Задача 65
В лаборатории имелась порошкообразная окись бериллия с температурой плавления выше 2000°С. Нужно было расплавить окись бериллия так, чтобы ничем ее не загрязнить. Тигля, выдерживающего требуемую температуру, в лаборатории не было. Появилась мысль: плавить окись бериллия в самой окиси бериллия. Возьмем «кучу» окиси бериллия и нагреем токами высокой частоты середину этой «кучи». Расплав не будет соприкасаться ни с чем (кроме окиси бериллия) и потому не загрязнится. Все великолепно, но вот беда: окись бериллия становится электропроводной только при высокой температуре, как же ее нагреть? Пробовали использовать электрическую дугу, плазменную горелку, индукционный нагрев - не получается. Окись бериллия или не нагревается или загрязняется. Четкое противоречие: чтобы сделать окись бериллия электропроводной, мало ввести в нее металл, а чтобы сохранить чистоту, металл вводить нельзя...
Решите эту задачу, используя стандарты. Проверить ответ можно по журналу «Изобретатель и рационализатор», 1977, № 3, с. 23.
Задача 66
На моторостроительном заводе после сборки двигатели поступают на обкатку. Для этого вал двигателя присоединяют к электроприводу, дающему постоянное, сравнительно небольшое число оборотов. Поршни двигателя приходят в движение относительно внутренней поверхности цилиндров и постепенно притираются; неровности, выступы, шероховатости сглаживаются, а поршни лучше прилегают к стенкам цилиндров. Процесс в сущности предельно прост: одну шероховатую поверхность трут о другую шероховатую поверхность, пока не сгладятся шероховатости.
Обкатку надо вести до того момента, пока поршни не притрутся к цилиндрам. Но как его уловить? Пробовали следить за процессом, добавляя в масло люминофор и наблюдая за гашением люминесценции под действием попадающих в масло металлических частиц, но это оказалось слишком громоздким. Еще более громоздкий способ периодически останавливать двигатель для разбора и осмотра притирающихся поверхностей. Решите задачу по АРИЗ с шага 2.2. Ответ см. в бюллетене «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки», 1972, № 15, с. 155, а. с. № 337 682.
Задача 67
В повести Д. Пеева «Седьмая чаша» («Искатель», 1975, № 1 и 2) описано расследование убийства, происшедшего при загадочных обстоятельствах. Семь человек (дело происходило в загородном доме) собрались на вечеринку. Налили коньяк в рюмки, но не выпили сразу, а минут 15 походили по даче. Затем вернулись к столу, выпили коньяк - и один человек умер, в его рюмке оказался яд. Следователь установил, что в течение этих 15 минут все были друг у друга на глазах, никто не мог подсыпать яд.
В чем разгадка преступления?
Задача 68
Уже давно исследуют поверхность пористых тел, делая срез и рассматривая его под микроскопом (например, для изучения формы и расположения пор).
Что надо сделать для усовершенствования этого способа? Если задача вызывает у вас затруднения, перечитайте гл. 2.
Ответ см. в бюллетене «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки», 1974, № 32, с. 103, а. с. № 441 481.
Задача 69
Капиллярные силы помогают припою проникать при пайке в едва заметный зазор между деталями. Те же силы вредны, когда нужно припаять к внутренней поверхности втулки пористую вставку. Припой проникает в поры и закрывает их. Как быть?
Похожую задачу мы рассматривали в гл. 4.
Ответ см. в журнале «Изобретатель и рационализатор», 1977, № 3, с.44.
Задача 70
Полимеры постепенно портятся, стареют. Происходит это из-за того, что под действием кислорода в полимере возникают свободные радикалы. Для защиты полимера в перо надо ввести вещества-«перехватчики» кислорода, например металлы в сильно измельченном виде. Но как ввести такой металл, чтобы он при этом не покрылся пленкой окиси и не потерял своих «перехватывающих» свойств? Тонкоизмельченный металл жадно соединяется с кислородом, осуществлять «заправку» полимера в вакууме или в среде инертного газа слишком сложно.
Какой стандарт надо использовать для решения этой задачи? Что надо сделать в соответствии с этим стандартом?
Ответ на задачу см. в журналах «Химия и жизнь», 1977, № 1, с. 44.
Часть 1. Выбор задачи
1.1. Определить конечную цель решения задачи:
а. Какую характеристику объекта надо изменить?
б. Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи?
в. Какие расходы снизятся, если задача будет решена?
г. Каковы (примерно) допустимые затраты?
д. Какой главный технико-экономический показатель надо улучшить?
1.2. Проверить обходной путь. Допустим, задача принципиально нерешима: какую другую задачу надо решить, чтобы получить требуемый конечный результат?
а. Переформулировать задачу, перейдя на уровень надсистемы, в которую входит данная в задаче система.
б. Переформулировать задачу, перейдя на уровень подсистем (веществ), входящих в данную в задачей систему.
в. На трех уровнях (надсистема. система, подсистема) переформулировать задачу, заменив требуемое действие (или свойство) обратным.
1.3. Определить, решение какой задачи целесообразнее - первоначальной или одной из обходных. Произвести выбор.
П р и м е ч а н и е. При выборе должны быть учтены факторы объективные (каковы резервы развития данной в задаче системы) и субъективные (на какую задачу взята установка - минимальную или максимальную).
