Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Есть много предложений по использованию для этой целиспециальных судов-буксиров. Однако сформулируем задачу: айсберг сам перемещается вместо его использования. Зададимся вопросом, откуда взять необходимую для перемещенияайсберга энергию. Что есть в системе? Это — сам айсберг, окружающая его соленая вода,окружающий воздух. Известный английский популяризатор науки и техники Д.
Джоунс,выступавший под псевдонимом «Дедал», предложил следующее изящное, хотя пока и нереализованное решение. Пресная талая вода айсберга легче, чем соленая вода океана.Поэтому она будет подниматься вверх, обтекая айсберг. Если кормовую подводную частьайсберга стесать под углом, то талая вода будет подниматься вдоль наклонной плоскости ивыходить на поверхность позади айсберга, сообщая ему при этом некоторое количестводвижения. Как только айсберг начнет двигаться вперед, талая вода из-под всей нижнейповерхности потечет к корме, усиливая этот эффект и удлиняя и углубляя выемку в кормовойчасти, создающую направленную тягу.Как видим, для решения задачи необходимы знания физики и смелость в выдвижении«безумных» идей.6.
Противоречия при решении технических задачРевенков А. В.В развитии технических систем в соответствии с законами диалектики происходитчередование этапов количественного роста и качественных скачков. В процессеколичественного роста в результате неравномерного развития характеристик техническойсистемы появляются противоречия.Противоречие — проявление несоответствия между разными требованиями,предъявляемыми человеком к системе, и ограничениями, налагаемыми на нее законамиприроды, социальными, юридическими, и экономическими законами, уровнем развития наукии техники, конкретными условиями применения и т.
п.Пример 6.1. При проектировании пассажирского самолета с более высокой скоростью, чемпрототип, можно уменьшить площадь крыла (при том же полетном весе). Это связано с тем,что с увеличением скорости увеличивается скоростной напор и, следовательно, длясоздания той же подъемной силы крыла , где Сyкр — коэффициент подъемной силы крыла, ?— плотность воздуха, ? — скорость полета, Skp — площадь крыла,Можно уменьшить площадь крыла Skp. Это желательно сделать, так как чем меньшеплощадь крыла, тем меньше сопротивление трения и, следовательно, меньше расходгорючего.Но при уменьшении площади крыла падает подъемная сила при малых скоростях полета.Поэтому нужно увеличить посадочную скорость самолета, а это приведет к увеличениюдлины разбега и торможения и, следовательно, к потребности увеличить взлетно-посадочнуюполосу, что недопустимо.На начальных этапах развития, когда требования относительно невысоки, а системаобладает большими ресурсами, такие противоречия разрешаются путем компромисса:отыскиваются варианты конструкции, обеспечивающие приемлемые значения обеихконкурирующих характеристик.
Но количественный рост продолжается, происходитнакопление и обострение противоречий. Эти противоречия разрешаются в результатекачественных скачков — создания принципиально новых технических решений.Page 44/111Если технический объект создан, то весьма часто ставится задача увеличения его главнойполезной функции (ГПФ). Для этого, как правило, требуется усилить какое-либо свойствоодного из элементов этого технического объекта. Однако при усилении одних свойствэлемента нарушается взаимодействие (согласованность) с другими элементами техническойсистемы, возникает противоречие, то есть источником противоречий являетсясовершенствование, развитие технических объектов.6.1. Административное противоречиеРешение любой технической задачи начинается с анализа проблемы. Результатом этогоанализа является постановка и формулировка задачи, которую нужно решать.В проблеме обычно описывается необходимость создания некоторого технического объекта(ТО) для удовлетворения определенной потребности, приводится соответствующаяаргументация этой необходимости, описываются функции, которые должен выполнять этотТО; требования, которые к нему предъявляются.Каждый потребитель той или иной продукции характеризуется определенными свойствами.Анализ свойств потребителей позволяет определить некоторый набор требований, которымдолжна удовлетворять продукция, предназначенная для удовлетворения возникшейпотребности.Каждый вид продукции можно охарактеризовать набором определенных свойств.
Часть этихсвойств определяют потребительные свойства продукции (рис. 6.1).Поэтому прежде, чем создавать тот или иной продукт, необходимо, с одной стороны,сформулировать требования, которым он должен удовлетворять, с другой стороны, оценитьтехнические возможности создания продукта с требуемыми свойствами.Рис. 6.1Если есть потребность в создании продукции с определенными потребительнымисвойствами, но неизвестно как ее удовлетворить, то возникает проблемная ситуация (ПС).Описание ПС — это формулирование потребностей, функций, которые нужно выполнить.Проблема заключается в том, что на этом этапе не видно путей, как реализовать выполнениеэтой функции.Проблемная ситуация возникает, если нет соответствия между требованиями,предъявляемыми потребителями, и имеющимися техническими возможностями.
