Публикации по триз

Теория решения изобретательских задач

[править]

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

(Перенаправлено с ТРИЗ)

Перейти к: навигация, поиск

ТРИЗ - тео`рия реше`ния изобрета`тельских зада`ч , начатая Генрихом Альтшуллером и его коллегами в 1946 году, и впервые опубликованная в 1956 году - это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определенным законам» и что «создание новых средств труда должно, независимо от субъективного к этому отношения, подчиняться объективным закономерностям». Появление ТРИЗ было вызвано потребностью ускорить изобретательский процесс, исключив из него элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п. Кроме того, целью ТРИЗ является улучшение качества и увеличение уровня изобретений за счёт использования различных методик снятия психологической инерции и усиления творческого воображения.

Основные функции и области применения ТРИЗ:

Решение изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов (и не ожидая вдохновения).

Прогнозирование развития технических систем.

Развитие творческого воображения и мышления.

Развитие качеств творческой личности и развитие творческих коллективов.

[править] Введение

Возможно ли научиться изобретать или это врожденный талант? Советский инженер, писатель и учёный Генрих Альтшуллер был убеждён в такой возможности и, чтобы доказать это, разработал ТРИЗ, имея целью превращение искусства изобретательства в точную науку . Результат его работы приложим к решению изобретательских проблем в любой технической области и нетехнических (бизнес, искусство, педагогика, политика и др.) областях.

[править] История

Г. С. Альтшуллер начал изобретать с раннего возраста. В 17 лет он получил свое первое авторское свидетельство (9 ноября 1943), а к 1950 году число изобретений перевалило за десять. Широко распространено мнение, что изобретения приходят неожиданно, с озарением, но Альтшуллер, будучи учёным и инженером, задался целью выявить, как делаются изобретения, и есть ли у творчества свои закономерности? Для этого он за период с 1946 по 1971 проанализировал свыше 40 тысяч патентов и авторских свидетельств, классифицировал решения по 5-ти уровням изобретательности и выделил 40 стандартных приемов, используемых изобретателями [ источник? ] . В сочетании с алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ), это стало ядром ТРИЗ.

Первоначально «методика изобретательства» мыслилась в виде свода правил типа «решить задачу - значит найти и преодолеть техническое противоречие».

В дальнейшем Альтшуллер продолжил развитие ТРИЗ и дополнил его теорией развития технических систем (ТРТС), в явном виде сформулировав главные законы развития технических систем . За 50 лет развития, благодаря усилиям Альтшуллера и его сторонников, база знаний ТРИЗ-ТРТС постоянно дополнялась новыми приёмами и физическими эффектами, а АРИЗ претерпел несколько усовершенствований. Общая же теория была дополнена опытом внедрения изобретений, сконцентрированном в его жизненной стратегии творческой личности (ЖСТЛ). Впоследствии этой объединённой теории было дано наименование общей теории сильного мышления (ОТСМ) [ источник? ] .

[править] Структура и функции ТРИЗ

Основная статья: Структура и функции ТРИЗ

Законы развития технических систем (ТС)

Информационный фонд ТРИЗ

Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) технических систем

Алгоритм решения изобретательских задач - АРИЗ

Методы развития творческого воображения

[править] Основы ТРИЗ

[править]Изобретательская ситуация и изобретательская задача

Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем впервые, она обычно сформулирована расплывчато и не содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая форма постановки называется изобретательской ситуацией . Главный её недостаток в том, что перед инженером оказывается чересчур много путей и методов решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор путей наудачу приводит к малоэффективному методу проб и ошибок.

Поэтому первый шаг на пути к изобретению - переформулировать ситуацию таким образом, чтобы сама формулировка отсекала бесперспективные и неэффективные пути решения. При этом возникает вопрос, какие решения эффективны, а какие - нет?

Г. Альтшуллер предположил, что самое эффективное решение проблемы - такое, которое достигается «само по себе», только за счёт уже имеющихся ресурсов. Таким образом он пришёл к формулировке идеального конечного результата (ИКР): «Некий элемент (X-элемент) системы или окружающей среды сам устраняет вредное воздействие, сохраняя способность выполнять полезное воздействие».

На практике идеальный конечный результат редко достижим полностью, однако он служит ориентиром для изобретательской мысли. Чем ближе решение к ИКР, тем оно лучше.

Получив инструмент отсечения неэффективных решений, можно переформулировать изобретательскую ситуацию в стандартную мини-задачу : «согласно ИКР, все должно остаться так, как было, но либо должно исчезнуть вредное, ненужное качество, либо появиться новое, полезное качество» . Основная идея мини-задачи в том, чтобы избегать существенных (и дорогих) изменений и рассматривать в первую очередь простейшие решения.

Формулировка мини-задачи способствует более точному описанию проблемы:

Из каких частей состоит система, как они взаимодействуют?

Какие связи являются вредными, мешающими, какие - нейтральными, и какие - полезными?

Какие части и связи можно изменять, и какие - нельзя?

