Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 18
Текст из файла (страница 18)
В работающеймашине процесс развития пластической деформации может быть обнаружен по изменениюхарактера ее работы. Поэтому высокая ударная вязкость материала конструкции являетсяодним из способов обеспечения безопасности эксплуатации техники.В конкретной задаче физическое противоречие заключается в том, что: «Деталь должна бытьтвердой для обеспечения высокой износостойкости, и деталь не должна быть твердой, чтобыиметь высокую ударную вязкость».Формулировка этого ФП сама «подсказывает», что его можно разрешить разделением этихсвойств в пространстве — твердой деталь должна быть только в поверхностном слое.Решение: материал детали не упрочняется термической обработкой (малое содержаниеPage 54/111углерода), а поверхностный слой цементируется (науглероживается) и производитсятермообработка — закалка.Высказывания в ФП перестают быть противоречащими, так как в них меняются субъекты.Теперь уже одна часть рассматриваемого объекта обладает свойством Р, а другая —противоположным свойством не-Р.Таким образом, чтобы понять, можно ли разрешить противоречие в пространстве или вовремени, нужно проанализировать требования, которые приводят к противоречащимсвойствам, выяснить, в чем различие этих требований.Для разрешения ФП в пространстве можно либо использовать свободное (пустое)пространство в ТО, либо ввести в систему вещество-разделитель.Следует отметить еще одну важную особенность этого этапа решения задачи.Формулировка ФП — это модель задачи.
И как всякая модель она позволяет выделитьсущественные стороны решаемой задачи, сконцентрировать на них свое внимание, понятькакие вещественно-полевые, пространственные и временные ресурсы можно использоватьдля решения проблемы.Формулирование ФП раскрывает еще два важных аспекта решаемой задачи.
Эта модельдает возможность выявить оперативную зону и оперативное время.Оперативная зона (ОЗ) — это пространство, в пределах которого возникает конфликт.Оперативное время (ОВ) — это момент времени, когда конфликт возникает, а также время допоявления конфликта, когда в ТО происходят процессы, подготавливающие этот конфликт.Определение оперативной зоны и оперативного времени позволяет конкретизироватьпоставленную задачу.В примере 6.12 ОЗ — это все тело детали, ОВ- технологический процесс, в которомформируются рассматриваемые свойства, то есть, процессы термообработки.В примере 6.11 ОЗ — сопрягаемые площадки, ОВ — от момента испытания до моментаконтроля.Рассматривая противоречащие высказывания как диалектическое противоречие, естественнозаключить, что для его разрешения нужно найти (синтезировать) такое решение, котороепозволило бы избавиться от НЭ и сохранить или, еще лучше, усилить нужное свойство.
Тоесть нужно создать объект с новыми свойствами, исключающими рассматриваемоепротиворечие (речь идет не о поиске компромиссного решения). Поэтому для разрешенияпротиворечия естественно воспользоваться приемами, которые позволяют изменятьсистемные свойства рассматриваемых объектов.Из приведенных примеров видно, что разрешение противоречий в пространстве и вовремени, как правило, сопровождалось введением в систему веществ и полей, то есть,введением компонентов и связей, которые приводили к изменению системных свойств ТО.Изменение системных свойств ТО возможно так же и за счет других структурных изменений.Введение, удаление связей, изменение характера связей между компонентами системыПример 6.12. В радиоприемнике сила радиосигнала (особенно коротких волн) на антеннезначительно изменяется.
Это обусловлено в основном взаимным наложением радиоволн,приходящих в точку приема различными путями. Это сказывается на выходном сигнале —Page 55/111явление фединга-замирания.ФП: Сила выходного сигнала должна быть постоянной для удобства прослушивания передач,но она не может быть постоянной из-за явления фединга-замирания.ОЗ — все радиоприемное устройство от антенны до громкоговорителя;ОВ — моменты времени, когда изменяется сила сигнала на антенне.Разрешение ФПИзменение связей в усилительном устройстве: введение отрицательной обратной связи —устройство, называемое автоматическим регулятором усиления.Для разрешения ФП в примере 6.10 в катод было введено вещество. В каналах тонкогофарфорового цилиндрика помещена вольфрамовая нить — нагреватель.
Нить накаливаетсяпеременным электрическим током, и ее тепло передается фарфоровому цилиндрику инанесенному на него никелевому слою. Электрического контакта между катодом инагревателем нет. Термоэлектронная эмиссия стала постоянной.В примере 6.7 решения минизадач 1, 2, 4, приведенных в табл. 6.2, основаны на введении всистему дополнительных компонентов.Системные свойства ТО могут быть изменены также еще одним приемом, основанным насистемном подходе.Количественные изменения в компонентах или во взаимодействиях между ними, которыепривели бы к качественным изменениям.Количественные изменения весьма часто приводят к качественным изменениям и,следовательно, оказывают существенное влияние на системные свойства объекта.Например, при нагреве жидкости до определенной температуры происходит ее испарение,при нагреве ферромагнетика до определенной температуры, называемой точкой Кюри,происходит скачкообразное изменение магнитных свойств.Закалка сталей основана на том, что при охлаждении при определенной температурепроисходит изменение кристаллической решетки железа.
