (В_2) и выделяет канцерогенные вещества, попадающие в легкие человека (В_1) — волнистая стрелка.

В случае низкой температуры (33).

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

П — температура.

Низкая температура (П) воздействует на табак (В_2) и не выделяет канцерогенных веществ — прямая стрелка.

Низкая температура (П) воздействует на табак (В_2), не возгоняет никотин и ароматические вещества — прямая волнистая стрелка.

Воспользуемся стандартами подкласса 1.2. Разрушение веполей.

Стандарт 1.2.1. Устранение вредной связи введением постороннего вещества. Схема (34):

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

В_3 — икс-элемент;

П — температура.

Стандарт 1.2.2. Устранение вредной связи видоизменением имеющихся веществ. Схема (35):

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

В_3 — икс-элемент;

В«1 — видоизмененные легкие человека;

В«2 — видоизмененный табак или сигарета;

П — температура.

Стандарт 1.2.3. Оттягивание вредного действия поля. Схема (36).

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

В_3 — икс-элемент;

П — температура.

Стандарт 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью поля. Схема (37):

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

П_1 — температура.

П_2 — икс-элемент.

Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.

Нужно продолжить анализ задачи.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

Имеются две ОЗ

ОЗ1 — это зона контакта температуры (зоны горения) и прилежащего к зоне горения слоя табака.

ОЗ2 — это зона контакта никотина и канцерогенных веществ со ртом или легкими.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Имеются два ОВ.

ОВ1: Т1_1 — время контакта высокой температуры (зоны горения) и прилежащего к зоне горения слоя табака.

ОВ2: Т1_2 — время контакта никотина и канцерогенных веществ со ртом или легкими.

Т2 — время до этих контактов.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Температура, легкие, раздувающие огонь, т. е. прокачка воздуха через табак (затяжка).

б) ВПР изделия.

Табак, сигарета, губы, зубы язык, гортань, легкие.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Воздух, зажигалка.

б) ВПР общие.

Воздух.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Пепел, оставшаяся часть сигареты.

б) дешевые.

Воздух.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет не допустить образование канцерогенных веществ в течение ОВ (во время контакта температуры и прилегающего к зоне горения табака) в пределах ОЗ (в области контакта температуры и прилегающего к зоне горения табака), не мешая образованию никотина и ароматических веществ.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют не допустить образование канцерогенных веществ в течение ОВ (во время контакта температуры и прилегающего к зоне горения табака) в пределах ОЗ (в области контакта температуры и прилегающего к зоне горения табака), не мешая образованию никотина и ароматических веществ.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Температура должна быть высокой, чтобы возгонять никотин и ароматические вещества, и должна быть низкой, чтобы не образовывать канцерогенные вещества.

Примечание.

Температура возгонки никотина и ароматических веществ — до 200 оС. Температура образования канцерогенных веществ — более 200 оС.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Частички табака должны быть нагреты до высокой температуры, чтобы возгонять никотин и ароматические вещества, и не должны быть нагреты до высокой температуры, чтобы не образовать канцерогенные вещества.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

ОЗ1 в течение ОВ1 должна выделять никотин и ароматические вещества, и не выделять канцерогенные вещества.

ОЗ2 в течение ОВ2 должна пропускать никотин и ароматические вещества и не пропускать канцерогенные вещества.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

В дополнении к использованию стандартов, описанных на шаге 1.7, можно использовать стандарты 1.1.7 Максимальный режим действия на вещество и 1.1.8. Избирательно-максимальный режим (точнее, 1.1.8.1. Избирательно-максимальный режим: поле максимальное).

Стандарты 1.1.7. Максимальный режим действия на вещество. Схема (38):

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

П_1 — температура.

П_2 — икс-элемент.

Можно сделать болеедетальную вепольную схему (39):

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

В_3 — икс-элемент;

П — температура.

П_1 — поток никотина и ароматических веществ.

П_2 — поток канцерогенных веществ.

В качестве В_3 могут использоваться в соответствии со стандартом1.1.1 — дополнительное вещество, а в соответствии со стандартом 1.1.2 —имеющиеся вещества: табак, материал сигареты и ее части и их видоизменения.

Может быть и другой вариант вепольной схемы (40):

где

В_1 — легкие человека;

В_2 — табак;

В_3 — икс-элемент;

П — температура.

П_1 — поток никотина и ароматических веществ.

П_2 — поток канцерогенных веществ.

Это менее идеальный вариант: канцерогенные веществавыделяются, но их поток не попадает в легкие. Он может по стандарту 1.2.3 оттягиваться в безопасное место или, в крайнем случае, в воздух.

Стандарты 1.1.8.1. Избирательно-максимальныйрежим: поле максимальное.

По этому стандарту в необходимое место вводят экзотермическуюсмесь, а нагрев осуществляют с минимальной температурой, и в необходимом местеза счет экзотермической смеси создается повышенная температура. Это, однако, неприменимо к данной задаче, так как не позволяет сохранить ритуал курения.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1. Применение ММЧ.

Маленькие человечки должны или не допускать высокую температуру в прилегающем к зоне горения слое табака, или отводить канцерогенные вещества ото рта (легких).

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

1. ИКР.

а) Никотин и ароматические вещества выделяются, а канцерогенные вещества не образуются.

б) Образовавшиеся канцерогенные вещества не поступают в организм (легкие).

2. Шаг назад от ИКР.

а) Небольшое количество канцерогенных веществ все-таки образуется.

б) Небольшое количество этих веществ поступает в организм.

3. Как теперь достичь ИКР.