Например,создание телевизора с объемным изображением, создание искусственного спутника Земли сосроком активного существования 10 лет и др. То есть первоначальная формулировкапроблемы часто носит социально-технический характер и в общем случае выражается втерминах: цель, потребность, функция, нежелательные эффекты.Г. С.
Альтшуллер назвал такие проблемные ситуации административным противоречием.Анализ развития множества ТС показал, что совершенствование их характеристик обычносвязано с преодолением противоречий, выявляющихся по мере эксплуатации этих систем.Возникает потребность что-то изменить, улучшить, причем претензии к работе системыобычно формулируются в виде довольно расплывчатых пожеланий типа: «хочется, чтобыбыло лучше…», «нужно что-то сделать» и т.
д., проблем много: нужно что-то сделать, но что?Этому виду противоречий соответствует изобретательская ситуация, включающая в себяPage 45/111целый клубок задач, из которых нужно выбрать именно ту, которую следует решать в первуюочередь. Каким образом выделить первоочередную задачу среди прочих?Г.
С. Альтшуллер в работе «Найти идею» отмечал: «Такие противоречия отражают сам фактвозникновения изобретательской задачи, точнее — изобретательской ситуации. Ониавтоматически даются вместе с ситуацией, но они ни в какой мере не способствуютпродвижению к ответу».Таким образом, административные противоречия только обозначают проблему и в рядеслучаев дают некоторое обоснование ее возникновения.6.2. Техническое противоречиеВ первоначальной формулировке проблемы формулируются некоторые потребности,функции, которые необходимо выполнить.В зависимости от вида проблемной ситуации (ПС) ее можно разрешить двумя способами(рис. 6.2):Рис. 6.2существенно изменить рассматриваемую систему или ее взаимодействие с надсистемой (НС)таким образом, чтобы отпала необходимость в этой потребности, в выполнении этой функции— ПС1; в этом случае формулируется проблема по изменению НС;дополнить существующую техническую систему некоторым устройством, которое позволилобы удовлетворить сформулированную потребность — ПС2 (см.
пример на рис 6.2).Проблемы могут быть разные.Например, мы не знаем, как технически реализовать выполнение потребной функции.Или мы в принципе знаем, какое устройство нужно создавать для выполнения потребнойфункции, но при этом появляются нежелательные эффекты.Нежелательный эффект, во-первых, связан с тем, что за реализацию функции, которую ондолжен выполнять, надо «платить». Из стремления же к идеальному решению следует, чтополезная функция должна выполняться, но затрат на ее реализацию не должно быть.Пример 6.2. По трубопроводу перекачивают газ.
Необходимо обеспечить постоянныймассовый расход газа при заданном перепаде давлений на входе и выходе трубопровода.Однако температура газа на входе в трубопровод меняется. Следовательно, массовыйрасход газа тоже будет изменяться.Таким образом, возникает проблема. Массовый расход газа должен быть постоянным дляуправления некоторым процессом, но он не может быть постоянным, так как изменяетсятемпература газа. При этом в систему нежелательно вводить сложные устройства, которыеосуществляли бы функцию регулирования.Во-вторых, нежелательные эффекты могут проявляться в виде вредных свойств (функций),которые возникают при функционировании технического объекта.
Например, мы создаемнекоторый технологический процесс, а он оказывает вредное воздействие на человека(электромагнитные излучения, вибрации и т. д.) или загрязняет окружающую среду и др.Page 46/111То есть проблемная ситуация (ПС2) заключается в том, что функцию выполнять надо, ибо вэтом есть потребность, а нежелательных эффектов при этом быть не должно.Такие проблемы часто возникают на начальном этапе создания ТО, когда намечаетсянекоторый план решения проблемы, то есть при формировании идеи, принципа действия ТОдля реализации ГПФ или попытке улучшить некоторые функциональные характеристикитехнического объекта.Г. С. Альтшуллер отмечал, что каждой задаче, входящей в изобретательскую ситуацию,соответствует свое техническое противоречие (ТП). Суть ТП сводится к тому, что приулучшении известными путями одного свойства (параметра) системы недопустимоухудшается другой параметр.Любая продукция, предназначенная для удовлетворения потребностей, характеризуетсямногими свойствами: экономичностью, надежностью, эргономичностью, эстетичностью,патентоспособностью, транспортабельностью, безопасностью, экологичностью,технологичностью и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