1.4. Определить требуемые количественные показатели.
1.5. Увеличить требуемые количественные показатели, учитывая время, необходимое для реализации изобретения.
1.6. Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.
а. Учесть особенности внедрения, в частности допускаемую степень сложности решения.
б. Учесть предполагаемые масштабы применения.
1.7. Проверить, решается ли задача прямым применением стандартов на решение изобретательских задач. Если ответ получен, перейти к 5.1. Если ответа нет, перейти к 1.8.
1.8. Уточнить задачу, используя патентную информацию.
а. Каковы (по патентным данным) ответы на задачи, близкие к данной?
б. Каковы ответы на задачи, похожие на данную, но относящиеся к ведущей
отрасли техники?
в. Каковы ответы на задачи, обратные данной?
1.9. Применить оператор РВС.
а. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до 0. Как
теперь решается задача?
б. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
в. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
г. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
д. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
е. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
Часть 2. Построение модели задачи
2.1. Записать условия задачи, не используя специальные термины.
2.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов. Если по условиям задачи дан только один элемент, перейти к шагу 4.2.
П р а в и л о 1. В конфликтующую пару элементов обязательно должно входить изделие.
П р а в и л о 2. Вторым элементом пары должен быть элемент, с которые непосредственно взаимодействует изделие (инструмент или второе изделие).
П р а в и л о 3. Если один элемент (инструмент) по условиям задачи может иметь два состояния, надо взять то состояние, которое обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции всей технической системы, указанной в задаче).
П р а в и л о 4. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов (А1, А2... и Б1, Б2...), достаточно взять одну пару (А1 и Б1).
В задаче два «изделия» - молния и радиоволны и один «инструмент» - молниеотвод. Конфликт в данном случае не внутри пар «молниеотвод - молния: и «молниеотвод - радиоволны», а между этими парами.
Чтобы перевести такую задачу в каноническую форму с одной конфликтующей парой, нужно заранее придать инструменту свойство, необходимое для выполнения основного производственного действия данной технической системы, т. е. надо принять, что молниеотвода нет, и радиоволны свободно проходят к антенне.
Итак, конфликтующая пара: отсутствующий молниеотвод и молния (или непроводящий молниеотвод и молния).
2.3. Записать два взаимодействия (действия, свойства) элементов конфликтующей пары: имеющееся и то, которое надо ввести; полезное и вредное.
2. Круг не обладает способностью приспосабливаться к криволинейным поверхностям.
1. Отсутствующий молниеотвод не создает радиопомех.
2. Отсутствующий молниеотвод не ловит молнию.
2.4. Записать стандартную формулировку модели задачи, указав конфликтующую пару и техническое противоречие.
Даны отсутствующий молниеотвод и молния. Такой молниеотвод не создает радиопомех, но и не ловит молнию.
Часть 3. Анализ модели задачи
3.1. Выбрать из элементов, входящих в модель задачи, тот, который можно легко изменять, заменять и т.д.
П р а в и л о 5. Технические объекты легче менять, чем природные.
П р а в и л о 6. Инструменты легче менять, чем изделия.
П р а в и ло 7. Если в системе нет легко изменяемых элементов, следует указать « внешнюю среду ».
Молниеотвод - инструмент, «обрабатывающий» (меняющий направление движения) молнию, которую в данном случае следует считать изделием. Аналогия: дождевая труба и дождь. Молния - природный объект, молниеотвод - технический, поэтому объектом надо взять молниеотвод.
3.2. Записать стандартную формулировку ИКР (идеального конечного результата).
Элемент (указать элемент, выбранный на шаге 3.1.) сам (сама, само) устраняет вредное взаимодействие, сохраняя способность выполнять (указать полезное взаимодействие).
П р а в и л о 8. В формулировке ИКР всегда должно быть слово « сам» (« сама», « само»).
3.3. Выделить ту зону элемента (указанного на шаге 3.2), которая не справляется с требуемым по ИКР комплексом двух взаимодействий. Что в этой зоне - вещество, поле? Показать эту зону на схематическом рисунке, обозначив ее цветом, штриховкой и т.п.
Та часть пространства, которую занимал отсутствующий молниеотвод. Вещество (столб воздуха), свободно пронизываемое радиоволнами.
3.4. Сформулировать противоречивые физические требования, предъявляемые к состоянию выделенной зоны элемента конфликтующими взаимодействиями (действиями, свойствами).
а. Для обеспечения (указать полезное взаимодействие или то взаимодействие, которое надо сохранить) необходимо (указать физическое состояние:
быть нагретой, подвижной, заряженной и т. д.);
б. Для предотвращения (указать вредное взаимодействие или взаимодействие, которое надо ввести) необходимо (указать физическое состояние: быть холодной, неподвижной, незаряженной и т. д.)
П р а в и л о 9. Физические - состояния, указанные в п.п. а и б, должны быть взаимопротивоположными.
б. Чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия, наружный слой круга не должен быть твердым (или не должен быть жестко связан с центральной частью круга).
а. Чтобы пропускать радиоволны, столб воздуха должен быть не проводником (точнее, не должен иметь свободных зарядов).
б. Чтобы ловить молнию, столб должен быть проводником (точнее, должен иметь свободные заряды).
3.5. Записать стандартные формулировки физического противоречия.