При этом изменяетсярастворимость углерода в железе (сталь — это твердый раствор углерода в железе). Ноздесь применен еще один прием — количественные изменения. При быстром охлаждениификсируются те структуры, которые устойчивы при высокой температуре.Следует отметить, что в технических решениях, как правило, используется сразу не менеедвух приемов. Например, введение компонента в систему часто приводит и к разделениюпротиворечащих свойств в пространстве; для того, чтобы разделить противоречащиесвойства во времени или ввести количественные изменения во взаимодействие компонентов,иногда приходится вводить в систему еще один компонент в виде вещества или поля.Таким образом, для разрешения ФП целесообразно, в первую очередь, проанализировать тетребования, которые приводят к появлению несовместимых свойств, проверить,действительно ли необходимо совмещать противоречащие свойства в одной и той же точкепространства и в один и тот же момент времени, то есть рассмотреть, нельзя ли разрешитьпротиворечие в пространстве или во времени.Пример 6.13.
Период колебания маятника (например, часов — «ходики») должен бытьпостоянным при изменении окружающей температуры (рис. 6.6, а).Page 56/111Но поскольку температура воздуха меняется, то это сказывается на точности хода часов. Этосвязано с тем, что с изменением температуры изменяется длина маятника и, следовательно,период его колебаний.Рис. 6.6ФП: Период колебания маятника должен быть постоянным, но он не может быть постоянным,так как при изменении температуры изменяется длина маятника.
Стержень металлический ипри изменении температуры изменяется его длина.ОВ — то время функционирования объекта, когда происходит изменение температуры;ОЗ — точка подвеса, стержень, точка расположения центра масс груза, то есть вся система вцелом.ОЗ и понимание физических законов, которым подчиняется функционирование объекта,позволяют наметить пути решения задачи.Период колебания маятника зависит от длины стержня и силы тяжести: , где L — длинамаятника; g — ускорение силы тяжести.Естественно, возникает задача, как управлять этими параметрами. При этом надо стремитьсяк получению идеального технического решения, то есть ТО должен управлять собой сам.Здесь следует отметить еще одно важное обстоятельство. Технические и физическиепротиворечия часто возникают именно после формулировки идеального техническогорешения, идеального конечного результата.В данном случае объект должен сам управлять своими параметрами, для…, но он не можетэтого сделать, так как у него нет для этого ресурсов.
Это тоже можно рассматривать какфизическое противоречие.Значит, эти ресурсы нужно найти. И ориентировку в поиске ресурсов дает представление обоперативной зоне, оперативном времени и компонентах надсистемы, с которыми связанрассматриваемый ТО.Нужно устройство, которое хорошо бы реагировало на изменение температуры и изменялобы длину маятника или силу притяжения груза (mg).Какие вещества и поля можно ввести в систему?6.5. ЗаключениеТаким образом, административные (АП), технические (ТП) и физические (ФП) противоречия— это модели задач.Из приведенных примеров видно, что:Административные и технические противоречия носят содержательный характер, а по формеони представляют собой описание проблемной ситуации.Административные противоречия только формулируют проблему в терминах: цель,потребность, функция, нежелательные эффекты.Page 57/111В ТП противоречие связано с функционированием ТО в целом при выполнении им главнойполезной функции (ГПФ).
В нем определяется изменяемый параметр, который существеннымобразом влияет на функциональные свойства технического объекта. Формулировка ТПпозволяет обозначить направления решения проблемы.В ФП, как правило, речь идет о компонентах ТО и их взаимодействиях.В отличие от АП и ТП в физическом противоречии формулируются требования, приводящие кнесовместимым свойствам, которыми должен обладать объект. Раскрывая суть конфликта,формулировка ФП обладает эвристической ценностью и позволяет наметить приемы поискарешения задачи.Задачи и обстоятельства, в которых они возникают, могут быть самые разные.
Датьрекомендации на все случаи невозможно. Поэтому весьма важным является систематизацияприемов, их свертывание в компактный набор, который при необходимости можно было быразвернуть.Г. С. Альтшуллер предложил 11 приемов разрешения физических противоречий, применениекоторых будет рассмотрено при изучении алгоритма решения изобретательских задач. Ночтобы ими воспользоваться, нужно уметь выявить и сформулировать физическиепротиворечия.Кроме того, не надо забывать, что знание законов техники весьма часто позволяетцеленаправленно выйти на нужный прием разрешения противоречий.7. Противоречия — разбор примеров и задачРевенков А.
В.Рассмотрим, как формулировка противоречий помогает в поиске решения задачи.Следует отметить, что противоречия в задачах появляются в следующих случаях:— когда не видно, как реализовать возникшую потребность (административные);— когда стремление улучшить одни свойства объекта приводит к недопустимому ухудшениюдругих свойств (технические);— физические противоречия обнаруживаются в результате анализа техническихпротиворечий, а также после формулирования ИКР и попытке приблизиться к нему.В физическом противоречии формулируются требования, приводящие к несовместимымсвойствам, которыми должен обладать объект. Раскрывая глубинную суть конфликта,формулировка ФП обладает эвристической ценностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