Какие изменения приводят к улучшению системы, и какие - к ухудшению?

[править]Противоречия

После того, как мини-задача сформулирована и система проанализирована, обычно быстро обнаруживается, что попытки изменений с целью улучшения одних параметров системы приводят к ухудшению других параметров. Например, увеличение прочности крыла самолёта может приводить к ухудшению его весовых характеристик, и наоборот - облегчение крыла приводит к снижению его прочности. В системе возникает конфликт, противоречие .

ТРИЗ выделяет 3 вида противоречий (в порядке возрастания сложности разрешения):

административное противоречие : «надо улучшить систему, но я не знаю как (не умею, не имею права) сделать это» . Это противоречие является самым слабым и может быть снято либо изучением дополнительных материалов, либо принятием/снятием административных решений.

техническое противоречие : «улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра» . Техническое противоречие - это и есть постановка изобретательской задачи . Переход от административного противоречия к техническому резко понижает размерность задачи, сужает поле поиска решений и позволяет перейти от метода проб и ошибок к алгоритму решения изобретательской задачи, который либо предлагает применить один или несколько стандартных технических приёмов, либо (в случае сложных задач) указывает на одно или несколько физических противоречий.

физическое противоречие : «для улучшения системы, какая-то её часть должна находиться в разных физических состояниях одновременно, что невозможно». Физическое противоречие является наиболее фундаментальным, потому что изобретатель упирается в ограничения, обусловленные физическими законами природы. Для решения задачи изобретатель должен воспользоваться справочником физических эффектов и таблицей их применения.

[править]Информационный фонд

Он состоит из: - системы стандартов на решение изобретательских задач (типовые решения определенного класса задач); - технологических эффектов (физических, химических, биологических, математических, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время - геометрических) и таблицы их использования; - приемов устранения противоречий и таблицы их применения ; - ресурсов природы и техники и способов их использования.

[править]Стандарты на решение изобретательских задач

Стандарты на решение изобретательских задач представляют собой комплекс приемов, использующих физические или другие эффекты для устранения противоречий. Это своего рода формулы, по которым решаются задачи. Для описания структуры этих приёмов Альтшуллером был создан вещественно-полевой (вепольный) анализ.

Система стандартов состоит из классов, подклассов и конкретных стандартов. Эта система включает 76 стандартов. С помощью этой системы можно не только решать, но выявлять новые задачи и прогнозировать развитие технических систем.

[править]Технологические эффекты

Технологический эффект - это преобразование одних технологических воздействий в другие. Могут требовать привлечения других эффектов - физических, химических и т. п.

[править]Физические эффекты

Известно около пяти тысяч физических эффектов и явлений. В разных областях техники могут применяться различные группы физических эффектов, но есть и общеупотребительные. Их примерно 300-500.

[править]Химические эффекты

Химические эффекты - это подкласс физических эффектов, при котором изменяется только молекулярная структура веществ, а набор полей ограничен в основном полями концентрации, скорости и тепла. Ограничившись лишь химическими эффектами, зачастую можно ускорить поиск приемлемого решения.

[править]Биологические эффекты

Биологические эффекты - это эффекты, производимые биологическими объектами (животными, растениями, микробами и т. п.). Применение биологических эффектов в технике позволяет не только расширить возможности технических систем, но и получать результаты, не нанося вреда природе. С помощью биологических эффектов можно выполнять различные операции: обнаружение, преобразование, генерирование, поглощение вещества и поля и другие операции.

[править]Математические эффекты

Среди математических эффектов наиболее разработанные геометрические. Геометрические эффекты - это использование геометрических форм для различных технологических преобразований. Широко известно применение треугольника, например, использование клина или скользящих друг по другу двух треугольников.

[править]Система приемов

Система приемов, используемая в ТРИЗ, включает простые и парные (прием-антиприем) .

Простые приемы позволяют разрешать технические противоречия. Среди простых приемов наиболее популярны 40 основных приемов .

Парные приемы состоят из приема и антиприема, с их помощью можно разрешать физические противоречия, так как при этом рассматривают два противоположных действия, состояния, свойства.

[править]Основные приёмы разрешения технических противоречий

Анализ многих тысяч изобретений позволил выявить, что при всём многообразии технических противоречий большинство из них решается 40 основными приёмами.

Работа по составлению списка таких приёмов была начата Г. С. Альтшуллером еще на ранних этапах становления теории решения изобретательских задач. Для их выявления понадобился анализ более 40 тыс. авторских свидетельств и патентов [ источник? ] . Приёмы эти и сейчас представляют для изобретателей большую эвристическую ценность. Их знание во многом позволяет облегчить поиск ответа.

Но эти приёмы показывают лишь общее направление и область, где могут быть сильные решения. Конкретный же вариант решения они не выдают. Эта работа остаётся за человеком.

[править]Ресурсы

Вещественно-полевые ресурсы (ВПР) - это ресурсы, которые можно использовать при решении задач или развитии системы. Использование ресурсов увеличивает идеальность системы.

