А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Например, термическое осаждение металлических пленок похоже на осаждение паров кипящей воды на холодном блюдце, ионное травление похоже на пескоструйную обработку, катапульта — это аналог лука, только вместо стрелы используется заряд или камень; процесс решения задачи напоминает постройку дома: сначала закладывают фундамент, привозят материалы, возводят стены, устанавливают крышу, затем производится внутренняя отделка. Превращение незнакомого в знакомое представляет собой разновидность анализа проблемы путем поиска аналогии с известным объектом.
При этом проблема разделяется на подпроблемы, для каждой из которых подбираются знакомые аналогии. Похожий подход прослеживается, например, в методах воспитания Эйнштейна. Интерес к математике проявился у А. Эйнштейна рано. Его дядя Якоб говорил мальчику: «Алгебра — это веселая наука. Когда мы не можем обнаружить животное, за которым охотимся, мы временно называем его аиксв и продолжаем охоту, пока не засунем его в сумку». Прямая аналогия, рассмотренная в разд. 2.3, наиболее часто применяется для превращения незнакомого в знакомое. Пример 4.3. Меднение диэлектрика.
Необходимо разработать технологию получения медных покрытий на диэлектрике. Гальваническое покрытие возможно только для элсктропроводных материалов. Очевидное решение — приклеить фольгу к диэлектрику. Можно, по аналогии с графитированнем, натереть диэлектрик медной пудрой. Но эти простые методы не обеспечивают хорошего сцепления меди с диэлектриком и тонкого ровного слоя меди. А без ннх невозможно осушествить изготовление печатных плат.
В качестве аналога рассмотрим процесс приготовления обеда: л Знакомое явление (ааыог): Незнакомое явление — текнология нриготовление обеда оеаигдения меди на диолектрик Твердые продукты (основа) Заготовки стеклотекстолнта нлн другого диэлектрика ~ Жидкие продукты (среда лля готовки) , 'Растворнтель — вода , Посула, в которой готовят ,~ Ванны нз пассивного материала (фто ропласт,нержавеюшал сталь) Инструменты (вилки, ложки, ножи) , 'Средства контроля (мерные стаканчики, ' Весы, химические реактивы ,(весы) Раздел 1.
Общие приемы поиска решений Знакомое явление Ганалаг) нриютавление обеда Незнакомое явления — мвкналагия осаждения меди на дизвгкмрик (нли ~Элсктронагрсввтепгн горячий воздух, горячая вода ~ Источник энергии, способ нагрева , охлаждения) , 'Средства ввтомвтпзвцпн (миксер, блсн- Робот-манипулятор ,дер,мясорубка, шинковки н др.) ~ Несбхолимые добавки (солги сахар) ~компвексныс соли металла, шелочь, 1 , 'буферные добавки н др. т ~ Специи дпя вкуса (перец, ваниль, корица) Катализаторы, поверхностно-активные вещества, стабилизаторы Проверка качества обслв (дегустация) Контроль качества покрытия В процессе приготовления обеда возникают частные вопросы, последовательно отвечая на которые, можно полностью составить требуемый технологический процесс.
Например, какая должна быть температура ванны с реактивами„какие катализаторы, стабилизаторы нужно добавить в раствор, какие методы контроля применить для полученного покрытия? Составив таблицу, можно приступить к проектированию технологии получения медных покрытий на диэлектрике (неизвестную заранее), как приготовление обеда. Смысл составления таких таблиц состоит в возможности мобилизации и частичного использования имеющихся у специалиста знаний из другой области. В результате формируется технология химического осаждения меди.
Рекомендуемая последовательность действий при использовании аналогии операций. Шаг 1. Записать свою проблему на листе бумаги. Шаг 2. Выбрать вид деятельности, с которым будет сопоставляться проблема н связать свою идею с одной из грраз, приведенных, например, В табл. 4.2. Таблица ДД Список видов деятедьпвсги* Отдых Професснонвньнвя ввятевьность ) Игровая Спорт Свмвйнь|в ваяв деятельность + Настольные ! Сказопвзание Планирование Встреча друзей, Чтение лекции свадьбы Прпготовле- ' Охота нне блюд Написание романа ,' Удачный ход Рыбалка И в в шах- 'Единобо твв Воспитание Схватка с мед- ~Ремонт машины г)з рс маты ребенка ~ведем ~ Городки ~ Скачки Уборка квар- Поход ив прн- ~ Постройка дома тиры роду | ~ Командные , 'Авторалли ! ~ игры (фут~~бал) Посещение Продажа товара "Можно составить свой список видов деятельности, которые более соответствуют стилю мышления решающего звлачу и порождают развитые ассоциации.
4. Сииектика Шаг 3. Разбить рассматриваемый вид деятельности на этапы. Например, если выбрана постройка дома, тогда рассматриваются: план постройки„фундамент, подрядчики, местоположение, коммуникации, тип дома, закладные, коммунальные услуги и т. п. Шаг 4. Связать особенности постройки дома с исследуемой проблемой, задавая вопросы типа: из чего сделан дом? Этот дом большой и просторный? Как расположен дом? Можно воспользоваться шестью вопросами, ответы на которые описывают трудовые операции: что, где, когда, кем или с помощью чего, зачем, как? Шаг 5. Выбрать три хорошие идеи, которые появились в результате проведенной работы.