Небольшое количество канцерогенных веществ отводится в сторону или фильтруется (остается на фильтре).

ШАГ 4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

Задача решается использованием части табака и конструкции сигареты.

ШАГ 4.4. Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Пустота в виде разницы давлений (условно — вакуум), создаваемой легкими человека при затяжке. За счет этого отводятся канцерогенные вещества. Разность давлений может создаваться за счет эжекции, потоком воздуха, создаваемым курильщиком.

ШАГ 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

См. шаг 4.4.

ШАГ 4.6. Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.

Электронная сигарета, нагревающая натуральный табак. Температура задается строго та, которая нужна для возгонки никотина и ароматических веществ. Такое решение, однако, неприемлемо в данной задаче, так как требуется сохранить ритуал курения: табак должен именно гореть, и курильщик должен видеть, что зона горения при затяжке разгорается ярче и перемещается вдоль сигареты.

ШАГ 4.7. Введение пары «поле — добавка вещества, отзывающегося на поле».

См. шаги 4.3—4.6.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

См. шаг 3.6. Может быть, можно применить стандарт 2.2.4. Динамизация веполя и стандарты класса 5, например 5.1.2. Разделение изделия на взаимодействующие части, 5.1.3. Самоустранение отработанных веществ, 5.2.1. Использование поля по совместительству, 5.2.2. Использование поля внешней среды, 5.2.3. Использование веществ-источников полей, 5.5.1. Получение частиц вещества разложением.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

В качестве задачи аналога можно использовать задачу о растяжении арматуры в предварительно напряженном бетоне. Эта задача подсказывает нам направление решения, связанное с разделением табака в сигарете на две части: одна часть будет гореть и выделять тепло, а вторая будет только нагреваться этим теплом и генерировать никотин и ароматические вещества.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств

— в пространстве

Нагревается (горит) только внешняя часть, соприкасающаяся с табаком или, в крайнем случае, внешняя часть табака.

— во времени

Канцерогенные вещества отводятся во время затяжки, используя поток воздуха, создаваемого курильщиком.

— в структуре

Структура сигареты должна обеспечивать указанные выше требования.

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Эжекция, экзотермические вещества.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Имеются два патента[32] на решение этой задачи (два варианта конструкции сигареты). Представим здесь один из вариантов решения, показанный на рис. 51.

Рис. 51. Сигарета по патенту РФ 2 607 767

2 — курительная часть; 3 — мундштук; 4 — центральный стержень; 5 — теплоизоляционная оболочка; 6 — топливный слой; 7 — внешняя оболочка сигареты; 62 — центральный канал; 63 — кольцевой канал; 64 — упругая гибкая перегородка (положение до затяжки); 65 — замкнутая кольцевая область; 66 — положение гибкой перегородки в конце затяжки (пунктирная линия); 67 — отверстие; 68 — направление потока вдыхаемого аэрозоля; 69 — создаваемое разряжение.

Как видно из рис. 51, табак в новой сигарете разделен на две части газонепроницаемой цилиндрической теплоизоляционной оболочкой 5. При этом внешняя часть табака 6 играет роль топлива (здесь может использоваться не только табак, а любое твердое топливо), которое загорается при зажигании сигареты и горит, выделяя тепло. Это тепло через теплоизоляционную оболочку 5 нагревает табак во внутренней части оболочки 5 (на рис. 51 это центральный стержень 4). Теплопроводность оболочки 5 сделана такой, чтобы табак внутри оболочки нагревался только до температуры возгонки никотина и ароматических веществ, но не до температуры пиролиза, при которой образуются канцерогены.

При использовании такого курительного изделия во время затяжки курильщик вдыхает аэрозоль, выделяемый нагретым центральным стержнем 4 и свободно проходящий по центральному каналу 62. Направление потока вдыхаемого аэрозоля показано стрелкой 68. Одновременно с этим в кольцевом канале мундштука 63 сигареты, находящегося на месте обычного сигаретного фильтра, создается разрежение (показано стрелками 69), благодаря которому перегородка 64 начинает выгибаться в сторону оболочки 5 и в конце затяжки принимает положение, показанное пунктирной линией 66.

Такое перемещение перегородки 64 приводит к созданию разрежения внутри кольцевой области 65 и образованию воздушного потока, проходящего через слой топлива 6 между теплоизоляционной оболочкой 5 и внешней оболочкой сигареты 7. Этот воздушный поток интенсифицирует процесс горения топливного слоя 6 на кончике сигареты. При этом вследствие газонепроницаемости перегородки 64, продукты горения топлива, включая образующиеся канцерогенные вещества, не попадают в центральный канал 62 и не вдыхаются курильщиком.

После прекращения затяжки перегородка 64 за счет своих упругоэластичных свойств возвращается в исходное состояние.

Таким образом, достигается желаемый результат: во время затяжки обеспечивается интенсификация процесса горения топливного слоя 6 и исключается попадание продуктов его горения в дыхательные пути курильщика, тогда как выделяемые табаком в центральном стержне 4 никотин и ароматические вещества беспрепятственно вдыхаются курильщиком.

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Описанное решение удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Устройство сигареты отводит канцерогенные вещества и не дает им проникать в легкие человека при затяжке.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением? Частички табака должны быть нагреты до высокой температуры, чтобы выделять никотин и ароматические вещества, и не должны нагреваться до высокой температуры, чтобы не образовывать канцерогенные вещества.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Структура сигареты, не пропускающая канцерогенные вещества в легкие.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Годится.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Имеются патенты.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Необходимо правильно выбрать материал и рассчитать толщину слоя теплоизоляции между зоной горения внешнего слоя табака (топлива) и внутренним слоем табака. Теплоизоляция не должна допускать перегрева внутреннего слоя табака до температуры образования канцерогенов.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистема не изменится.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Неизвестно.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач.