[править]Законы развития технических систем

Основная статья: Законы развития технических систем

Изучая изменения (эволюцию) технических систем во времени, Альтшуллер выявил Законы развития технических систем, знание которых помогает инженерам предсказывать пути возможных дальнейших улучшений продуктов. Впервые сформулированные Г. С. Альтшуллером в книге «Творчество как точная наука» (М.: «С-кое радио», 1979, с.122-127), законы были сгруппированы в три условные блока:

Статика - законы 1-3, определяющие условия возникновения и формирования ТС;

Кинематика - законы 4-6, 9 определяют закономерности развития вне зависимости от воздействия физических факторов. Важны для периода начала роста и расцвета развития ТС;

Динамика - законы 7-8 определяют закономерности развития ТС от воздействия конкретных физических факторов. Важны для завершающего этапа развития и перехода к новой системе.

Закон полноты частей системы.

Закон «энергетической проводимости» системы.

Закон согласования ритмики частей системы.

Закон увеличения степени идеальности системы.

Закон неравномерности развития частей системы.

Закон перехода в надсистему.

Закон перехода с макроуровня на микроуровень.

Закон увеличения степени вепольности.

Закон увеличения степени динамичности систем (сформулирован позже: Г. С. Альтшуллер. Найти идею. Новосибирск, «Наука», 1986, с.59)

Самый важный закон рассматривает «идеальность» (одно из базовых понятий в ТРИЗ) системы.

[править]Вещественно-полевой (вепольный) анализ

Основная статья : Веполь Вепольный анализ

Веполь (вещество + поле) - модель взаимодействия в минимальной системе, в которой используется характерная символика.

Г. С. Альтшуллер разработал методы для анализа ресурсов. Несколько из открытых им принципов рассматривают различные вещества и поля для разрешения противоречий и увеличения идеальности технических систем. Например, система «телетекст» использует телевизионный сигнал для передачи данных, заполняя небольшие промежутки времени между телевизионными кадрами в сигнале.

Ещё одна техника, которая широко используется изобретателями, заключается в анализе веществ, полей и других ресурсов, которые не используются, и которые находятся в системе или рядом с ней.

[править]АРИЗ - алгоритм решения изобретательских задач

основная статья : АРИЗ

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) - пошаговая программа (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, то есть решению изобретательских задач (около 85 шагов).

АРИЗ включает :

собственно программу,

информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда

методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого воображения (РТВ).

[править] Альтернативные подходы

Существуют и иные подходы, помогающие изобретателю раскрыть свой творческий потенциал. Большая часть этих методов являются эвристическими. Все они были основаны на психологии и логике, и ни один из них не претендует на роль научной теории (в отличие от ТРИЗ).

Метод проб и ошибок

Мозговой штурм

Метод синектики

Морфологический анализ

Метод фокальных объектов

Метод контрольных вопросов

[править] Критика ТРИЗ

ТРИЗ задумывалась как «точная наука». Однако, с течением времени критики ТРИЗ начали указывать на изъяны, которые, по их мнению, привели к застою в развитии ТРИЗ после смерти автора, а также к существенным сложностям в практическом ее применении. А именно:

В ТРИЗ была предпринята попытка сформулировать законы развития технических систем, которые должны были лечь в основу ТРИЗ и в основу общей методологии решения задач. Однако большинство из сформулированных законов таковыми не являются. Их скорее следовало бы назвать закономерностями развития техники, причем далеко не полными. По этой причине стройной методологии решения задач, основанной на законах развития, так и не появилось. А сформулированные законы в основном использовались в качестве методических обоснований к приводимым примерам изобретений.

Усовершенствование АРИЗ (создание новых модификаций от АРИЗ-77 до АРИЗ-85В) шло не по пути устранения допущенных неточностей в процедурах выявлении противоречия, а по пути усложнения алгоритма. В результате последняя официальная модификация алгоритма АРИЗ-85В превратилась в чрезвычайно громоздкую и малопригодную для практического использования конструкцию.

В ТРИЗ так и не были найдены четкие механизмы перехода от сформулированного противоречия к его практическому разрешению. Это создавало серьезные сложности в решении реальных задач с помощью АРИЗ.

ТРИЗ декларировала отказ от методологии активизации перебора вариантов, однако часть так называемых инструментов ТРИЗ представляли собой именно такие методы (метод маленьких человечков, оператор РВС, вепольный анализ).

Вепольный анализ представлялся в ТРИЗ научным подходом, в основе которого заложен анализ закономерностей структурного развития технических объектов. Однако допущение использования в веполях несуществующих физических полей, а также возможность неоднозначной трактовки вепольных конструкций и правил их преобразования позволяют отнести вепольный анализ скорее к методам активизации перебора вариантов, чем к научному анализу.

Наиболее близким к идее формализации процедуры решения изобретательских задач было создание в ТРИЗ таблицы и приемов разрешения технических противоречий. Этот подход был основан на статистическом анализе существующих на то время описаний изобретений. Однако, несмотря на имеющиеся перспективы, он не получил в ТРИЗ дальнейшего развития, и по причине ряда имевшихся недостатков и морального устаревания статистических выводов утратил свою актуальность для практического использования.