Записать их на будущее. Одну из них расписать подробно для решения задачи. Пример 4.4. Выращивание кристалла. Требуется вырастить правильный кристалл из насьпценного раствора соли. Вещества в виде правильных кристаллов обладают рядом уникальных свойств. Например, кристаллы сегнетовой соли служили диолами в первых радиоприемниках. Главная проблема технологии выращивания самых разных кристаллов — это получение крупных кристаллов без дефектов кристаллической решетки (правильный кристалл).
Шаг 1. Можно вырастить кристалл из насыщенного раствора поваренной соли или из медного купороса. Шаг 2. Сопоставим процесс выращивания кристалла с воспитанием ребенка — выращивание кристалла похоже, например, на то, как растят ребенка. Шаг 3. Разработать методику воспитания, режим дня, обеспечить чистоту, хорошие материальные условия: посуда, мебель, пиша, комфортная обстановка температура, музыка. Детей может быть несколько.
Найти индивидуальный подход к ребенку, мальчикам нужно одно воспитание (строгое), девочкам — другое, более нежное. Шаг 4. Идеи: проверить воздействие температуры, чистоты среды, лабораторной посуды на качество и скорость роста кристаллов. Что взять в виде затравки для выращивания одиночного кристалла и друзы гнескольких сросшихся кристаллов)? Как поддерживать требуемую концентрацию раствора? Проверить действие звука (музыки) или ультразвука на выращивание правильных кристаллов, сортировать соли по трудности выращивания кристаллов. Какая должна быть температура: комнатная, пониженная вплоть до замерзания или повышенная? А может быть, выращивать кристаллы из расплава солей? Шаг 5.
Составить программу исследований технологии выращивания кристаллов, откорректировать ее по результатам экспериментов. При возможности изучить действие ультразвука и других полей на рост кристаллов. Таким образом, метод превращения незнакомого в знакомое позволяет сформировать последовательность шагов, каждый из которых может быть сделан с использованием имеющегося опыта, а в совокупности они дают возможность создать новый технический объект — конструкцию или технологию. 60 Раздел Ъ Общие приемы поиска решений Превращение знакомого в не знакомое заключается в том, что известное (знакомое) содержание, рассматривается в новых (незнакомых) контекстах.
Например, все возможные применения скрепки; электрическая перемычка, подпорка для цветка, цепочка, рыболовный крючок и т. д. Такой подход позволяет выявлять новые качества объекта и его новые возможные связи. Известный психолог С. Л. Рубинштейн отмечал: «Включая объекты мысли в новые связи, мы как бы поворачиваем их каждый раз другой стороной, выявляем в них новый аспект, как бы "вычерпываем" из объекта все новое содержание» [1031. Таким образом, превращение знакомого в не знакомое позволяет выявить до этого неизвестные, скрытые свойства объекта, благодаря которым объект может найти совершенно новое и уникальное применение.
История техники знает много случаев„когда при использовании этого приема у объекта обнаруживали дополнительные свойства, которые приводили к созданию качественно новых технологий и устройств. Пример 4.5. Возникновение и развитие электроэрозиоииой обработки. В годы Великой Отечественной войны на одном из оборонных заводов Урала инженер Б. Р. Лазаренко искал причину эрозии и разрушения токонагруженных электрических контактов. Он установил, что это связано с искровым разрушением металла. Испытывались серебро, платина, железо, никель, вольфрам, медь и многие сплавы. Контакты помещались в различные жидкие среды, но положительных результатов не было. В процессе работы было обнаружено, что возникающие между электрическими контактами дуга и искра, ведут себя по-разному относительно анода и катода.
Если дуга разрушает катод, то искра обладает противоположным действием — разрушает анод. Кроме того, удалось установить, что интенсивностью разрушения любого из контактов можно легко управлять, изменяя емкости колебательного контура. С увеличением емкости подключаемых конденсаторов уменьшается дуга и ярче, сильнее становится искра. При превращении дугового разряда в искровой происходит перенос частиц материала анода на катод, Для борьбы с эрозией стали подбирать электрические параметры колебательного контура так, чтобы контакты работали на границе инверсии, при которой разрушение анода и катода минимально. Исследования шли к завершению, когда в результатах экспериментов была обнаружена одна, казалось бы, незначительная особенность, которая заинтересовала ученого, — жидкие среды, в которых испытывались контакты.
через несколько минут работы мутнели. Исследования под микроскопом показали, что жилкость содержит микронные шарики из материала анода. Таким образом, искра превратилась в инструмент для изготовления тончайшего металлического порошка. Благодаря обнаруженному явлению удалось создать первую лабораторную установку производительностью около 700 г металлического порошка в сутки. Само же явление, выглядевшее первоначально как вредное, стало использоваться для создания совершенно новых методов обработки материалов: электроискровых технологий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