Авторы предоставляет читателю проделать этот шаг.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ не найдено подобное решение.

Задача 16. Кормежка рыб

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Система:

Система для кормления рыб.

Система включает: рыб, аквариум с водой и циклопов.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если циклопов поместить в аквариум, то они могут перемещаться в аквариуме, но рыбы съедают их всех сразу и в остальное время будут голодные.

Примечание.

Как сделать, чтобы рыбы не съели циклопов?

1. Можно их совсем не помещать в аквариум.

2. Поместить их в аквариум за сплошную перегородку, например прозрачную.

Выберем второй вариант и сформулируем ТП-2.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если циклопов поместить за прозрачную перегородку, то рыбы не съедают их всех сразу, но циклопы не смогут перемещаться в аквариум, чтобы рыбы смогли их съесть («видит око, да зуб неймет»).

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить, чтобы циклопы смогли перемещаться из-за перегородки в аквариум, а рыбы не могли перемещаться в загороженную часть, чтобы они не съели циклопов всех сразу.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — рыбы.

Изделие — циклопы и аквариум.

Состояния изделия:

Состояние 1 — циклопы в аквариуме.

Состояние 2 — циклопы за перегородкой.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (циклопы в аквариуме).

ТП-2 (циклопы за перегородкой).

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

ГПП — кормление рыб.

Выбираем ТП-2 — имеется потенциальная возможность накормить рыб.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Шаг не применим.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Рыбы и циклопы.

2. Усиленная формулировка конфликта

Циклопы за перегородкой могут служить потенциальным кормом, но рыбы не могут их достать.

3. Икс-элемент

Х-элемент помогает циклопам постепенно переходить в аквариум.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

Отсутствие перегородки в аквариуме. Схема (41):

где

В_1 — циклопы;

В_2 — рыбы;

П_1 — движение рыб.

Рыбы (В_2) могут есть циклопов (В_1) — прямая стрелка.

Рыбы (В_2) съедают циклопов (В_1) сразу всех и остаются голодны оставшееся время — волнистая стрелка.

Имеется перегородка в аквариуме. Схема (42):

где

В_1 — циклопы;

В_2 — рыбы;

В_3 — перегородка;

П_1 — движение циклопов.

Рыбы (В_2) не могут попасть за перегородку (В_3) — прямая стрелка.

Циклопы (В_1) не могут попасть за перегородку (В_3) — волнистая стрелка.

Пока не понятно, какой стандарт применить.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона контакта рыбы и циклопа (от перегородки до аквариума).

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время контакта.

Т2 — время до контакта.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Рыбы и возможность их передвигаться.

б) ВПР изделия.

Циклопы, их возможность передвигаться и перегородка.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Вода.

б) ВПР общие.

Вода.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Отходы рыб и циклопов.

б) дешевые

Вода.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет циклопам в течение ОВ (время контакта — кормления) в пределах ОЗ (от перегородки до аквариума) переходить из огороженной зоны в аквариум.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют циклопам в течение ОВ (время контакта — кормления) в пределах ОЗ (от перегородки до аквариума) переходить из огороженной зоны в аквариум.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Перегородка должна быть, чтобы рыбы не могли проникнуть за перегородку и сразу съесть всех циклопов, и не должна быть, чтобы циклопы могли перемещаться в аквариум.

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Частички перегородки должны располагаться вплотную друг к другу, чтобы рыбы не смогли проникнуть за перегородку, и недолжны находиться вплотную друг к другу, чтобы циклопы могли проникнуть в аквариум.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

Указанные на шаге 3.2 ресурсы должны сами выполнить условия

ИКР-1.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

Можно попробовать применить стандарт 3.2.1. Переход на микроуровень.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1 Применение ММЧ.

Маленькие человечки должны пропускать циклопов в аквариум по одному и не пропускать рыб за перегородку, чтобы они не съели сразу всех циклопов.

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

1. ИКР.

Рыбы не проходят через перегородку, а циклопы проходят.

2. Шаг назад от ИКР.

Маленькие человечки что-то немного пропускают.

3. Как теперь достичь ИКР.

Маленькие человечки пропускают только что-то очень маленькое (циклопов) и не пропускают большое (рыб).

Шаги 4.3‒4.7 для данной задачи не применимы.

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

Применили стандарт 3.2.1. Переход на микроуровень. Перегородка на микроуровне пропускает циклопов и не пропускает рыб.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задачи-аналоги

1. Осмос.

Полупроницаемая мембрана имеет высокую проницаемость лишь для некоторых веществ.

2. Клетка в зоопарке.

Небольшие птицы могут залетать в клетку к зверю, а он не может выйти из нее.

3. Дуршлаг

Вода проходит сквозь дырочки, а макароны остаются.

4. Москитная сетка

Воздух проходит сквозь сетку, а комары и мошкара — нет.

Выводы:

Можно установить преграду для рыб, но не для циклопов. Это может быть, например, сеть с маленькими ячейками. Но ячеек должно быть мало, чтобы циклопы не все сразу проникли в зону рыб.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств в пространстве

В перегородке имеются проходы, но только для циклопов (очень маленькие и редкие).