Распространенно мнение о возможности внедрения ТРИЗ в реальное производство. Однако, по своей сути ТРИЗ является индивидуальным методом решения задач, применение которого является личным выбором для человека. По этой причине сделать ТРИЗ частью того или иного производственного процесса затруднительно, хотя предприятие может организовать обучение ТРИЗ своих сотрудников с целью повышения их творческих возможностей.

В период своего активного развития (80-е годы прошлого столетия), когда теории решения изобретательских задач начали обучать специалистов предприятий электротехнической отрасли в рамках внедрявшегося там метода функционально-стоимостного анализа (ФСА), указанные недостатки и ошибки успешно компенсировались энтузиазмом приверженцев ТРИЗ. Тем не менее, существующие изъяны ТРИЗ и уход из ТРИЗ в результате кризиса производства ее основных разработчиков, обнаруживших эти недостатки, привели к застою в развитии теории. Возможно, в этом основная причина того, что за последнее десятилетие в ТРИЗ не появилось ничего существенно нового.

[править] Близкие темы

ТРИЗ/АРИЗ:

Альтшуллер, Генрих Саулович

Изобретение, уровень изобретательности

Алгоритм

Противоречие (административное, техническое, физическое)

Простейшие приемы изобретательства

Парные приемы

Идеальный конечный результат (ИКР)

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)

Указатели эффектов

Вепольный анализ Веполь, Феполь, Теполь

Стандарты на решение изобретательских задач

Расширенная система стандартов

Обобщенные модели решения изобретательских задач

Эволюция технических систем:

Теория систем

Эволюция

Теория и законы развития технических систем

Развитие творческой личности:

Психологическая инерция (инерция мышления) и методы её устранения:

• [Оператор РВС - Оператор размер-время-стоимость (РВС)],

  [Метод моделирования маленькими человечками (ММЧ)],

  Полиэкран

Творчество

Конфликт

Теория и стратегия развития творческой личности, «достойная цель»

Общая теория сильного мышления (ОТСМ)

Патентное право, Патент

[править]Тезаурус

Информационный фонд:

Список стандартных технических приёмов

Регистр научно-фантастических идей

Таблицы применения технических приемов и физических эффектов

Главный производственный процесс (ГПП):

• Рабочий орган (РО), инструмент

  Конфликтующая пара

  Оперативное время

  Оперативная зона

  Икс-элемент

[править] Организации

Международная Ассоциация ТРИЗ (МАТРИЗ)

Институт Альтшуллера (AIO)

Европейская Ассоциация ТРИЗ (ETRIA)

Российская ассоциация ТРИЗ (РАТРИЗ)

Лаборатория проблем цивилизации

[править] Литература

[править]Использованная литература

1 2 Альшуллер Г. С., Шапиро Р. Б. О психологии изобретательского творчества//Вопросы психологии. - 1956, № 6. - с. 37-49.

Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. 2 изд., дополн. - Петрозаводск: Скандинавия, 2004. - с.208

Структура и функции ТРИЗ

Серия статей «Законы развития систем», §6, Владимир Петров

Книга "Базовый курс ТРИЗ". Петров

Http://inventech.ru/pub/methods/triz/

Anti TRIZ-journalангл. {{{1}}}

Простейшие приемы изобретательства

Парные приемы

Расширенная система стандартов

Обобщенные модели решения изобретательских задач

Международная Ассоциация ТРИЗ

Российская ассоциация ТРИЗ

[править]Библиографии

Библиография Г. С. Альтшуллера

Краткий аннотированный список книг. Н. Н. Хоменко, Д. Кучерявый

Посвященные классической ТРИЗ и её развитию:

Сайт Г. С. Альтшуллера

Саммит Разработчиков ТРИЗ

Методолог

Минская школа

Открытый источник ТРИЗ-ресурсов для профессионалов

Генератор

Московская Академия инноваций (АТРИЗ)

Энциклопедия ТРИЗ

Дополнительный список сайтов по ТРИЗ

Применение ТРИЗ в разных областях

Злотина Э. С. Закономерности развития музыкальных форм

Об использовании средств ТРИЗ-технологии в процессе обучения биологии. Представила: Мишакова В. Н., зав. УМК биологии ООИПКРО

Сайты, посвященные различным методам решения проблем:

On-line обучение классическому ТРИЗ

Источник - «http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85_%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87»

• 4.1
• 4.2 Противоречия
• 4.3 Информационный фонд
  • 4.3.1 Система приёмов
  • 4.3.2
  • 4.3.3 Технологические эффекты
    • 4.3.3.1 Физические эффекты
    • 4.3.3.2 Химические эффекты
    • 4.3.3.3 Биологические эффекты
    • 4.3.3.4 Математические эффекты
  • 4.3.4 Ресурсы
• 4.4
• 4.5
• 4.6

