Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 16
Текст из файла (страница 16)
д. Для некоторых видов продукции весьма важными показателямиявляются масса конструкции, плотность компоновки, энергоемкость, мощность,производительность, время срабатывания механизмов, точность отработки параметров и т. д.Все эти показатели условно можно разделить на две группы: показатели, характеризующиестепень (уровень) выполнения техническим объектом ГПФ , и показатели, характеризующиефакторы расплаты за выполнение ГПФ.Стремление улучшить одни характеристики продукции часто приводит к ухудшению других.По крайней мере, на этапе анализа проблемы и постановки задачи не видно путей, каксделать так, чтобы при улучшении одних свойств не ухудшались бы другие, тоже весьмаважные.В проектно-конструкторских и технологических задачах обнаруживается противоречивостьмногих свойств, например, точность и производительность в технологии обработкиматериалов; масса, надежность и стоимость; устойчивость и управляемость техническихобъектов и др.Например, один из способов увеличения надежности летательных аппаратов (потребность)— создание резервных систем и агрегатов.
А это приводит к увеличению массы аппарата, чтонедопустимо, так как увеличиваются затраты на выполнение задания (ГПФ).Нежелательные эффекты могут быть связаны с тем, что улучшение некоторыхпотребительных свойств приводит к усложнению ТО и, следовательно, к увеличениюфакторов расплаты.Ситуация, когда попытки улучшить одну характеристику (или часть) системы приводит кухудшению другой ее характеристики (или части), называется техническим противоречием(ТП).Например, в технологии производства мероприятия, направленные на повышениепроизводительности обработки, часто приводят к ухудшению качества продукции. (Если одиниз двух вариантов технологии при лучшем качестве позволяет обеспечить и бoльшуюпроизводительность, то он вытесняет второй вариант; в этом случае проблемной ситуациинет.)Техническое противоречие появляется часто тогда, когда разработчик пытается каким-либоPage 47/111известным ему способом улучшить один из параметров качества (или функциональноесвойство) объекта, но это приводит к недопустимому ухудшению другого, тоже весьмаважного параметра качества (или функционального свойства).Пример 6.2.
Увеличение числа инструментов в слесарном наборе улучшает возможностидифференцированного воздействия на изделие, но ухудшает условия работы с набором,который становится более громоздким.Для улучшения функционального свойства весьма часто рассматривается изменение одногоиз параметров технической системы, который существенно влияет на это функциональноесвойство.Пример 6.3. Чем больше литейный уклон на модели отливаемого изделия, тем легче извлечьее из песчаной формы при формовке, но при этом нежелательно увеличиваются припускиметалла (дополнительные его объемы), которые приходится в дальнейшем устранятьмеханической обработкой литой заготовки.Для этой проблемы можно сформулировать технические противоречия в двух вариантах.ТП-1: Увеличивая литейный уклон, мы облегчаем процесс формования, но при этомувеличиваются затраты на обработку резанием.ТП-2: Уменьшая литейный уклон, мы снижаем затраты на обработку, но при этомусложняется процесс формования.Техническое противоречие можно представить в виде схемы, показанной на рис.
6.3.Рис. 6.3Формулирование технических противоречий — это конкретная реализация более общегоприема поиска решения — переформулирование условий задачи. Это модель задачи, вкоторой раскрываются положительные и нежелательные эффекты или явления врассматриваемой предметной области.При этом возникает проблема, как, сохранив или даже улучшив положительные стороны(эффекты) в создаваемом ТО, не допустить появления нежелательных эффектов.Формулировка ТП позволяет вычленить положительные и нежелательные эффекты для того,чтобы провести анализ причин появления нежелательных эффектов, и тем самымактивизирует мышление на поиск возможных направлений решения проблемы.Пример 6.4. ТП: Уменьшая время на изучение конкретной темы, мы добиваемся того, чтоможем более широко информировать обучаемых, но при этом уровень знаний и умений поэтой теме понижается.Пример 6.5.
ТП: Декларируя истины, мы даем материал сжато и энергично, но при этомснижается способность обучаемых к самостоятельному поиску знаний.Пример 6.6. ТП: Необходимо повысить производительность токарной обработки заготовки.Анализ доступных ресурсов позволяет наметить два мероприятия, которые будут приводить кпоявлению нежелательных эффектов, связанных, с одной стороны, с увеличением затрат и, сдругой стороны, с ухудшением качества получаемой детали (табл.1).Таблица 6.1Пример появления нежелательных эффектов при попытке решить поставленную проблему ВPage 48/111приведенной таблице можно увидеть следующие противоречия.ТП-1: Для повышения производительности труда нужно увеличить скорость резания.