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Скорее всего, должны использоваться геометрические эффекты — отверстия в перегородке или лабиринт, который затруднит циклопам проникновение в зону рыб.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

В аквариуме отгораживают небольшую часть, например, оргстеклом с отверстиями, достаточно мелкими, чтобы сквозь них не могли проходить рыбки, но могли по одному просачиваться циклопы. Отверстия делаются редко, чтобы циклопы проходили не слишком часто. Таким образом, циклопов хватит на время отсутствия хозяев.

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Использованы ресурсы — отверстия в оргстекле малого размера.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Все выполняется само. Отверстия пропускают циклопов и не пропускают рыб.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Устранено ФП. Частички перегородки должны располагаться вплотную друг к другу, чтобы рыбы не смогли проникнуть за перегородку, и недолжны находиться вплотную друг к другу, чтобы циклопы могли проникнуть в аквариум.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Отверстия в перегородке.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Данное решение годится для любого аквариума.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Заявка на изобретение не подавалась.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при разработке полученной идеи?

Подогнать оргстекло к аквариуму так, чтобы между стенкой аквариума и перегородкой не было зазора, или местами сделать между ними проходы для циклопов; предварительно рассчитать размер и требуемое количество проходов для циклопов и проделать соответствующие отверстия в перегородке.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистему не нужно изменять. Все сделано идеально.

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

Подобное решение может быть использовано в других системах (см. шаг 5.2).

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач

а) Сформулировать в обобщенном виде полученный принцип решения.

Полученный принцип решения состоит в том, что какой-то объект пропускается только в одну сторону, если только он определенного размера.

б) Рассмотреть возможность прямого применения полученного принципа при решении других задач.

Данный принцип использован в осмосе.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения неидеален и отличается от теоретического.

При этом не стандартны:

1. Формулировка ТП2 (шаг 1.1). Его практически не было, и мы его ввели искусственно.

2. Графические схемы ТП1 и ТП2 (шаг 1.2).

Зная полученное решение (введение в аквариум перегородки), ниже частично приведем повторный разбор задачи, который лучше соответствует идеальному теоретическому ходу решения по АРИЗ-85-В.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ данные для сравнения отсутствуют.

Повторный разбор задачи

В условия задачи сразу вводим перегородку.

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Система:

Система для кормления рыб.

Система включает: рыб, циклопов, аквариум с водой и перегородкой, отделяющей рыб от циклопов.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если нет перегородки, то циклопы могут свободно перемещаться в аквариуме, но рыбы тоже могут перемещаться в зону, где есть циклопы, съедают их всех сразу и в остальное время будут голодные.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если имеется перегородка, то рыбы не могут пойти через перегородку и съесть всех циклопов сразу, но и циклопы не могут перемещаться в аквариум, чтобы рыбы могли их съесть.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить, чтобы циклопы смогли перемещаться из-за загородки в аквариум, а рыбы не смогли перемещаться в загороженную часть, чтобы они не могли съесть циклопов всех сразу.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — перегородка.

Изделие — рыбы и циклопы.

Состояния изделия:

Состояние 1 — перегородка отсутствует.

Состояние 2 — перегородка имеется.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (нет перегородки).

ТП-2 (перегородка есть).

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

Шаг аналогичен тому, что сделано в приведенном выше разборе этой задачи.

Выбираем ТП-2 — имеется потенциальная возможность накормить рыб.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Перегородка абсолютно непроницаема для рыб.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Перегородка, рыбы и циклопы.

2. Усиленная формулировка конфликта

Рыбы не могут перемещаться через перегородку в зону циклопов, но и циклопы не могут перебираться через перегородку в зону рыб.

3. Икс-элемент

Х-элемент помогает циклопам постепенно переходить в зону рыб.

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

Имеется перегородка в аквариуме. Схема (43):

где

В_1 — циклопы;

В_2 — рыбы;

В_3 — перегородка;

П_1 — движение циклопов.

Рыбы (В_2) не могут попасть за перегородку (В_3) — прямая стрелка.

Циклопы (В_1) не могут попасть за перегородку (В_3) — волнистая стрелка.

Пока не понятно, какой стандарт применить.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

ОЗ — это зона от перегородки до зоны, где находятся рыбы.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время, когда циклоп переходит в зону рыб.

Т2 — время до перехода циклопа в зону рыб.

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Материал перегородки и видоизменение перегородки.

б) ВПР изделия.

Циклопы и рыбы; их возможность передвигаться.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Вода.

б) ВПР общие.

Вода.

3. Надсистемные:

а) отходы системы.

Отходы рыб и циклопов.

б) дешевые

Вода.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет циклопам в течение ОВ в пределах ОЗ переходить из огороженной зоны в зону рыб.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют циклопам в течение ОВ в пределах ОЗ переходить из огороженной зоны в зону рыб.

Остальные шаги решения аналогичны тем, которые представлены в приведенном выше разборе этой задачи.

Задача 17. Поставка пшеницы

Часть I. Анализ задачи

ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме:

Система:

Система для сокращения рисков при продаже зерна.

Система включает: зерно, покупателя, контракт.

Техническое противоречие 1 (ТП-1):

Если урожай хороший и его реальная рыночная цена меньше, чем указано в контракте, то продавец имеет сверхприбыль.

Техническое противоречие 2 (ТП-2):

Если урожай плохой, и его реальная рыночная цена выше, чем указано в контракте, то продавец недополучает прибыль или вообще может разориться.

Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить минимальный риск в любых случаях, независимо от того, хороший урожай или плохой.

ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.

Инструмент — реальная рыночная цена зерна (далее — просто реальная цена).

Изделие — прибыль продавца.

Состояния инструмента:

Состояние 1 — цена меньше, чем в контракте.