Введение

Возможно ли научиться изобретать более успешно, направленно, как-то учитывать весьма богатый изобретательский опыт предшественников, и если да, то в чём этот опыт состоит? Каково действительно соотношение в успешном изобретательстве изобретательской техники (которую можно и должно выявлять и осваивать) и соответствующих природных (то есть врождённых, не поддающихся новообразованию) способностей изобретателя? Советский инженер-патентовед, изобретатель, писатель и учёный Генрих Альтшуллер был убеждён в возможности выявить из опыта предшественников устойчиво повторяющиеся приёмы успешных изобретений и возможности обучить этой технике всех заинтересованных и способных к обучению. С этой целью было проведено исследование более 40 тысяч авторских свидетельств и патентов и на основе выявленных закономерностей развития технических систем и приёмов изобретательства разработана Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), знаменем которой стал призыв превратить искусство изобретательства в точную науку .

История

Г. С. Альтшуллер начал изобретать с раннего возраста. В 17 лет он получил своё первое авторское свидетельство (9 ноября ), а к 1950 году число изобретений перевалило за десять. Широко распространено мнение, что изобретения приходят неожиданно, с озарением , но Альтшуллер, будучи учёным и инженером, задался целью выявить, как делаются изобретения, и есть ли у творчества свои закономерности. Для этого он за период с 1946 по 1971 исследовал свыше 40 тысяч патентов и авторских свидетельств, классифицировал решения по 5 уровням изобретательности и выделил 40 стандартных приёмов , используемых изобретателями. В сочетании с алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ), это стало ядром ТРИЗ.

Работа над ТРИЗ была начата Г. С. Альтшуллером и его коллегами в 1946 году . Первая публикация — в 1956 году — это технология творчества , основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определённым законам» и что «создание новых средств труда должно, независимо от субъективного к этому отношения, подчиняться объективным закономерностям». Появление ТРИЗ было вызвано потребностью ускорить изобретательский процесс, исключив из него элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п. Кроме того, целью ТРИЗ является улучшение качества и увеличение уровня изобретений за счёт снятия психологической инерции и усиления творческого воображения.

Первоначально «методика изобретательства» мыслилась в виде свода правил типа «решить задачу — значит найти и преодолеть техническое противоречие».

В дальнейшем Альтшуллер продолжил развитие ТРИЗ и дополнил его теорией развития технических систем (ТРТС), в явном виде сформулировав главные законы развития технических систем. За 60 лет развития, благодаря усилиям Альтшуллера, его учеников и последователей, база знаний ТРИЗ-ТРТС постоянно дополнялась новыми приёмами и физическими эффектами, а АРИЗ претерпел несколько усовершенствований. Общая же теория была дополнена опытом внедрения изобретений, сосредоточенном в его жизненной стратегии творческой личности (ЖСТЛ). Впоследствии этой объединённой теории было дано наименование общей теории сильного мышления (ОТСМ).

Структура и функции ТРИЗ

Цель ТРИЗ — выявление и использование законов, закономерностей и тенденций развития технических систем.

Основные функции ТРИЗ:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов.
2. Прогнозирование развития технических систем (ТС) и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).
3. Развитие качеств творческой личности.

Вспомогательные функции ТРИЗ

1. Решение научных и исследовательских задач.
2. Выявление проблем, трудностей и задач при работе с техническими системами и при их развитии.
3. Выявление причин брака и аварийных ситуаций.
4. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.
5. Объективная оценка решений.
6. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее значительно эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.
7. Развитие творческого воображения и мышления.
8. Развитие творческих коллективов.

Структура ТРИЗ:

1. Законы развития технических систем (ТС)
2. Информационный фонд ТРИЗ
3. Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) технических систем
4. Алгоритм решения изобретательских задач — АРИЗ
5. Методы развития творческого воображения

Основы ТРИЗ

Изобретательская ситуация и изобретательская задача

Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем впервые, она обычно сформулирована расплывчато и не содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая форма постановки называется изобретательской ситуацией . Главный её недостаток в том, что перед инженером оказывается чересчур много путей и методов решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор путей на удачу приводит к малоэффективному методу проб и ошибок .

Поэтому первый шаг на пути к изобретению — переформулировать ситуацию таким образом, чтобы сама формулировка отсекала бесперспективные и неэффективные пути решения. При этом возникает вопрос, какие решения эффективны, а какие — нет?

Г. Альтшуллер предположил, что самое эффективное решение проблемы — такое, которое достигается «само по себе», только за счёт уже имеющихся ресурсов. Таким образом он пришёл к формулировке идеального конечного результата (ИКР): «Некий элемент (X-элемент) системы или окружающей среды сам устраняет вредное воздействие, сохраняя способность выполнять полезное воздействие».

На практике идеальный конечный результат редко достижим полностью, однако он служит ориентиром для изобретательской мысли. Чем ближе решение к ИКР, тем оно лучше.

