Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Оно строится по схеме: объект долженобладать свойством Р и, вместе с тем, иметь противоположное свойство анти-Р.Например. Материал стальной детали, например железнодорожных рельсов, должен бытьтвердым и прочным (P1), чтобы хорошо сопротивляться статическим нагрузкам и износу, иPage 50/111должен быть пластичным (P2), чтобы хорошо сопротивляться ударным воздействиям,приводящим к выкрашиванию поверхностного слоя металла в зоне контакта с колесом.Применение операции термообработки увеличивает прочность и твердость, но при этомснижается пластичность. Свойства прочность и пластичность характеризуют различныекачественные стороны материала, но они находятся в отношении противоположности.
Длястальной детали они несовместимы.6.4. Эвристическая ценность противоречийВ физических противоречиях требования, которые предъявляются к объекту, могут являтьсяследствием различных целей, которые ставит перед собой инженер. Эти разные цели иприводят к необходимости реализации в техническом объекте несовместимых свойств (Р ианти-Р).Кроме того, физические противоречия могут быть связаны с тем, что требуемое свойство непредставляется возможным реализовать, так как этому мешает проявление объективныхзаконов природы.
То есть научное основание наблюдаемого явления (которое являетсянежелательным) не согласуется с требованиями, которые предъявляются крассматриваемому объекту.Пример 6.9. Рассмотрим ламповый усилитель. Катод радиолампы должен иметь постояннуютермоэлектронную эмиссию (P1). Однако применение переменного электрического тока (оттрансформатора) для подогрева катода приводит к тому, что термоэлектронная эмиссияизменяется (P2) в соответствии с частотой электрического тока: в громкоговорителе слышенфон (50 Гц), а это недопустимо.Требуемую функцию (постоянство термоэлектронной эмиссии) надо осуществить, неусложняя систему.
Но при этом возникает техническое противоречие, которое можносформулировать в двух вариантах.ТП-1: Если для подогрева катода применить постоянный электрический ток, тотермоэлектронная эмиссия будет постоянной, но при этом усложняется вся система (надоустанавливать выпрямитель).ТП-2: Если для подогрева катода применить переменный электрический ток, то вся системаупрощается (не надо устанавливать выпрямитель), но термоэлектронная эмиссия не будетпостоянной и, следовательно, не обеспечится качество усилителя.Из этих формулировок видно, что изменяемым параметром (см. рис.
6.3) являетсяэлектрический ток.Из этого ТП можно сформулировать следующее ФП.ФП-1: Электрический ток должен быть переменным, чтобы не усложнять всю систему, и он недолжен быть переменным для обеспечения постоянства электронной эмиссии.Из этого ФП можно сформулировать следующее ИКР.Катод, который подогревается переменным электрическим током, сам обеспечиваетпостоянство электронной эмиссии.Но этому ИКР мешает физическая особенность протекающего процесса.Page 51/111ФП-2: Электронная эмиссия должна быть постоянной для качественной работы радиолампы,но она должна быть переменной, так как катод подогревается переменным электрическимтоком.В этом ФП описываются несовместимые свойства, которыми должен обладать катод при еговзаимодействии с другими компонентами радиолампы и надсистемой, то есть привоздействии на него переменного электрического тока.Рис.
6.5Таким образом, в физических противоречиях дается описание свойств, которыми должныобладать компоненты системы, чтобы достичь тех целей, которые ставит перед собойразработчик.Потребность в улучшении (усилении) некоторого функционального свойства Ф1 влечет засобой необходимость придания одному из компонентов ТС технической характеристики(свойства) Р. Но это ухудшает другое тоже важное функциональное свойство Ф2 (рис.
6.5).Свойства Р и не-Р характеризуются на качественном уровне, например, адгезия: большая ималенькая (пример 6.8) скорость: большая и маленькая (пример 6.9), материал: прочный ипластичный, электрический ток: постоянный и переменный (пример 6.10).Таким образом, ФП отражает ситуацию, в которой к физическому состоянию зоны конфликтапредъявляются взаимно противоположные требования.Для ТП, приведенного в примере 6.4, физическое противоречие можно сформулировать вследующем виде.ФП: Литейный уклон должен быть большим для удобства формования, и уклон должен бытьмаленьким, чтобы уменьшить затраты на обработку резанием.Физическое противоречие представляет собой два несовместимых по истинностивысказывания.
Как сделать так, чтобы они оказались совместимыми?Обратимся к законам логики.Закон непротиворечия гласит, что два противоположных высказывания не могут бытьодновременно истинными в одно и то же время и в одном отношении. При этомпредполагается соблюдение закона тождества, заключающегося в том, что в рассуждениикаждое понятие должно употребляться в одном и том же смысле, в том же содержаниипризнаков.Закон непротиворечия не будет нарушаться, если утверждение или отрицание относятся кразному времени или изменились какие-либо другие условия.