Состояние 2 — цена выше, чем в контракте.

ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.

ТП-1 (реальная цена меньше, чем в контракте).

Комментарий: Следуя формально логике АРИЗ, мы получили схему ТП-1, которая не содержит ни нежелательного эффекта, ни конфликта, что вообще-то не типично. Это связано с тем, что в ситуации, которую описывает эта схема, никакой проблемы нет, и продавец благополучно получает свою прибыль. Поэтому никаких усовершенствований здесь не требуется.

ТП-2 (реальная цена выше, чем в контракте).

Комментарий: На этой схеме ТП-2 содержит нежелательный эффект (волнистая стрелка), который требуется устранить по условиям задачи, но не содержит в явном виде конфликта (нет ни одной прямой стрелки), что тоже не часто встречается при разборе задач по АРИЗ.

ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).

Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).

ГПП — сокращение рисков продажи.

По правилу выбора между ТП-1 и ТП-2 мы должны были бы выбрать ТП-1, так как оно обеспечивает минимальный риск (его просто нет в ситуации, описываемой ТП-1). Однако поскольку ТП-1 не содержит ни конфликта, ни нежелательного эффекта, который нужно устранить, выбор ТП-1 никак не поможет нам решить задачу. Поэтому мы выберем вариант ТП-2, который хоть и описывает ситуацию с максимальным риском, но включает нежелательный эффект, который можно попытаться устранить.

Итак, выбираем ТП-2 — реальная цена продажи выше, чем указана в контракте.

ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.

Реальная цена продажи значительно выше указанной в контракте, что разоряет продавца.

ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.

1. Конфликтующая пара

Реальная цена продажи зерна и прибыль.

2. Усиленная формулировка конфликта

Реальная цена продажи значительно выше, указанной в контракте, что разоряет продавца.

3. Икс-элемент

Х-элемент помогает продавцу не разориться даже если реальная цена сверхвысокая, а продавцу нечего продавать (нет урожая).

ШАГ 1.7. Применение стандартов.

В случае высокой реальной цены. Схема (44):

где

В_1 — прибыль;

В_2 — товар (зерно);

П_1 — реальная цена.

Высокая реальная цена (П) товара (В_2) приносит убыток (В_1) и может привести к разорению продавца — волнистая стрелка.

Воспользуемся стандартами подкласса 1.2. Разрушение веполей.

Стандарт 1.2.1. Устранение вредной связи введением постороннего вещества. Схема (45):

где

В_1 — прибыль;

В_3 — икс-элемент;

В_2 — товар (зерно);

П_1 — реальная цена.

Стандарт 1.2.2. Устранение вредной связи видоизменением имеющихся веществ. Схема (46):

где

В_1 — прибыль;

В_2 — товар (зерно);

В_3 — икс-элемент;

В«1 — видоизмененная прибыль;

В«2 — видоизмененный товар;

П_1 — реальная цена.

Стандарт 1.2.3. Оттягивание вредного действия поля. Схема (47):

где

В_1 — прибыль;

В_2 — товар (зерно);

В_3 — икс-элемент;

П_1 — реальная цена.

Стандарт 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью поля.

Схема (48):

где

В_1 — прибыль;

В_2 — товар (зерно);

П_1 — реальная цена;

П_2 — икс-элемент.

Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.

Нужно продолжить анализ задачи.

Часть 2. Анализ модели задачи

ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.

Имеются две ОЗ

ОЗ — это зона товара и его реальной цены. В данной задаче ОЗ — это условное понятие, так как зона товара и зона цены не имеют четкой пространственной локализации. Мы используем здесь термин ОЗ, чтобы подчеркнуть отличие этого параметра от ОВ.

ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.

Т1 — время реальной продажи товара (фактической его отгрузки).

Т2 — время до реальной продажи (до заключения фьючерсной сделки и во время ее заключения).

ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.

1. Внутрисистемные

а) ВПР инструмента.

Реальная цена товара, цена, указанная в контракте.

б) ВПР изделия.

Товар, его наличие и качество.

2. Внесистемные

а) ВПР среды.

Рынок, условия и технология производства и доставки товара.

б) ВПР общие.

Рынок

3. Надсистемные:

а) надсистемы

Другие продавцы и другие покупатели на этом и смежных рынках

б) отходы системы.

Некачественный товар (зерно).

в) дешевые.

Нет.

Часть 3. Определение ИКР и ФП

ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.

Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет снизить риск продажи и разорения в течение ОВ (во время реальной продажи) в пределах ОЗ (товар и его реальная цена), не мешая процессу продажи.

ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.

Ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют снизить риск продажи и разорения в течение ОВ (во время реальной продажи) в пределах ОЗ (товар и его реальная цена), не мешая процессу продажи.

ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.

Физическое противоречие (ФП):

Реальная цена должна быть выше указанной в контракте, чтобы получить сверхприбыль и не разориться, и должна быть ниже указанной в контракте вследствие сложившейся реальности (например, из-за неурожая).

ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.

Этот шаг не актуален для данной задачи.

ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.

ОЗ в течение ОВ должна снизить риск разорения.

ШАГ 3.6. Применение стандартов.

В дополнении к использованию стандартов, описанных на шаге 1.7, можно использовать стандарты 1.1.7. Максимальный режим действия на вещество и 1.1.8. Избирательно-максимальный режим (1.1.8.1. Избирательно-максимальный режим: поле максимальное и 1.1.8.2. Избирательно-максимальный режим: поле минимальное).

Стандарты 1.1.7. Максимальный режим действия на вещество.

Схема (49):

где

В_1 — прибыль;

В_2 — товар (зерно);

В_3 — икс-элемент;

П — реальная цена.