а. Полная формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4 а), чтобы выполнять (указать полезное взаимодействие), и должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4 б), чтобы предотвращать (указать вредное взаимодействие).
б. Краткая формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна быть и не должна быть.
б. Наружный слой круга должен быть и не должен быть.
а. Столб воздуха должен иметь свободные заряды, чтобы “ловить” молнию, и не должен иметь свободных зарядов, чтобы не задерживать радиоволны.
б. Столб воздуха со свободными зарядами должен быть и не должен быть.
Часть 4. Устранение физического противоречия
4.1. Рассмотреть простейшие преобразования выделенной зоны элемента, т. е. разделение противоречивых свойств
а) в пространстве;
б) во времени;
в) путем использования переходных состояний, при которых сосуществуют или попеременно появляются противоположные свойства;
г) путем перестройки структуры: частицы выделенной зоны элемента наделяются имеющимся свойством, а вся выделенная зона в целом наделяется требуемым (конфликтующим) свойством.
Если получен физический ответ (т. е. выявлено необходимое физическое действие), перейти к 4.5. Если физического ответа нет, перейти к 4.2.
Задача 25 может быть решена по 4.1 б и в.
Свободные заряды сами появляются в столбе воздуха на начальных этапах возникновения молнии. Молниеотвод на короткое время становится проводником, а затем свободные заряды сами исчезают.
4.2. Использовать таблицу типовых моделей задач и вепольных преобразований. Если получен физический ответ, перейти к 4.4. Если физического ответа нет, перейти к 4.3.
Модель задачи 25 относится к классу 16. По типовому решению вещество В1 должно раздваиваться, становясь то В1, то В2, т. е. столб воздуха должен становиться проводящим при появлении молнии, а потом возвращаться в непроводящее состояние.
4.3. Использовать таблицу применения физических эффектов и явлении. Если получен физический ответ, перейти к 4.5. Если физического ответа нет, перейти к 4.4.
Задача 25: по таблице подходит п. 23 - ионизация пол действием сильного электромагнитного поля (молния) и рекомбинация после исчезновения этого поля (радиоволны - слабое поле). Другие эффекты относятся к жидкостям и твердым телам, требуют введения добавок или не обеспечивают самоуправления.
4.4. Использовать таблицу основных приемов устранения технических противоречий. Если до этого получен физический ответ, использовать таблицу для его проверки.
По условиям задачи 25 надо ликвидировать действие молнии - вредного внешнего фактора (строка 30). Известный путь - установить обычный металлический молниеотвод. Проигрыш - появление радиотени, т. е. возникновение вредного фактора, создаваемого самим молниеотводом (колонка 31). В таблице эта клетка пуста. Возьмем колонку 18 (уменьшение освещенности, появление оптической тени вместо радиотени). Приемы: 1, 19, 32, 13. Прием 19 - одно действие совершается в паузах другого.
4.5. Перейти от физического ответа к техническому: сформулировать способ и дать схему устройства, осуществляющего этот способ.
Чтобы в воздухе появлялись свободные заряды, нужно уменьшить давление. Потребуется оболочка, чтобы держать этот столб воздуха при пониженном давлении. Оболочка должна быть из диэлектрика, иначе она сама даст радиотень.
А. с. № 177 497: («Молниеотвод, отличающийся тем, что с целью придания ему свойства радиопрозрачности он выполнен в виде изготовленной из диэлектрического материала герметически закрытой трубы, давление воздуха в которой выбрано из условия наименьших газоразрядных градиентов, вызываемых электрическим полем развивающейся молнии».
Часть 5. Предварительная оценка полученного решения
5.1. Провести предварительную оценку полученного решения.
Контрольные вопросы
1. Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР («Элемент сам...»)?
2. Какое физическое противоречие устранено (н устранено ли) полученным решением?
3. Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?
4. 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 2.1.
5.2. Проверить (по патентным данным) формальную новизну полученного решения.
5.3. Какие подзадачи могут возникнуть при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи - изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.
Часть 6. Развитие полученного ответа
6.1. Определить, как должна быть изменена нодсистема, в которую входит измененная система.
6.2. Проверить, может ли измененная система применяться по-новому.
6.3. Использовать полученный ответ при решении других технических задач.
а. Рассмотреть возможность использования идеи, обратной полученной.
б. Построить таблицу «расположение частей - агрегатные состояния изделия» или таблицу «использованные поля - агрегатные состояния изделия» и рассмотреть возможные перестройки ответа по позициям этих таблиц.
Часть 7. Анализ хода решения
7.1. Сравнить реальный ход решения с теоретическим (по АРИЗ). Если есть отклонения, записать.
7.2. Сравнить полученный ответ с табличными данными (таблица вепольных преобразований, таблица физических эффектов, таблица основных приемов). Если есть отклонения, записать.
Тип 1. Дан один элемент
1. Вещество плохо поддается управлению (обнаружению, измерению, изменению); требуется обеспечить эффективное управление.
а. Общий путь решения задач этого класса - достройка веполя (введение второго вещества и поля).
б. Для задач на обнаружение и измерение - стандарт 1. Введение второго вещества (например, люминофора, ферромагнетика и т. п.), взаимодействующего с внешним электромагнитным полем):
в. Для задач на перемещение, дробление, обработку поверхности, деформации, изменение вязкости, прочности и т. п. - стандарт 4. Введение ферромагнитных частиц и магнитного поля:
г. Если нельзя вводить В2-стандарт 8 (измерение собственной частоты колебаний) и 10 (обходные пути: вместо В2 вводят поле, а также «наружное» В2, вводят В2 на время или в очень малых дозах, используют в качестве В2 часть В1, используют вместо объекта его копию, вводят В2 в виде химических соединений).
