Текст книги "Учебник по АРИЗ-85-В. Алгоритм решения изобретательских задач"

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 (ТП₁ и ТП₂), 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 7 – 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:

В₁ – газ;

В₂ – преградитель (отсутствующий);

П₁ – давление газа, создающее поток;

П₂ – огонь.

Давление (П₁) перемещает газ (В₁) – хорошее действие (прямая стрелка). Отсутствующий преградитель (В₂) не мешает газу (В₁) свободно проходить – хорошее действие (прямая стрелка). Отсутствующий преградитель (В₂) не задерживает огонь (П₂) – вредная связь, обозначенная волнистой стрелкой.

В данном веполе В₁ и П₁ не несут эвристической нагрузки, поэтому их нет смысла рассматривать.

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

Где

В₂ – преградитель (отсутствующий) – преградитель с очень большими отверстиями;

П₂ – огонь.

Отсутствующий преградитель (В₂) не задерживает огонь (П₂) – вредная связь (волнистая стрелка).

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

Где:

В₂ – преградитель (отсутствующий) – преградитель с очень большими отверстиями;

П₂ – огонь;

В₃ – введенное вещество, задерживающее огонь (икс-элемент).

Икс-элемент (В₃) задерживает огонь (П₂) – хорошее действие (прямая стрелка). Между икс-элементом (В₃) и преградителем (В₂) пока не понятно, какая связь – прямая линия (нет действия, поэтому нет стрелки).

Может быть представлена и другая вепольная структура (7).

Где:

В₂ – преградитель (отсутствующий) – преградитель с очень большими отверстиями;

П₂ – огонь;

В₁ – газ.

Огонь (П₂) сжигает газ (В₁) – вредная связь (волнистая стрелка).

Необходимо ввести еще одно поле П₃ (8).

Где:

В₂ – преградитель (отсутствующий) – преградитель с очень большими отверстиями;

П₂ – огонь;

В₁ – газ;

П₃– поле, задерживающее огонь (икс-элемент).

б) Преградитель сплошной (9).

Где

В₁ – газ;

В₂ – преградитель (стенка);

П₁ – давление газа, создающее поток;

П₂ – огонь.

Сплошной преградитель (В₂) не пропускает газ (В₁) – вредная связь (волнистая стрелка). Сплошной преградитель (В₂) задерживает огонь (П₂) – хорошее действие (прямая стрелка). В данном веполе огонь (П₂) не несет эвристической нагрузки, поэтому его нет смысла рассматривать. Вепольная структура будет иметь вид (10).

Где

В₁ – газ;

В₂ – преградитель (стенка);

П₁ – давление газа, создающее поток.

Приведем возможные вепольные преобразования

Необходимо ввести еще одно вещество В₃ (11).

Где

В₁ – газ;

В₂ – преградитель (стенка);

П₁ – давление газа, создающее поток;

В₃ – вещество, которое должно способствовать прохождению газа (икс – элемент).

Это новое вещество может быть модификацией уже имеющихся веществ В₁ и В₂ (12).

Где

В₁ – газ;

В₂ – преградитель (стенка);

П₁ – давление газа, создающее поток;

В₃ – вещество, которое должно способствовать прохождению газа (икс-элемент), которое может быть сделано или из В₁ (газа) или из В₂ (преградителя) или из их модификаций (В₁^», В₂^»). Очевидно, что идеальнее В₃ 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.