Пmax —максимальная реальная цена

В качестве В_3 могут использоваться:

— в соответствии со стандартом 1.1.1 — дополнительное вещество;

— в соответствии со стандартом 1.1.2 — имеющиеся вещества и их видоизменения.

Стандарт 1.1.8.1. Избирательно-максимальный режим: поле максимальное.

Где необходимо минимальное воздействие, вводят защитное вещество.

Стандарт 1.1.8.2. Избирательно-максимальный режим: поле минимальное

В места, где необходимо максимальное воздействие, вводят вещество, дающее локальное поле.

Часть 4. Мобилизация и применение ВПР

ШАГ 4.1. Применение ММЧ.

Маленькие человечки должны снижать риск сделки — компенсировать потери.

ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.

1. ИКР.

Риск сделки снижается или сводится к нулю.

2. Шаг назад от ИКР.

Потери имеются, но незначительные, не приводящие к разорению.

3. Как теперь достичь ИКР.

Чем-то другим компенсировать риск потери, возможно, другим контрактом.

ШАГ 4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

Использовать другие рынки, другие контракты, которые могут компенсировать потери.

ШАГ 4.4. Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Пустоту в таких «финансовых задачах» можно представить, например, в виде чего-то бесплатного.

ШАГ 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

Бесплатные товары, услуги, рынки, где раздаются товары и услуги

и т. д.

ШАГ 4.6. Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.

Данный шаг для данной задачи не пригоден.

ШАГ 4.7. Введение пары «поле — добавка вещества, отзывающегося на поле».

Цена (поле) отзывчивая на товар (вещество).

Часть 5. Применение информфонда

ШАГ 5.1. Применение стандартов.

См. шаг 3.6. Может быть, можно применить стандарт 2.2.4. Динамизация веполя и стандарты класса 5, например, 5.1.2. Разделение изделия на взаимодействующие части, 5.1.3. Самоустранение отработанных веществ, 5.2.1. Использование поля по совместительству, 5.2.2. Использование поля внешней среды, 5.2.3. Использование веществ-источников полей, 5.5.1. Получение частиц вещества разложением.

ШАГ 5.2. Применение задач-аналогов.

Задачи—аналоги

Напрямую задач-аналогов в информационном фонде ТРИЗ не обнаружено.

В какой-то мере задачами-аналогами в данном случае могут быть задачи на компенсацию, например создание искусственной шаровой молнии П. Капицей или розлив стали из ковша с донным отверстием.

ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.

Разделение свойств

— во времени

До реальной продажи заключить контракт, который может компенсировать потери.

— в структуре

Заключить контракт, противоположный имеющемуся, то есть контракт не на продажу, а на покупку товара.

ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».

Шаг не применим для данной задачи.

Часть 6. Изменение и (или) замена задачи

ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.

Для минимизации рисков заключают контракт на покупку (поставку) аналогичной партии товара (зерна пшеницы в тех же количествах) с другим продавцом. В профессиональных кругах это называется покупка опциона. При этом покупается опцион на поставку аналогичной партии пшеницы по аналогичной цене. Эта операция называется хеджирование (от англ. hedging).

ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.

Задача решена.

ШАГ 6.3. Изменение задачи.

Задача решена.

ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.

Задача решена.

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

ШАГ 7.1. Контроль ответа.

Описанное решение удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.

ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.

Контрольные вопросы:

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?

Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Снижается риск разорения.

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Реальная цена должна быть выше указанной в контракте, чтобы получить сверхприбыль и не разориться, и должна быть ниже указанной в контракте вследствие сложившейся реальности.

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Дополнительный контракт.

г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Это распространенная операция, которая используется в различных видах сделок.

ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.

Решение не новое.

ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Дополнительных задач не возникает.

Часть 8. Применение полученного ответа

ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?

Надсистема не изменится

ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).

В любых видах сделок.

ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач.

См. шаг 8.2.

Часть 9. Анализ хода решения

ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.

Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.

ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.

В информационном фонде ТРИЗ не найдено подобное решение.

Глава 13. Самостоятельная работа

13.1. Вопросы для самопроверки

1. Что такое изобретательская ситуация?

2. Что такое изобретательская задача?

3. Что такое противоречие? Дайте определение.

4. Опишите виды противоречий в ТРИЗ.

5. Что такое административное противоречие? Дайте определение.

6. Что такое техническое противоречие? Дайте определение.

7. Что такое физическое противоречие? Дайте определение.

8. Опишите способы разрешения физического противоречия. Приведите примеры.

9. Опишите цепочку противоречий, используемых в АРИЗ. Приведите примеры.

10. Что такое идеальный конечный результат (ИКР)? Приведите примеры.

11. Опишите свойства ИКР. Приведите примеры на каждое из свойств и на все свойства в целом.

12. Что такое модель задачи в АРИЗ?

13. Что такое конфликтующая пара в АРИЗ?

14. Что такое изделие в АРИЗ?

15. Что такое инструмент в АРИЗ?

16. Что такое оперативные параметры?

17. Что такое оперативная зона?

18. Что такое оперативное время?

19. Что такое вещественно-полевые ресурсы?

20. Опишите структуру АРИЗ-85-В.

21. Опишите функцию и структуру 1 части АРИЗ-85-В.

22. Опишите функцию и структуру 2 части АРИЗ-85-В.

23. Опишите функцию и структуру 3 части АРИЗ-85-В.

24. Опишите функцию и структуру 4 части АРИЗ-85-В.

25. Опишите функцию и структуру 5 части АРИЗ-85-В.