2. Поле плохо поддается управлению (обнаружению, измерению, изменению, преобразованию в другое поле); требуется обеспечить эффективное управление.
а. Преобразование исходного поля П1 с помощью вещества-преобразователя или двух взаимодействующих веществ:
б. Введение вещества В, которое меняет свои свойства под действием поля П1, причем это изменение легко обнаруживается с помощью поля П2, действующего на В:
3. Вещество (или поле) обладает двумя конфликтующими сопряженными свойствами; требуется улучшить одно свойство, не ухудшая другого.
а. Задачи этого класса переводят в задачи классов 1 и 2 заменой исходного вещества В (или поля П) на вещество (или поле ), которому заранее в полной мере придано одно из сопряженных свойств:
Например, задачу «Надо увеличить высоту антенны, не увеличивая ее веса» переводят в задачу «Высокая антенна должна быть такой же легкой, как и низкая». Из двух сопряженных качеств объекту заранее надо приписать то, которое обеспечивает максимальную эффективность основного действия. Поэтому взята высокая антенна, а не низкая.
б. Если конфликтуют свойство и антисвойство (горячий - холодный, сильный -слабый, магнитный - немагнитный), то конфликт может быть устранен разделением в пространстве, во времени и в структуре (целое имеет одно свойство, а часть - другое). Если используют разделение вещества во времени, целесообразно, чтобы переход от одного состояния к другому осуществлялся самим веществом, поочередно принимающим разные формы (изменение агрегатного состояния, переход через точку Кюри, диссоциация - ассоциация и т. д.).
Тип 2. Даны два элемента
4. Два вещества не взаимодействуют (или очень плохо взаимодействуют); одно вещество (или оба) можно изменять: требуется обеспечить хорошее взаимодействие.
Вещество В2 разворачивают в веполь, который образует цепь с В1 и, таким образом, обеспечивает взаимодействие В1 и В2; затем, если есть возможность, развернутый из В2 веполь переводится в феполь, т. е. веполь с магнитным полем Пм и ферромагнитным веществом Вф (желательно в виде мелких частиц);
Если, несмотря на то, что В2 развернуто в веполь, между В2 и В1 не устанавливается прямая связь, можно использовать связь через поле П:
В задачах на измерение или обнаружение В2 разворачивают в веполь с полем на выходе, например:
5. То же, что и в классе 4, но оба вещества нельзя изменять.
а. Задачу переводят в класс 4, используя стандарт 10.
б. Вместо веществ используют их оптические копии.
6. Поле П1 не управляет полем П2: требуется обеспечить эффективное управление.
Введение вещества (или двух взаимосвязанных веществ), способность которого взаимодействовать с П2 зависит от действия П1:
Степень управления в некоторых случаях может быть увеличена за счет использования такого вещества В, которое при действии П1 совершает фазовый переход (например, плавится, переходит через точку Кюри и т. д.).
7. Поле и вещество не взаимодействуют; требуется обеспечить их взаимодействие.
Введение вещества-посредника В2 или комплекса веществ (В2Вз), через которые П1 действует на В1. Если второе вещество вводить нельзя, использовать стандарт 10.
В лаборатории имелась порошкообразная окись бериллия с температурой плавления выше 2000°С. Нужно было расплавить окись бериллия так, чтобы ничем ее не загрязнить. Тигля, выдерживающего требуемую температуру, в лаборатории не было. Появилась мысль: плавить окись бериллия в самой окиси бериллия. Возьмем «кучу» окиси бериллия и нагреем токами высокой частоты середину этой «кучи». Расплав не будет соприкасаться ни с чем (кроме окиси бериллия) и потому не загрязнится. Все великолепно, но вот беда: окись бериллия становится электропроводной только при высокой температуре, как же ее нагреть? Пробовали использовать электрическую дугу, плазменную горелку, индукционный нагрев - не получается. Окись бериллия или не нагревается или загрязняется. Четкое противоречие: чтобы сделать окись бериллия электропроводной, мало ввести в нее металл, а чтобы сохранить чистоту, металл вводить нельзя...
Решите эту задачу, используя стандарты. Проверить ответ можно по журналу «Изобретатель и рационализатор», 1977, № 3, с. 23.
Задача 66
На моторостроительном заводе после сборки двигатели поступают на обкатку. Для этого вал двигателя присоединяют к электроприводу, дающему постоянное, сравнительно небольшое число оборотов. Поршни двигателя приходят в движение относительно внутренней поверхности цилиндров и постепенно притираются; неровности, выступы, шероховатости сглаживаются, а поршни лучше прилегают к стенкам цилиндров. Процесс в сущности предельно прост: одну шероховатую поверхность трут о другую шероховатую поверхность, пока не сгладятся шероховатости.
Обкатку надо вести до того момента, пока поршни не притрутся к цилиндрам. Но как его уловить? Пробовали следить за процессом, добавляя в масло люминофор и наблюдая за гашением люминесценции под действием попадающих в масло металлических частиц, но это оказалось слишком громоздким. Еще более громоздкий способ периодически останавливать двигатель для разбора и осмотра притирающихся поверхностей. Решите задачу по АРИЗ с шага 2.2. Ответ см. в бюллетене «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки», 1972, № 15, с. 155, а. с. № 337 682.