Но приэтом увеличивается температура резца. Период стойкости инструмента уменьшается и,следовательно, увеличиваются затраты на обработку.ТП-2: Для повышения производительности труда нужно увеличить скорость резания. Но приэтом увеличивается температура заготовки. В материале заготовки происходят структурныеизменения и, следовательно, снижается качество детали.ТП-3: Для повышения производительности труда нужно увеличить подачу инструмента(глубину резания на каждом проходе резца).
Но при этом увеличивается шероховатостьповерхности и, следовательно, снижается качество детали.6.3. Физическое противоречиеКак видно из последнего приведенного примера, предлагаемые мероприятия, направленныена повышение производительности токарной обработки, приводят к появлению ряда НЭ.Проведенный анализ позволяет обнаружить и конкретизировать противоречивость свойствпри взаимодействии компонентов рассматриваемой технической системы.Из анализа табл.
6.1 можно сформулировать следующие противоречия.Скорость резания должна быть большая для повышения производительности обработки, иона не должна быть большая, так как при этом увеличится температура резца.Скорость резания должна быть большая для повышения производительности обработки, иона не должна быть большая, так как при этом увеличится температура заготовки.Подача должна быть большая для повышения производительности обработки, и она недолжна быть большая, чтобы не увеличивалась шероховатость поверхности.Таким образом, для того, чтобы разрешить ТП, формулируются частные задачи, в которыхпредъявляются несовместимые требования к свойствам отдельных компонентов иливзаимодействию между компонентами рассматриваемого объекта.Совокупность таких требований Ю.
В. Горин предложил назвать физическим противоречием(в 1973 г.), подчеркивая, что отношения противоречия перенесены на уровень физическихсвойств и отношений элементов системы.Г. С. Альтшуллер отмечал: «Стремясь убрать конфликтующие, противоречивые отношениямежду внешними сторонами технической системы, получим противоречие на уровневнутреннего функционирования системы».
Такое противоречие, в отличие от технического,называется физическим противоречием (ФП).Сформулированные в примере 6.7 ФП позволяют наметить минизадачи и, тем самым,определить область поиска возможных решений (табл. 6.2).Таблица 6.2Пример 6.7. Для получения рельефной поверхности на крупногабаритных оболочках,например, для образования усилений в местах сварки на днищах топливных баков (ТБ), дляPage 49/111получения вафельного силового набора на обечайках ТБ (места А на рис. 6.4) применяетсяоперация избирательного размерного химического травления.Рис. 6.4Излишки материала удаляются в щелочных растворах. Места, которые не должныподвергаться травлению (поз. А рис.
6.4), покрываются лаком.Проблемная ситуация заключается в том, что необходимо весьма точно нанести защитныйлак на участки, которые не должны подвергаться травлению. Лак должен иметь хорошуюадгезию к металлу, чтобы в процессе обработки не было подтравливания материала подпокрытием.Если лак наносить по трафарету, то не удается получить точный контур. Поэтому былопринято решение наносить лак на всю поверхность, а затем по шаблону чертилкой делатьразметку, скальпелем надрезать покрытие и удалять лак с тех участков, которые должныподвергнуться химической обработке.Но это решение привело к следующей проблеме. Защитное покрытие должно иметь хорошуюадгезию к металлу для того, чтобы не было подтравливания материала под краями покрытияв процессе химической обработки и можно было бы получить точный контур, и покрытиедолжно иметь слабую (плохую) адгезию, чтобы после нанесения покрытия и его разметки (пошаблону) можно было бы легко удалить часть покрытия (в местах, где должно происходитьтравление).Сформулируем ФП:Лак должен иметь хорошую адгезию, чтобы не было подтравливания; лак должен иметьплохую адгезию, чтобы его можно было легко удалить с участков, подлежащих травлению.Формулировка ФП — это предельно обостренная и лаконичная формулировка задачи,выраженная часто в парадоксальной форме, обладающая эвристической ценностью.Кроме того, в этой формулировке необходимо указывать, почему, для какой цели крассматриваемому объекту предъявляются эти противоречащие требования.Таким образом, при формулировке ФП нужно раскрыть физическую природу конфликта,объяснить, почему требования, отраженные в постановке задачи, являютсяпротиворечащими, и для чего нужно удовлетворить обоим противоречащим требованиям.Пример 6.8.
Из некоторого города в другой надо доехать (на автомобиле) быстро, чтобыуспеть к некоторому событию. Но ехать быстро нельзя, так как дорога плохая, и это опасно.Ехать надо быстро и в то же время медленно. Два противоречащих свойства процесса,которые обусловлены разными требованиями: необходимостью успеть вовремя ибезопасностью. Поэтому физическое противоречие можно сформулировать следующимобразом.ФП: Скорость должна быть большая, чтобы успеть, и скорость должна быть маленькая, чтобыдоехать.Таким образом, ФП — это ситуация, когда к объекту или его части предъявляютсяпротивоположные (несовместимые) требования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