26. Опишите функцию и структуру 6 части АРИЗ-85-В.

27. Опишите функцию и структуру 7 части АРИЗ-85-В.

28. Опишите функцию и структуру 8 части АРИЗ-85-В.

29. Опишите функцию и структуру 9 части АРИЗ-85-В.

30. Опишите отличия практического АРИЗ от АРИЗ-85-В.

13.2. Темы докладов и рефератов

1. Примеры противоречий в информационных технологиях и способов их разрешения.

2. История развития АРИЗ.

3. Решение новых задач по АРИЗ-85-В, например, из области информационных технологий или бизнеса.

13.3. Выполните задания

Решите задачи, используя АРИЗ-85-В.

Задачи и их разбор описаны в задачнике.

Заключение

1. Рекомендации по использованию знаний ТРИЗ

Рис. 52. Алгоритм применения инструментов ТРИЗ для решения задач

3. Отработка навыков использования АРИЗ-85-В

Рекомендации по усовершенствованию знаний, умений и навыков:

1. Освоение материала требует неоднократноговнимательно прочтения книги.

Решите самостоятельновсе задачи и разберите примеры. Ответы на задачи и примеры вы уже знаете. Приповторном разборе обращайте основное внимание на правильность примененияинструмента — на методическую сторону, а не на получение ответа. Так вы будетеоттачивать умения пользования инструментом.

Попробуйте решитьзадачи и примеры, используя другие инструменты ТРИЗ, нежели описано в данномразделе.

Найдите другие, можетбыть, еще лучшие решения, чем те, которые приведены в книге.

2. Прочитайтеи проработайте другие книги, указанные в списке литературы по ТРИЗ.

3. Проработайтематериалы, имеющиеся на основных ТРИЗ-сайтах в Internet.

4. Решите практические задачи из вашей или смежной области деятельности. Постарайтесь решить задачи ваших знакомых.

Желаем вам больших успехов в расширении своих творческих возможностей.

Вопросы, замечания и предложения можно посылать по адресу:

Vladimir Petrov e-mail: vladpetr@013net.net.

Литература

1. Альтшуллер Г. С., Шапиро Р. Б. Психология изобретательского творчества. — Вопросы психологии, 1956, №6. С. 37—49.

2. Альтшуллер Г. С. Как научиться изобретать. — Тамбов: Кн. изд., 1961. — 128 с.

3. Альтшуллер Г. С. Основы изобретательства. — Воронеж: Центрально-Черноземное кн. изд., 1964. — 240 с.

4. Корнеев С. Алгебра и гармония. — Тамбов: Кн. изд., 1964. — 64 с.

5. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. — М: Московский рабочий, 1969. — 272 с.

6. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. 2-е изд. — М.: Московский рабочий, 1973. — 296 с.

7. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. — М.: Сов. радио,1979. — 184 с. — Кибернетика.

8. Альтшуллер Г. С., Селюцкий А. Б. Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи. — Петрозаводск: Карелия, 1980. — 224 с.

9. Альтшуллер Г. С. и др. Профессия — поиск нового. (Функционально-стоимостный анализ и теория решения изобретательских задач как система выявления резервов экономики). Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, В. И. Филитов. — Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1985. — 196 с.

10. Текст АРИЗ-85-В. URL: http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v.asp

11. Альтшуллер Г. С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. — Новосибирск: Наука, 1986. — 209 с.

12. Указатель физических эффектов и явлений. URL: http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/ukazat.

Примечания

1

Альтшуллер Г. С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. — Новосибирск: Наука, 1986.

2

Петров В., Абрамов О. ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. Уровень 6. Учебник — М.: СОЛОН-Пресс, 2018 — 408 с.: ил. (ТРИЗ от А до Я). ISBN 978-5-91359-319-1

3

Петров В., Абрамов О. ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. Уровень 6. Задачник. — М.: СОЛОН-Пресс, 2018 — 212 с.: ил. (ТРИЗ от А до Я). ISBN 978-5-91359-320-7

4

Петров В. М. Теория решения изобретательских задач — ТРИЗ: учебник по дисциплине «Алгоритмы решения нестандартных задач». — М: Солон-Пресс, 2017. — 500 с.: ил. ISBN: 978-5-91359-207-1

Петров Владимир. Основы ТРИЗ: Теория решения изобретательских задач/ Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 720 с. — ISBN 978-5-4493-3726-9

5

Петров Владимир. Основы ТРИЗ: Теория решения изобретательских задач/ Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 720 с. — ISBN 978-5-4493-3726-9

Петров В. М. ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. Уровень 2. — М: Солон-Пресс, 2017. — 224 с.: ил. (ТРИЗ от А до Я). ISBN 978-5-91359-246-0

6

Петров Владимир. Развитие творческого воображения: ТРИЗ / Владимир Петров. [б. м.]: Издательские решения, 2018. — 104 с. — ISBN 978-5-4490-8547-4

Петров В. М. ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. Уровень 4. М: Солон-Пресс,2017. — 272 с.: ил. (ТРИЗ от А до Я). ISBN 978-5-91359-284-2

7

URL: http://antvid.org/Vespa/Gal/Discoelius%20dufourii.html

8

URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Блестянка_пламенно-красная

9

Tobacco heating products. Innovating to lead the transformation of tobacco use. URL: http://www.bat.com/group/sites/UK__9D9KCY.nsf/vwPagesWebLive/DOAWUGNJ

10

Heating tobacco to release flavors and nicotine without combustion. URL: https://www.pmi.com/science-and-innovation/heated-tobacco-products

11

Циклопы — маленькие рачки, которыми питаются рыбы.