Задача 67
В повести Д. Пеева «Седьмая чаша» («Искатель», 1975, № 1 и 2) описано расследование убийства, происшедшего при загадочных обстоятельствах. Семь человек (дело происходило в загородном доме) собрались на вечеринку. Налили коньяк в рюмки, но не выпили сразу, а минут 15 походили по даче. Затем вернулись к столу, выпили коньяк - и один человек умер, в его рюмке оказался яд. Следователь установил, что в течение этих 15 минут все были друг у друга на глазах, никто не мог подсыпать яд.
В чем разгадка преступления?
Задача 68
Уже давно исследуют поверхность пористых тел, делая срез и рассматривая его под микроскопом (например, для изучения формы и расположения пор).
Что надо сделать для усовершенствования этого способа? Если задача вызывает у вас затруднения, перечитайте гл. 2.
Ответ см. в бюллетене «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки», 1974, № 32, с. 103, а. с. № 441 481.
Задача 69
Капиллярные силы помогают припою проникать при пайке в едва заметный зазор между деталями. Те же силы вредны, когда нужно припаять к внутренней поверхности втулки пористую вставку. Припой проникает в поры и закрывает их. Как быть?
Похожую задачу мы рассматривали в гл. 4.
Ответ см. в журнале «Изобретатель и рационализатор», 1977, № 3, с.44.
Задача 70
Полимеры постепенно портятся, стареют. Происходит это из-за того, что под действием кислорода в полимере возникают свободные радикалы. Для защиты полимера в перо надо ввести вещества-«перехватчики» кислорода, например металлы в сильно измельченном виде. Но как ввести такой металл, чтобы он при этом не покрылся пленкой окиси и не потерял своих «перехватывающих» свойств? Тонкоизмельченный металл жадно соединяется с кислородом, осуществлять «заправку» полимера в вакууме или в среде инертного газа слишком сложно.
Какой стандарт надо использовать для решения этой задачи? Что надо сделать в соответствии с этим стандартом?
Ответ на задачу см. в журналах «Химия и жизнь», 1977, № 1, с. 44.
Часть 1. Выбор задачи
1.1. Определить конечную цель решения задачи:
а. Какую характеристику объекта надо изменить?
б. Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи?
в. Какие расходы снизятся, если задача будет решена?
г. Каковы (примерно) допустимые затраты?
д. Какой главный технико-экономический показатель надо улучшить?
1.2. Проверить обходной путь. Допустим, задача принципиально нерешима: какую другую задачу надо решить, чтобы получить требуемый конечный результат?
а. Переформулировать задачу, перейдя на уровень надсистемы, в которую входит данная в задаче система.
б. Переформулировать задачу, перейдя на уровень подсистем (веществ), входящих в данную в задачей систему.
в. На трех уровнях (надсистема. система, подсистема) переформулировать задачу, заменив требуемое действие (или свойство) обратным.
1.3. Определить, решение какой задачи целесообразнее - первоначальной или одной из обходных. Произвести выбор.
П р и м е ч а н и е. При выборе должны быть учтены факторы объективные (каковы резервы развития данной в задаче системы) и субъективные (на какую задачу взята установка - минимальную или максимальную).
1.4. Определить требуемые количественные показатели.
1.5. Увеличить требуемые количественные показатели, учитывая время, необходимое для реализации изобретения.
1.6. Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.
а. Учесть особенности внедрения, в частности допускаемую степень сложности решения.
б. Учесть предполагаемые масштабы применения.
1.7. Проверить, решается ли задача прямым применением стандартов на решение изобретательских задач. Если ответ получен, перейти к 5.1. Если ответа нет, перейти к 1.8.
1.8. Уточнить задачу, используя патентную информацию.
а. Каковы (по патентным данным) ответы на задачи, близкие к данной?
б. Каковы ответы на задачи, похожие на данную, но относящиеся к ведущей
отрасли техники?
в. Каковы ответы на задачи, обратные данной?
1.9. Применить оператор РВС.
а. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до 0. Как
теперь решается задача?
б. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
в. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
г. Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
д. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
е. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до 7. Как теперь решается задача?
Часть 2. Построение модели задачи
2.1. Записать условия задачи, не используя специальные термины.
П р и м е р ы
(Задача 24)
Шлифовальный круг плохо обрабатывает изделия сложной формы с впадинами и выпуклостями, например ложки. Заменять шлифование другим видом обработки невыгодно, сложно. Применение притирающихся ледяных шлифовальных кругов в данном случае слишком дорого. Не годятся и эластичные надувные круги с абразивной поверхностью - они быстро изнашиваются. Как быть?(Задача 25)
Антенна радиотелескопа расположена в местности, где часто бывают грозы. Для защиты от молний вокруг антенны необходимо поставить молниеотводы (металлические стержни). Но молниеотводы задерживают радиоволны, создавая радиотень. Установить молниеотводы на самой антенне в данном случае невозможно. Как быть?2.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов. Если по условиям задачи дан только один элемент, перейти к шагу 4.2.
П р а в и л о 1. В конфликтующую пару элементов обязательно должно входить изделие.