Получив инструмент отсечения неэффективных решений, можно переформулировать изобретательскую ситуацию в стандартную мини-задачу : «согласно ИКР, всё должно остаться так, как было, но либо должно исчезнуть вредное, ненужное качество, либо появиться новое, полезное качество» . Основная идея мини-задачи в том, чтобы избегать существенных (и дорогих) изменений и рассматривать в первую очередь простейшие решения.

Формулировка мини-задачи способствует более точному описанию задачи:

• Из каких частей состоит система, как они взаимодействуют?
• Какие связи являются вредными, мешающими, какие — нейтральными, и какие — полезными?
• Какие части и связи можно изменять, и какие — нельзя?
• Какие изменения приводят к улучшению системы, и какие — к ухудшению?

Противоречия

После того, как мини-задача сформулирована и система проанализирована, обычно быстро обнаруживается, что попытки изменений с целью улучшения одних параметров системы приводят к ухудшению других параметров. Например, увеличение прочности крыла самолёта может приводить к увеличению его веса, и наоборот — облегчение крыла приводит к снижению его прочности. В системе возникает конфликт, противоречие .

ТРИЗ выделяет 3 вида противоречий (в порядке возрастания сложности разрешения):

• административное противоречие : «надо улучшить систему, но я не знаю как (не умею, не имею права) сделать это» . Это противоречие является самым слабым и может быть снято либо изучением дополнительных материалов, либо принятием административных решений.
• техническое противоречие : «улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра» . Техническое противоречие — это и есть постановка изобретательской задачи . Переход от административного противоречия к техническому резко понижает размерность задачи, сужает поле поиска решений и позволяет перейти от метода проб и ошибок к алгоритму решения изобретательской задачи , который либо предлагает применить один или несколько стандартных технических приёмов, либо (в случае сложных задач) указывает на одно или несколько физических противоречий.
• физическое противоречие : «для улучшения системы, какая-то её часть должна находиться в разных физических состояниях одновременно, что невозможно». Физическое противоречие является наиболее фундаментальным, потому что изобретатель упирается в ограничения, обусловленные физическими законами природы. Для решения задачи изобретатель должен воспользоваться справочником физических эффектов и таблицей их применения.

Информационный фонд

Он состоит из:

• приёмов устранения противоречий и таблицы их применения ;
• системы стандартов на решение изобретательских задач (типовые решения определённого класса задач);
• технологических эффектов (физических, химических, биологических, математических, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время — геометрических) и таблицы их использования;
• ресурсов природы и техники и способов их использования.

Система приёмов

Анализ многих тысяч изобретений позволил выявить, что при всём многообразии технических противоречий большинство из них решается 40 основными приёмами.

Работа по составлению списка таких приёмов была начата Г. С. Альтшуллером ещё на ранних этапах становления теории решения изобретательских задач. Для их выявления понадобился анализ более 40 тысяч авторских свидетельств и патентов . Приёмы эти и сейчас представляют для изобретателей большую эвристическую ценность. Их знание во многом позволяет облегчить поиск ответа.

Но эти приёмы показывают лишь направление и область, где могут быть сильные решения. Конкретный же вариант решения они не выдают. Эта работа остаётся за человеком.

Система приёмов, используемая в ТРИЗ, включает простые и парные (прием-антиприем) .

Простые приёмы позволяют разрешать технические противоречия. Среди простых приёмов наиболее популярны 40 основных приёмов .

Парные приёмы состоят из приёма и антиприёма, с их помощью можно разрешать физические противоречия, так как при этом рассматривают два противоположных действия, состояния, свойства.

Стандарты на решение изобретательских задач

Стандарты на решение изобретательских задач представляют собой комплекс приёмов, использующих физические или другие эффекты для устранения противоречий. Это своего рода формулы, по которым решаются задачи. Для описания структуры этих приёмов Альтшуллером был создан вещественно-полевой (вепольный) анализ .

Система стандартов состоит из классов, подклассов и конкретных стандартов. Она включает в себя 76 стандартов. С помощью этой системы можно не только решать, но и выявлять новые задачи и прогнозировать развитие технических систем.

Технологические эффекты

Технологический эффект — это преобразование одних технологических воздействий в другие. Могут требовать привлечения других эффектов — физических, химических и т. п.

Физические эффекты

Известно около пяти тысяч физических эффектов и явлений. В разных областях техники могут применяться различные группы физических эффектов, но есть и общеупотребительные. Их примерно 300—500.

Химические эффекты

Химические эффекты — это подкласс физических эффектов, при котором изменяется только молекулярная структура веществ, а набор полей ограничен в основном полями концентрации, скорости и тепла. Ограничившись лишь химическими эффектами, зачастую, можно ускорить поиск приемлемого решения.

Биологические эффекты

Биологические эффекты — это эффекты, производимые биологическими объектами (животными, растениями, микробами и т. п.). Применение биологических эффектов в технике позволяет не только расширить возможности технических систем, но и получать результаты, не нанося вреда природе. С помощью биологических эффектов можно выполнять различные операции: обнаружение, преобразование, генерирование, поглощение вещества и поля и другие операции.

