ДЕНЬ ШЕСТНАДЦАТЫЙ
ПО ШАГАМ АЛГОРИТМА
Сегодня мы продолжаем изучение АРИЗ. Знакомимся с пятым плакатом.
Часть 5. Применение информационного фонда
- 5.1. Применить вепольный анализ.
5.2. Рассмотреть возможность решения по задачам-аналогам.
5.3. Рассмотреть возможность устранения ФП с помощью типовых приемов разрешения ФП.
5.4. Применение «Указателя физических эффектов».
- — Снова вепольный анализ? — удивляются ребята.
— Да, снова. Ведь вы уже видели, что по мере продвижения по шагам алгоритма задача все время меняется. Значит, могут срабатывать и разные правила вепольного анализа. Правда, в АРИЗ для взрослых используется не вепольный анализ, а другой инструмент — «Стандарты на решение изобретательских задач». Каждый стандарт — это комплекс, включающий один или несколько изобретательских приемов в сочетании с физическим эффектом и предназначенный для решения определенного типа задач. Вепольный анализ — это язык, с помощью которого легко находить и применять нужные стандарты. Некоторые стандарты совпадают с уже известными вам вепольными правилами, например, правила достройки, правила разрушения. Стандартов много — сегодня используется система из 77 стандартов.
Система стандартов — это целая книга, с множеством примеров. У нас, к сожалению, нет возможности изучить стандарты подробно, поэтому мы будем продолжать пользоваться вепольным анализом. А теперь поговорим о задачах-аналогах.
Каждый знает, как непросто чистить сладкий перец. Нужно аккуратно отрезать и вынуть шляпку с семенами. Но это еще приемлемо в домашнем хозяйстве, когда перцев немного. А как быть на консервном заводе, где их тонны?
- — Вам эта задача ничего не напоминает? Ребята думают. Количество решенных здесь, в летней школе, задач уже приближается к сотне, не так просто перебрать их в памяти. Наконец, вспомнили.
— Была похожая задача. Как раскалывать орехи, ее еще синекторы решали!
— Действительно, была. Помните решение?
— Там предлагали прокалывать орехи полым шприцом и разрывать воздухом.
— Подходит нам такое решение в случае с перцами?
— В принципе подходит... Только...
— Что вас смущает?
— Да решение какое-то не очень идеальное. В каждый перец шприц вводить.
— Вот и сформулируйте ИКР.
«Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, проталкивает воздух внутрь перца...»
- — Икс-элемент должен быть из ресурсов, чтобы решение получилось идеальнее, чем со шприцем. А какие у нас ресурсы?
— У перца есть поры! Сквозь них может проникать воздух!
— Но просто так давление внутри перца не станет больше, чем снаружи!
«Давление воздуха внутри перца должно быть больше, чем снаружи, чтобы перец лопнул, и не должно быть больше, потому что воздух не пойдет внутрь перца».
- — Это противоречие разрешается во времени! — кричит Алеша. — Сначала снаружи давление должно быть большим, чтобы воздух зашел внутрь перца, а потом — стать маленьким, и воздух разорвет перец.
- — С чего мы начали решение?
— С того, что вспомнили похожую задачу.
— Верно. Такие «похожие» задачи в ТРИЗ называются задачами — аналогами. Нашли прием решения одной задачи, а потом оказывается что его можно применить и для решения других задач. Не всегда внешне задачи-аналоги похожи. Иногда сходство «прячется» довольно глубоко и становится явным только после того, как сформулированы ИКР или ФП, или нарисованы маленькие человечки. Какой прием мы использовали для решения?
— Мы сначала постепенно поднимали давление, а потом резко сбросили.
— Правильно. Вот еще задача.
При изготовлении искусственных алмазов иногда кристаллы получаются с мелкими трещинками. Эти трещинки опасны — может преждевременно выйти из строя инструмент, в котором будут использованы такие алмазы. Лучше уж заранее расколоть алмаз по трещинам, пусть будут помельче — это ничего; всем работа найдется — но зато целые. Но как это сделать? Алмаз хрупок, и если по нему ударить, он расколется, но при этом могут возникнуть и новые трещины. То же самое может получиться, если использовать термоудар — быстрое нагревание и охлаждение. Как быть?