П р а в и л о 2. Вторым элементом пары должен быть элемент, с которые непосредственно взаимодействует изделие (инструмент или второе изделие).
П р а в и л о 3. Если один элемент (инструмент) по условиям задачи может иметь два состояния, надо взять то состояние, которое обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции всей технической системы, указанной в задаче).
П р а в и л о 4. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов (А1, А2... и Б1, Б2...), достаточно взять одну пару (А1 и Б1).
П р и м е р ы
Изделие - ложка. Инструмент, непосредственно взаимодействующий с изделием, - шлифовальный круг.В задаче два «изделия» - молния и радиоволны и один «инструмент» - молниеотвод. Конфликт в данном случае не внутри пар «молниеотвод - молния: и «молниеотвод - радиоволны», а между этими парами.
Чтобы перевести такую задачу в каноническую форму с одной конфликтующей парой, нужно заранее придать инструменту свойство, необходимое для выполнения основного производственного действия данной технической системы, т. е. надо принять, что молниеотвода нет, и радиоволны свободно проходят к антенне.
Итак, конфликтующая пара: отсутствующий молниеотвод и молния (или непроводящий молниеотвод и молния).
2.3. Записать два взаимодействия (действия, свойства) элементов конфликтующей пары: имеющееся и то, которое надо ввести; полезное и вредное.
П р и м е р ы
1. Круг обладает способностью шлифовать.2. Круг не обладает способностью приспосабливаться к криволинейным поверхностям.
1. Отсутствующий молниеотвод не создает радиопомех.
2. Отсутствующий молниеотвод не ловит молнию.
2.4. Записать стандартную формулировку модели задачи, указав конфликтующую пару и техническое противоречие.
П р и м е р ы
Даны круг и изделие. Круг обладает способностью шлифовать но не может приспосабливаться к криволинейной поверхности изделия.Даны отсутствующий молниеотвод и молния. Такой молниеотвод не создает радиопомех, но и не ловит молнию.
Часть 3. Анализ модели задачи
3.1. Выбрать из элементов, входящих в модель задачи, тот, который можно легко изменять, заменять и т.д.
П р а в и л о 5. Технические объекты легче менять, чем природные.
П р а в и л о 6. Инструменты легче менять, чем изделия.
П р а в и ло 7. Если в системе нет легко изменяемых элементов, следует указать « внешнюю среду ».
П р и м е р ы
Форму изделия нельзя менять: плоская ложка не будет держать жидкость. Круг можно менять (сохраняя, однако, его способность шлифовать - таковы условия задачи).Молниеотвод - инструмент, «обрабатывающий» (меняющий направление движения) молнию, которую в данном случае следует считать изделием. Аналогия: дождевая труба и дождь. Молния - природный объект, молниеотвод - технический, поэтому объектом надо взять молниеотвод.
3.2. Записать стандартную формулировку ИКР (идеального конечного результата).
Элемент (указать элемент, выбранный на шаге 3.1.) сам (сама, само) устраняет вредное взаимодействие, сохраняя способность выполнять (указать полезное взаимодействие).
П р а в и л о 8. В формулировке ИКР всегда должно быть слово « сам» (« сама», « само»).
П р и м е р ы
Круг сам приспосабливается к криволинейной поверхности изделия, сохраняя способность шлифовать. Отсутствующий молниеотвод сам обеспечивает « поимку» молнии, сохраняя способность не создавать радиопомех.3.3. Выделить ту зону элемента (указанного на шаге 3.2), которая не справляется с требуемым по ИКР комплексом двух взаимодействий. Что в этой зоне - вещество, поле? Показать эту зону на схематическом рисунке, обозначив ее цветом, штриховкой и т.п.
П р и м е р ы
Наружный слой круга (внешнее кольцо, обод); вещество (абразив, твердое тело).Та часть пространства, которую занимал отсутствующий молниеотвод. Вещество (столб воздуха), свободно пронизываемое радиоволнами.
3.4. Сформулировать противоречивые физические требования, предъявляемые к состоянию выделенной зоны элемента конфликтующими взаимодействиями (действиями, свойствами).
а. Для обеспечения (указать полезное взаимодействие или то взаимодействие, которое надо сохранить) необходимо (указать физическое состояние:
быть нагретой, подвижной, заряженной и т. д.);
б. Для предотвращения (указать вредное взаимодействие или взаимодействие, которое надо ввести) необходимо (указать физическое состояние: быть холодной, неподвижной, незаряженной и т. д.)
П р а в и л о 9. Физические - состояния, указанные в п.п. а и б, должны быть взаимопротивоположными.
П р и м е р ы
а. Чтобы шлифовать, наружный слой круга должен быть твердым (или должен быть жестко связан с центральной частью круга для передачи усилий).б. Чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия, наружный слой круга не должен быть твердым (или не должен быть жестко связан с центральной частью круга).
а. Чтобы пропускать радиоволны, столб воздуха должен быть не проводником (точнее, не должен иметь свободных зарядов).
б. Чтобы ловить молнию, столб должен быть проводником (точнее, должен иметь свободные заряды).
3.5. Записать стандартные формулировки физического противоречия.
а. Полная формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4 а), чтобы выполнять (указать полезное взаимодействие), и должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4 б), чтобы предотвращать (указать вредное взаимодействие).