Математические эффекты

Среди математических эффектов наиболее разработанными являются геометрические. Геометрические эффекты — это использование геометрических форм для различных технологических преобразований. Широко известно применение треугольника, например, использование клина или скользящих друг по другу двух треугольников.

Ресурсы

Вещественно-полевые ресурсы (ВПР) — это ресурсы, которые можно использовать при решении задач или развитии системы. Использование ресурсов увеличивает идеальность системы.

Изучая изменения (эволюцию) технических систем во времени, Альтшуллер выявил Законы развития технических систем , знание которых помогает инженерам предсказывать пути возможных дальнейших улучшений продуктов. Впервые сформулированные Г. С. Альтшуллером в книге «Творчество как точная наука» (М.: «Советское радио», 1979,), законы были сгруппированы в три условные блока:

• Статика — законы 1—3, определяющие условия возникновения и формирования ТС ;
• Кинематика — законы 4—6, 9 определяют закономерности развития вне зависимости от воздействия физических факторов. Важны для периода начала роста и расцвета развития ТС;
• Динамика — законы 7—8 определяют закономерности развития ТС от воздействия конкретных физических факторов. Важны для завершающего этапа развития и перехода к новой системе.

Вещественно-полевой (вепольный) анализ

Веполь (вещество + поле) — модель взаимодействия в минимальной системе , в которой используется характерная символика.

Г. С. Альтшуллер разработал методы для анализа ресурсов. Несколько из открытых им принципов рассматривают различные вещества и поля для разрешения противоречий и увеличения идеальности технических систем. Например, система «телетекст » использует телевизионный сигнал для передачи данных, заполняя небольшие промежутки времени между телевизионными кадрами в сигнале.

Ещё одна техника, которая широко используется изобретателями, заключается в анализе веществ, полей и других ресурсов, которые не используются, и которые находятся в системе или рядом с ней.

АРИЗ — алгоритм решения изобретательских задач

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) — пошаговая программа (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, то есть решению изобретательских задач (около 85 шагов).

АРИЗ включает:

• собственно программу,
• информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда
• методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого воображения.

Альтернативные подходы

Существуют и иные подходы, помогающие изобретателю раскрыть свой творческий потенциал.

1. Метод проб и ошибок

Теория решения изобретательских задач, или ТРИЗ - область знаний о механизмах развития технических систем и методах решения изобретательских задач . ТРИЗ не является строгой научной теорией, а представляет собой обобщённый опыт изобретательства и изучения законов развития науки и техники. В результате своего развития ТРИЗ вышла за рамки решения изобретательских задач в технической области, и сегодня используется также в нетехнических областях (бизнес, искусство, литература, педагогика, политика и др.).

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  Возможно ли научиться изобретать более успешно, направленно, как-то учитывать весьма богатый изобретательский опыт предшественников, и если да, то в чём этот опыт состоит? Каково действительно соотношение в успешном изобретательстве изобретательской техники (которую можно и должно выявлять и осваивать) и соответствующих природных (то есть врождённых, не поддающихся новообразованию) способностей изобретателя? Советский инженер-патентовед, изобретатель, писатель и учёный Генрих Альтшуллер был убеждён в возможности выявить из опыта предшественников устойчиво повторяющиеся приёмы успешных изобретений и возможности обучить этой технике всех заинтересованных и способных к обучению. С этой целью было проведено исследование более 40 тысяч авторских свидетельств и патентов и на основе выявленных закономерностей развития технических систем и приёмов изобретательства разработана Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), знаменем которой стал призыв превратить искусство изобретательства в точную науку .

  История

  Г. С. Альтшуллер начал изобретать с раннего возраста. В 17 лет он получил своё первое авторское свидетельство (9 ноября ), а к 1950 году число изобретений перевалило за десять. Широко распространено мнение, что изобретения приходят неожиданно, с озарением , но Альтшуллер, будучи учёным и инженером, задался целью выявить, как делаются изобретения, и есть ли у творчества свои закономерности. Для этого он за период с 1946 по 1971 исследовал свыше 40 тысяч патентов и авторских свидетельств, классифицировал решения по 5 уровням изобретательности и выделил 40 стандартных приёмов, используемых изобретателями. В сочетании с алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ), это стало ядром ТРИЗ.

  Работа над ТРИЗ была начата Г. С. Альтшуллером и его коллегами в 1946 году . Первая публикация - в 1956 году - это технология творчества , основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определённым законам» и что «создание новых средств труда должно, независимо от субъективного к этому отношения, подчиняться объективным закономерностям». Появление ТРИЗ было вызвано потребностью ускорить изобретательский процесс, исключив из него элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п. Кроме того, целью ТРИЗ является улучшение качества и увеличение уровня изобретений за счёт снятия психологической инерции и усиления творческого воображения.

  Первоначально «методика изобретательства» мыслилась в виде свода правил типа «решить задачу - значит найти и преодолеть техническое противоречие».