Или же в них понятие, котороеявляется субъектом суждения, рассматривается в разных отношениях. Или же в этихсуждениях разные субъекты, то есть рассматриваются разные понятия.Таким образом, если субъекты высказываний будут разные, то о законе непротиворечияговорить не приходится, так как суждения, участвующие в формулировке ФП, становятсянесравнимыми. Следовательно, они перестают быть несовместимыми.Поэтому можно предложить следующие приемы разрешения противоречий.Первым приемом можно считать разделение противоречащих свойства во времени.Смысл этого приема заключается в том, что при функционировании объекта в однипромежутки времени проявляется одно свойство, например P, а в другие промежуткиPage 52/111времени — другое противоположное свойство не-P.Поскольку субъекты суждения разделены во времени, то в формулировке ФП онипредставляют собой разные понятия. Следовательно, высказывания, составляющие ФП,становятся несравнимыми и перестают быть противоречащими.Практическая реализация этого приема весьма часто сводится к введению в систему,например вещества, на определенное время.
Это вещество должно обеспечить получениенужного свойства в заданный период времени, а когда оно выполнит свою функцию, онодолжно пропасть.Естественно, возникает проблема, как это организовать. Какими свойствами должно обладатьэто вещество? Какие поля можно ввести в систему (или найти в ТС или компонентах, скоторыми взаимодействует рассматриваемый технический объект), чтобы это веществопроявило нужные свойства?Для этого нужно посмотреть, какие другие свойства можно обнаружить в системе в этимоменты времени и как их можно для этого использовать.Таким образом, формулировка ФП активизирует мышление и дает некоторые направленияпоиска решения.Пример 6.10. В промышленности распространен способ определения площадок контактаповерхностей при помощи растертых на минеральных маслах красок.
Краску наносят на однуповерхность, затем эту поверхность вводят в соприкосновение с другой поверхностью. Пораспределению пятен краски на этой второй поверхности судят о качестве контакта. Слойкраски составляет порядка 5–6 мкм. Для более точного определения зоны контактаповерхностей необходимо применение более тонкого слоя краски. Однако тонкий слой непозволяет четко видеть границы пятна краски.ТП: При уменьшении толщины краски повышается точность контроля, но ухудшаетсяиндикация (обнаружение) результата.ФП: Слой краски должен быть тонким для повышения точности и он должен быть толстымдля обнаружения.Здесь можно воспользоваться известным приемом переформулирования условий задачи —заменить некоторые термины, желательно более общими, чтобы избавиться от векторапсихологической инерции, расширить область поиска возможных решений.
В частности, вовторой части ФП мысль: «толстым для обнаружения» заменить «контрастным дляобнаружения». Это будет более общая и более точная формулировка, так как толстый слойнужен для контрастности.Из формулировки ФП видно, что в рассматриваемом технологическом процессе можновыделить два этапа: испытание — приведение площадок в соприкосновение и контроль —момент обнаружения границ пятен краски.Следовательно, рассматриваемые свойства должны быть различные в разные моментывремени.
Значит, нужно использовать прием разрешения противоречия во времени.Естественно возникает вопрос: какие вещества и (или) поля можно ввести в технологическийпроцесс, чтобы разрешить это противоречие во времени?Отсюда можно наметить путь решения задачи. Слой краски должен быть тонким в моментиспытания, а при контроле пятно краски становится контрастным.Какие вещества и поля можно ввести в систему, то есть какие физико-технические эффектыPage 53/111можно использовать для решения этой частной задачи?Можно ввести вещество, которое вступит в химическую реакцию с нанесенным слоем краски,можно ввести в краску люминофор и применить ультрафиолетовое облучение и др.Действительно, если пытаться ввести в систему вещество, то оно должно определеннымобразом взаимодействовать с веществами и полями, которые имеются в рассматриваемомтехническом объекте.
Значит, поиск решения заключается в том, что сначала формулируютсясвойства, которыми должно обладать это вещество, а потом с учетом определенныхограничений осуществляется поиск самого вещества.Второй весьма часто применяемый способ разрешения ФП во времени основан наиспользовании закона динамизации. Действительно, если объект должен иметь различныесвойства в разные моменты времени, значит, он должен как-то изменяться и быть легкоуправляем.
Противоречие, описанное в примере 6.1, разрешено введением элементовмеханизации (закрылки, предкрылки). При посадке самолета форма крыла меняется такимобразом, что увеличиваются и коэффициент подъемной силы, и площадь крыла.Складывающиеся устройства: нож, зонтик, стул, убирающееся шасси самолета,телескопическая удочка — все эти технические решения были разработаны потому, чтонужно было разрешить ФП.Пример. Шариковая ручка должна оставлять след на бумаге, но не должна оставлять следына одежде, не пачкать карман. Противоречие разрешается во времени либо введением ещеодного вещества (шариковая ручка с колпачком), либо за счет динамизации (убирающийсястержень).Разделить противоречащие свойства в пространствеПрактическая реализация этого приема заключается в том, чтобы разнести в пространствепротиворечащие свойства, которыми должен обладать рассматриваемый объект.Пример 6.11. Еще раз вернемся к рассмотрению проблемы повышения свойств стальныхизделий.
Для того, чтобы металлическая деталь обладала хорошей износостойкостью нужно,чтобы она имела высокую твердость. Это достигается применением термическиупрочняемого материала и процессами упрочняющей термической обработки. Но в такомсостоянии материал, как правило, имеет низкую ударную вязкость, то есть подверженхрупкому разрушению при ударных нагрузках.Твердость нужна для износостойкости, то есть только в поверхностном слое.В хрупком материале возникшая трещина развивается практически мгновенно, а в вязкомматериале происходит медленное разрушение при значительной пластической деформации.При ударных нагрузках вязкий материал деформируется, а хрупкий ломается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