б. Краткая формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна быть и не должна быть.
П р и м е р ы
а. Наружный слой круга должен быть твердым, чтобы шлифовать изделие, и не должен быть твердым, чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия.б. Наружный слой круга должен быть и не должен быть.
а. Столб воздуха должен иметь свободные заряды, чтобы “ловить” молнию, и не должен иметь свободных зарядов, чтобы не задерживать радиоволны.
б. Столб воздуха со свободными зарядами должен быть и не должен быть.
Часть 4. Устранение физического противоречия
4.1. Рассмотреть простейшие преобразования выделенной зоны элемента, т. е. разделение противоречивых свойств
а) в пространстве;
б) во времени;
в) путем использования переходных состояний, при которых сосуществуют или попеременно появляются противоположные свойства;
г) путем перестройки структуры: частицы выделенной зоны элемента наделяются имеющимся свойством, а вся выделенная зона в целом наделяется требуемым (конфликтующим) свойством.
Если получен физический ответ (т. е. выявлено необходимое физическое действие), перейти к 4.5. Если физического ответа нет, перейти к 4.2.
П р и м е р ы
Стандартные преобразования не дают очевидного решения задачи 24 (хотя, как мы увидим дальше, ответ близок 4.1 в и г).Задача 25 может быть решена по 4.1 б и в.
Свободные заряды сами появляются в столбе воздуха на начальных этапах возникновения молнии. Молниеотвод на короткое время становится проводником, а затем свободные заряды сами исчезают.
4.2. Использовать таблицу типовых моделей задач и вепольных преобразований. Если получен физический ответ, перейти к 4.4. Если физического ответа нет, перейти к 4.3.
П р и м е р ы
Модель задачи 24 относится к классу 4. По типовому решению вещество В2 надо развернуть в веполь, введя поле П и добавив Вз или разделив В2 на две взаимодействующие части. (Идея разделения круга начала формироваться на шаге 3.3. Но если просто разделить круг, наружная часть улетит под действием центробежной силы. Центральная часть круга должна крепко держать наружную часть и в то же время должна давать ей возможность свободно изменяться...) Далее по типовому решению желательно перевести веполь (полученный из В2) в феполь, т. е. использовать магнитное поле и ферромагнитный порошок. (Это дает возможность сделать наружную часть круга подвижной, меняющейся и обеспечивает требуемую связь между частями круга).Модель задачи 25 относится к классу 16. По типовому решению вещество В1 должно раздваиваться, становясь то В1, то В2, т. е. столб воздуха должен становиться проводящим при появлении молнии, а потом возвращаться в непроводящее состояние.
4.3. Использовать таблицу применения физических эффектов и явлении. Если получен физический ответ, перейти к 4.5. Если физического ответа нет, перейти к 4.4.
П р и м е р ы
Задача 24: по таблице подходит п. 17 - замена «вещественных» связей «полевыми» путем использования электромагнитных полей.Задача 25: по таблице подходит п. 23 - ионизация пол действием сильного электромагнитного поля (молния) и рекомбинация после исчезновения этого поля (радиоволны - слабое поле). Другие эффекты относятся к жидкостям и твердым телам, требуют введения добавок или не обеспечивают самоуправления.
4.4. Использовать таблицу основных приемов устранения технических противоречий. Если до этого получен физический ответ, использовать таблицу для его проверки.
П р и м е р ы
По условиям задачи 24 надо улучшить способность круга «притираться» к изделиям разной формы. Это адаптация (строка 35 в таблице). Известный путь - использовать набор разных кругов. Проигрыш - потери времени на смену и подбор кругов, снижение производительности: колонки 25 и 39. Приемы по таблице: 35, 28, 35, 28, 6, 37. Повторяющиеся и потому более вероятные приемы: 35 - изменение агрегатного состояния (наружная часть круга «псевдожидкая», из подвижных частиц); 28 - прямое указание на переход к феполю, что и выполнено выше.По условиям задачи 25 надо ликвидировать действие молнии - вредного внешнего фактора (строка 30). Известный путь - установить обычный металлический молниеотвод. Проигрыш - появление радиотени, т. е. возникновение вредного фактора, создаваемого самим молниеотводом (колонка 31). В таблице эта клетка пуста. Возьмем колонку 18 (уменьшение освещенности, появление оптической тени вместо радиотени). Приемы: 1, 19, 32, 13. Прием 19 - одно действие совершается в паузах другого.
4.5. Перейти от физического ответа к техническому: сформулировать способ и дать схему устройства, осуществляющего этот способ.
П р и м ер ы
Центральная часть круга выполнена из магнитов. Наружный слой - из ферромагнитных частиц или абразивных частиц, спеченных с ферромагнитными. Такой наружный слой будет принимать форму изделия. В то же время он сохранит твердость, необходимую для шлифовки.Чтобы в воздухе появлялись свободные заряды, нужно уменьшить давление. Потребуется оболочка, чтобы держать этот столб воздуха при пониженном давлении. Оболочка должна быть из диэлектрика, иначе она сама даст радиотень.
А. с. № 177 497: («Молниеотвод, отличающийся тем, что с целью придания ему свойства радиопрозрачности он выполнен в виде изготовленной из диэлектрического материала герметически закрытой трубы, давление воздуха в которой выбрано из условия наименьших газоразрядных градиентов, вызываемых электрическим полем развивающейся молнии».