- — Очень просто! Как с перцем, — не задумываясь отвечают ребята.
— Смотрите, что, казалось бы, общего между перцем и алмазом? А проблема была решена точно так же, только давление пришлось поднимать до нескольких тысяч атмосфер! А если нужно чистить картошку в столовой? Или семечки на кондитерской фабрике? Очищать от панцирей мельчайших морских рачков — криль? Снимать с деревьев кору? Ведь это же все — одна задача! А решения ее получены в разное время, разными изобретателями, в разных концах света!
Для будущих изобретателей очень важно знать, что многие идеи, решения могут быть использованы многократно. Именно на этом основаны стандарты на решение изобретательских задач, задачи-аналоги.
С приемами разрешения физических противоречий мы в основном знакомы. Ребята уже умело пользуются разделением противоречивых требований в пространстве, во времени, получили понятие о системном переходе. Есть еще фазовый переход, то есть использование фазовых превращений. Впрочем, их мы тоже применяли. Где?
- — Мы решали задачу, как увеличить диаметр трубы. Там вода превращалась в лед.
— Верно. А еще?
— А еще задачу про вулканизатор — поддержание температуры во время плавления.
— Хорошо. Следующий шаг — применение «Указателя физических эффектов». Мы уже говорили, что физических эффектов, используемых для решения изобретательских задач, — тысячи. Как среди них найти нужный?
— Сначала «сконструировать» с помощью маленьких человечков, а потом найти.
— В принципе верно. Но даже зная, что нужно, не всегда легко найти это нужное среди множества эффектов. Поэтому в начале 70-х годов был создан первый Указатель. Он представлял собой справочник, в котором кратко рассказывалось о каждом физэффекте, о том, как он может быть использован, приводились ссылки на литературу, где об этом эффекте рассказано подробнее. Поиск нужного эффекта облегчала таблица, состоящая из двух граф: в первой указывалось нужное действие, а во второй приведены эффекты, способные осуществить это действие. Например, микроперемещение можно осуществить с помощью теплового расширения, магнитострикционного или пьезоэлектрического эффекта.
В АРИЗ есть еще шестая, седьмая, восьмая и девятая части, о которых мы расскажем лишь в общих чертах. Шестая часть предназначена для изменения или замены мини-задачи на другую, если решение первоначальной задачи не удалось найти. В седьмой части идет проверка, разрешено ли физическое противоречие, достигнут ли ИКР, содержит ли новая система хорошо управляемые элементы — словом оценивается качество найденной идеи. И если оно не удовлетворяет приведенным в тексте алгоритма требованиям, рекомендуется повторить решение. Здесь же выявляются дополнительные задачи и подзадачи, которые необходимо решить для того, чтобы внедрить найденную идею. Ведь для внедрения одного изобретения высокого уровня иногда приходится решить немало задач более низкого уровня.
Знаменитый ученый-изобретатель первой половины нашего века Огюст Пиккар прославился изобретением стратостата и батискафа. При их создании ему пришлось решить немало задач, в частности об управлении клапаном гондолы стратостата. Управление производилось с помощью веревки, пропущенной через металлическую оболочку герметичной гондолы внутрь нее. (Электронике Пиккар не доверял, считая ее ненадежной.) При этом возникла проблема: через узкое отверстие не выходил воздух из гондолы, но тяжело проходила веревка. А через широкое веревка проходила легко, но так же легко уходил и воздух. Как быть?
Решим задачу по АРИЗ, но запишем только узловые шаги.
1.1. Мини-задача. Техническая система для полета и управления стратостатом включает гондолу, веревку, отверстие и воздух. ТП-1: если отверстие большое, то веревка свободно ходит через него, но выходит воздух. ТП-2: если отверстие маленькое, воздух не выходит, но веревка ходит с трудом. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить свободное продвижение веревки без потери воздуха.
1.2. Изделие — веревка (B1), воздух (B2). Инструмент — отверстие (О) (большое, маленькое).
1.3. ТП-1: ТП-2:
1.4. Главный производственный процесс — управление гондолой. Выбираем ТП-1.