12

Условия и ответ на задачу взяты из URL: http://www.trizland.ru/cases/89.

13

Такой контракт на профессиональном языке называется фьючерсный контракт.

14

Патент США 6 503 231, EP2327419 A1.

15

URL: http://www.bbc.com/russian/news-40427177.

16

Chao Wang and other. Enhanced Cancer Immunotherapy by Microneedle Patch-Assisted Delivery of Anti-PD1 Antibody. Nano Lett., 2016, 16 (4), pp 2334—2340. URL: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b05030. URL: http://www.vesti.ru/doc.html?id=2736433&cid=2161.

Microneedle Patch Delivers Localized Cancer Immunotherapy to Melanoma URL: https://news.ncsu.edu/2016/03/gu-immune-needle-2016.

17

Пластырь с микроиглами спасает от меланомы.

18

URL: http://www.automagazin.at/conti-macht-dicht-reifen-mit-contiseal-technologie.

19

Шайдаков В. В. Свойства и испытание резин. М.: Химия. — 2002.

20

Приказано выжить! Часть 5 URL: http://www.rulit.me/books/tehnika-i-vooruzhenie-2015-05-read-399195-9.html

21

Там же.

22

Там же.

23

Приказано выжить! Часть 5 URL: http://www.rulit.me/books/tehnika-i-vooruzhenie-2015-05-read-399195-9.html.

24

Там же.

25

Схемы типичных конфликтов в моделях задач. URL: http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v-t1.asp.

26

URL: http://www.bestreviewer.co.uk/top-10-best-onion-cutters.

27

Чутко И. Э. Мост через время. — М.: Политиздат, 1989. — 335 с.: ил. URL: https://www.litmir.me/br/?b=215791&p=10.

28

Патент США 4 138 156.

29

URL: https://www.micromo.com/applications/robotics-factory-automation/chairless-chair-system.

30

URL: http://www.dudeiwantthat.com/gear/gadgets/wearable-chairless-chair.asp

https://www.motor1.com/photos/442458/chairless-chair-for-improved-ergonomics-in-audis-production-plants.

31

Халифман И. А. Четырехкрылые корсары. — М.: Дет. лит., 1978. — 317 с. — С. 126.

32

Патенты РФ 2 607 767 и 2 607 772.

Content

АРИЗ-85-В
Алгоритм решения изобретательских задач. Учебник
Владимир Петров
Олег Абрамов

Список сокращений

Благодарности

Введение

1. Учебные материалы АРИЗ-85-В

2. Содержание учебника

Глава 1. Основные понятия АРИЗ

Глава 2. Структура АРИЗ-85-В

2.1. Общие сведения

2.2. Первая часть

2.3. Вторая часть

2.4. Третья часть

2.5. Четвертая часть

2.6. Пятая часть

2.7. Шестая часть

2.8. Седьмая часть

2.9. Восьмая часть

2.10. Девятая часть

Глава 3. Часть 1. Анализ задачи

3.1. Основные понятия и структура первой части АРИЗ

3.2. Формулировка мини-задачи

3.5. Выбор конфликтующей пары

3.6. Усиление конфликта

3.7. Формулировка модели задачи

3.8. Представление вепольной модели

Глава 4. ЧАСТЬ 2. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ЗАДАЧИ

4.1. Основные понятия и структура второй части АРИЗ

4.2. Определение оперативной зоны

4.3. Определение оперативного времени

4.4. Определение вещественно-полевых ресурсов

Глава 5. ЧАСТЬ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИКР И ФП

5.1. Основные понятия и структура третьей части АРИЗ

5.2. Формулировка ИКР-1

5.3. Усиленная формулировка ИКР

5.4. Формулировка физического противоречия

5.5. Формулировка ИКР-2

5.6. Применение системы стандартов

Глава 6. ЧАСТЬ 4. МОБИЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ВПР

6.1. Основные понятия и структура четвертой части АРИЗ

6.2. Применение метода ММЧ

6.3. Шаг назад от ИКР

6.4. Применение преобразованных ВПР

Глава 7. ЧАСТЬ 5. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ФОНДА

7.1. Основные понятия и структура пятой части АРИЗ-85-В

7.2. Применение системы стандартов

7.3. Применение задач-аналогов

7.4. Применение типовых преобразований

7.5. Применение технологических эффектов

Глава 8. ЧАСТЬ 6. ИЗМЕНЕНИЕ И/ИЛИ ЗАМЕНА ЗАДАЧИ

Глава 9. ЧАСТЬ 7. АНАЛИЗ СПОСОБА УСТРАНЕНИЯ ФП

9.1. Основные понятия и структура седьмой части АРИЗ

9.2. Контроль решения

9.3. Оценка решения

9.4. Определение новизны и подзадач

Глава 10. ЧАСТЬ 8. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУЧЕННОГО РЕШЕНИЯ

10.1. Основные понятия и структура восьмой части АРИЗ

10.2. Согласование полученного решения

10.3. Использование полученной системы по новому назначению

10.4. Использование идеи решения

Глава 11. ЧАСТЬ 9. АНАЛИЗ ХОДА РЕШЕНИЯ

Глава 12. Практика АРИЗ-85-В

12.1. Условия задач

12.2. Разбор задач

Глава 13. Самостоятельная работа

13.1. Вопросы для самопроверки

13.2. Темы докладов и рефератов

13.3. Выполните задания

Заключение

1. Рекомендации по использованию знаний ТРИЗ

3. Отработка навыков использования АРИЗ-85-В

Литература

Примечания