Часть 5. Предварительная оценка полученного решения
5.1. Провести предварительную оценку полученного решения.
Контрольные вопросы
1. Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР («Элемент сам...»)?
2. Какое физическое противоречие устранено (н устранено ли) полученным решением?
3. Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?
4. 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 2.1.
5.2. Проверить (по патентным данным) формальную новизну полученного решения.
5.3. Какие подзадачи могут возникнуть при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи - изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.
Часть 6. Развитие полученного ответа
6.1. Определить, как должна быть изменена нодсистема, в которую входит измененная система.
6.2. Проверить, может ли измененная система применяться по-новому.
6.3. Использовать полученный ответ при решении других технических задач.
а. Рассмотреть возможность использования идеи, обратной полученной.
б. Построить таблицу «расположение частей - агрегатные состояния изделия» или таблицу «использованные поля - агрегатные состояния изделия» и рассмотреть возможные перестройки ответа по позициям этих таблиц.
Часть 7. Анализ хода решения
7.1. Сравнить реальный ход решения с теоретическим (по АРИЗ). Если есть отклонения, записать.
7.2. Сравнить полученный ответ с табличными данными (таблица вепольных преобразований, таблица физических эффектов, таблица основных приемов). Если есть отклонения, записать.
Тип 1. Дан один элемент
1. Вещество плохо поддается управлению (обнаружению, измерению, изменению); требуется обеспечить эффективное управление.
а. Общий путь решения задач этого класса - достройка веполя (введение второго вещества и поля).
б. Для задач на обнаружение и измерение - стандарт 1. Введение второго вещества (например, люминофора, ферромагнетика и т. п.), взаимодействующего с внешним электромагнитным полем):
в. Для задач на перемещение, дробление, обработку поверхности, деформации, изменение вязкости, прочности и т. п. - стандарт 4. Введение ферромагнитных частиц и магнитного поля:
г. Если нельзя вводить В2-стандарт 8 (измерение собственной частоты колебаний) и 10 (обходные пути: вместо В2 вводят поле, а также «наружное» В2, вводят В2 на время или в очень малых дозах, используют в качестве В2 часть В1, используют вместо объекта его копию, вводят В2 в виде химических соединений).
2. Поле плохо поддается управлению (обнаружению, измерению, изменению, преобразованию в другое поле); требуется обеспечить эффективное управление.
а. Преобразование исходного поля П1 с помощью вещества-преобразователя или двух взаимодействующих веществ:
б. Введение вещества В, которое меняет свои свойства под действием поля П1, причем это изменение легко обнаруживается с помощью поля П2, действующего на В:
3. Вещество (или поле) обладает двумя конфликтующими сопряженными свойствами; требуется улучшить одно свойство, не ухудшая другого.
а. Задачи этого класса переводят в задачи классов 1 и 2 заменой исходного вещества В (или поля П) на вещество (или поле ), которому заранее в полной мере придано одно из сопряженных свойств:
Например, задачу «Надо увеличить высоту антенны, не увеличивая ее веса» переводят в задачу «Высокая антенна должна быть такой же легкой, как и низкая». Из двух сопряженных качеств объекту заранее надо приписать то, которое обеспечивает максимальную эффективность основного действия. Поэтому взята высокая антенна, а не низкая.
б. Если конфликтуют свойство и антисвойство (горячий - холодный, сильный -слабый, магнитный - немагнитный), то конфликт может быть устранен разделением в пространстве, во времени и в структуре (целое имеет одно свойство, а часть - другое). Если используют разделение вещества во времени, целесообразно, чтобы переход от одного состояния к другому осуществлялся самим веществом, поочередно принимающим разные формы (изменение агрегатного состояния, переход через точку Кюри, диссоциация - ассоциация и т. д.).
Тип 2. Даны два элемента
4. Два вещества не взаимодействуют (или очень плохо взаимодействуют); одно вещество (или оба) можно изменять: требуется обеспечить хорошее взаимодействие.
Вещество В2 разворачивают в веполь, который образует цепь с В1 и, таким образом, обеспечивает взаимодействие В1 и В2; затем, если есть возможность, развернутый из В2 веполь переводится в феполь, т. е. веполь с магнитным полем Пм и ферромагнитным веществом Вф (желательно в виде мелких частиц);
Если, несмотря на то, что В2 развернуто в веполь, между В2 и В1 не устанавливается прямая связь, можно использовать связь через поле П:
В задачах на измерение или обнаружение В2 разворачивают в веполь с полем на выходе, например:
5. То же, что и в классе 4, но оба вещества нельзя изменять.
а. Задачу переводят в класс 4, используя стандарт 10.
б. Вместо веществ используют их оптические копии.
6. Поле П1 не управляет полем П2: требуется обеспечить эффективное управление.
Введение вещества (или двух взаимосвязанных веществ), способность которого взаимодействовать с П2 зависит от действия П1:
Степень управления в некоторых случаях может быть увеличена за счет использования такого вещества В, которое при действии П1 совершает фазовый переход (например, плавится, переходит через точку Кюри и т. д.).
7. Поле и вещество не взаимодействуют; требуется обеспечить их взаимодействие.
Введение вещества-посредника В2 или комплекса веществ (В2Вз), через которые П1 действует на В1. Если второе вещество вводить нельзя, использовать стандарт 10.