1.5. Отверстие очень большое, огромное.
3.1. ИКР-1. Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет выход воздуха, не мешая проходить веревке.
3.2. Икс — элемент должен быть из имеющихся ресурсов.
3.3. ФП на макроуровне. Оперативная зона (03) должна быть проницаемой, чтобы пропускать веревку, и должна быть непроницаемой, чтобы не пропускать воздух.
3.4. ФП на микроуровне. Частицы оперативной зоны должны быть связаны, чтобы 03 была непроницаемой, и не должны быть связаны, чтобы 03 была проницаемой. Проницаема для веревки (твердого тела) и непроницаема для воздуха... Да это же жидкость! Действительно, если ввести в отверстие жидкость, например воду, то веревка свободно будет проходить, а воздух — нет. Но возникает новая подзадача: как удержать жидкость? Во-первых, она растечется, во-вторых, перепад давления вытолкнет ее из гондолы.
- — Перепад давления можно уравновесить столбом жидкости.
— Ого! Для этого нужен столб в десять метров воды!
— Почему обязательно воды? Если жидкость тяжелая, можно и поменьше.
— Ртуть?
— Нет, ртуть нельзя, все в гондоле отравятся.
— Вы решаете сразу две задачи, — замечает Преподаватель. — Сначала решите задачу, как сделать, чтобы вода или ртуть удерживалась в отверстии, а потом — как бороться с отравлением.
— Я знаю, как удержать. Как в школьном манометре — там трубка V-образной формы, заполненная ртутью, через нее можно пропустить веревку.
— Хорошо. Но как быть с ртутью? Отчего происходит отравление?
— Из-за испарения ртути.
— А можно сделать, чтобы она не испарялась? Вспомните вепольный анализ!
— B1 — ртуть, B2 — воздух, вредное поле П — испарение.
— Вредный веполь можно разрушить введением B3 — прослойки.
— Можно ввести ту же воду или масло. Вот теперь решение готово для использования.
Пришлось решить не одну задачу, а три. И так всегда, задачи «обрастают» более мелкими задачами, нужно только решать их не все сразу, а по очереди.
В восьмой части АРИЗ рассматриваются вопросы применения полученного решения. В первую очередь необходимо выяснить, как должна быть преобразована надсистема, в одной из систем которой произошли существенные (или не очень) изменения. Делать это необходимо, потому что случаются курьезные случаи. На одном заводе в цехе, где происходило покрытие деталей электролитическим способом, придумали ценное усовершенствование, позволившее загружать в электролитическую ванну вдвое больше деталей, чем раньше. Производительность возросла в два раза, все радовались. А потом обнаружилась неприятность. Когда детали пошли в дело, оказалось, что половина из них — брак. И сразу выяснилось, почему. Деталей в ванну стали загружать больше, а электролит по-прежнему меняли раз в смену.
- — Не согласовали!
— Вот именно. Не посмотрели, как внесенное изменение отразится на всем процессе.
Очень важный шаг восьмой части предусматривает ответ на вопрос, нельзя ли полученный в результате решения принцип применить для других задач.
Во время блокады Ленинграда единственной связующей нитью осажденного города со страной была Дорога Жизни через замерзшее Ладожское озеро. От состояния льда на нем зависела жизнь многих людей. За льдом вели постоянные наблюдения. Для этого во льду бурили проруби, в которые на тросиках опускали приборы. Но проруби быстро замерзали и тросики вмерзали в лед. Нужны были незамерзающие проруби. Как быть?
- — Эта задача похожа на задачу о гондоле, — замечает Света.
— Здесь тоже нужно ввести что-то в проруби, чтобы она не замерзала! — поддержал ее Дима.
— Какую-то незамерзающую жидкость, например, масло.
— Но масло унесет течением.
— Нужно масло удержать. Для этого даже сифон не нужен. Можно взять обыкновенную трубу и налить в нее масла. Она легче воды и будет держаться на поверхности. Именно так и решили задачу во время войны, А недавно выяснилось, что проблема не потеряла актуальности. Незамерзающие проруби требуются пожарникам в сельской местности.
.gif){kind=small}