  В дальнейшем Альтшуллер продолжил развитие ТРИЗ и дополнил его теорией развития технических систем (ТРТС), в явном виде сформулировав главные законы развития технических систем . За 60 лет развития, благодаря усилиям Альтшуллера, его учеников и последователей, база знаний ТРИЗ-ТРТС постоянно дополнялась новыми приёмами и физическими эффектами, а АРИЗ претерпел несколько усовершенствований. Общая же теория была дополнена опытом внедрения изобретений, сосредоточенном в его жизненной стратегии творческой личности (ЖСТЛ). Впоследствии этой объединённой теории было дано наименование общей теории сильного мышления (ОТСМ).

  Структура и функции ТРИЗ

  Цель ТРИЗ - выявление и использование законов, закономерностей и тенденций развития технических систем.

  1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов.
  2. Прогнозирование развития технических систем (ТС) и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).
  3. Развитие качеств творческой личности.

  Вспомогательные функции ТРИЗ

  1. Решение научных и исследовательских задач.
  2. Выявление проблем, трудностей и задач при работе с техническими системами и при их развитии.
  3. Выявление причин брака и аварийных ситуаций.
  4. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.
  5. Объективная оценка решений.
  6. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее значительно эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.
  7. Развитие творческого воображения и мышления.
  8. Развитие творческих коллективов.

  Структура ТРИЗ:

  Основы ТРИЗ

  Изобретательская ситуация и изобретательская задача

  Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем впервые, она обычно сформулирована расплывчато и не содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая форма постановки называется изобретательской ситуацией . Главный её недостаток в том, что перед инженером оказывается чересчур много путей и методов решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор путей на удачу приводит к малоэффективному методу проб и ошибок .

  Поэтому первый шаг на пути к изобретению - переформулировать ситуацию таким образом, чтобы сама формулировка отсекала бесперспективные и неэффективные пути решения. При этом возникает вопрос, какие решения эффективны, а какие - нет?

  Г. Альтшуллер предположил, что самое эффективное решение проблемы - такое, которое достигается «само по себе», только за счёт уже имеющихся ресурсов. Таким образом он пришёл к формулировке идеального конечного результата (ИКР): «Некий элемент (X-элемент) системы или окружающей среды сам устраняет вредное воздействие, сохраняя способность выполнять полезное воздействие».

  На практике идеальный конечный результат редко достижим полностью, однако он служит ориентиром для изобретательской мысли. Чем ближе решение к ИКР, тем оно лучше.

  Получив инструмент отсечения неэффективных решений, можно переформулировать изобретательскую ситуацию в стандартную мини-задачу : «согласно ИКР, всё должно остаться так, как было, но либо должно исчезнуть вредное, ненужное качество, либо появиться новое, полезное качество» . Основная идея мини-задачи в том, чтобы избегать существенных (и дорогих) изменений и рассматривать в первую очередь простейшие решения.

  Формулировка мини-задачи способствует более точному описанию задачи:

  • Из каких частей состоит система, как они взаимодействуют?
  • Какие связи являются вредными, мешающими, какие - нейтральными, и какие - полезными?
  • Какие части и связи можно изменять, и какие - нельзя?
  • Какие изменения приводят к улучшению системы, и какие - к ухудшению?

  Противоречия

  После того, как мини-задача сформулирована и система проанализирована, обычно быстро обнаруживается, что попытки изменений с целью улучшения одних параметров системы приводят к ухудшению других параметров. Например, увеличение прочности крыла самолёта может приводить к увеличению его веса, и наоборот - облегчение крыла приводит к снижению его прочности. В системе возникает конфликт, противоречие .

  ТРИЗ выделяет 3 вида противоречий (в порядке возрастания сложности разрешения):

  • административное противоречие : «надо улучшить систему, но я не знаю как (не умею, не имею права) сделать это» . Это противоречие является самым слабым и может быть снято либо изучением дополнительных материалов, либо принятием административных решений.
  • техническое противоречие : «улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра» . Техническое противоречие - это и есть постановка изобретательской задачи . Переход от административного противоречия к техническому резко понижает размерность задачи, сужает поле поиска решений и позволяет перейти от метода проб и ошибок к алгоритму решения изобретательской задачи, который либо предлагает применить один или несколько стандартных технических приёмов, либо (в случае сложных задач) указывает на одно или несколько физических противоречий.
  • физическое противоречие : «для улучшения системы, какая-то её часть должна находиться в разных физических состояниях одновременно, что невозможно». Физическое противоречие является наиболее фундаментальным, потому что изобретатель упирается в ограничения, обусловленные физическими законами природы. Для решения задачи изобретатель должен воспользоваться справочником физических эффектов и таблицей их применения.

  Информационный фонд

  Он состоит из:

  • приёмов устранения противоречий и таблицы их применения ;
  • системы стандартов на решение изобретательских задач (типовые решения определённого класса задач);
  • технологических эффектов (физических, химических, биологических, математических, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время - геометрических) и таблицы их использования;
  • ресурсов природы и техники и способов их использования.

  Система приёмов

  Анализ многих тысяч изобретений позволил выявить, что при всём многообразии технических противоречий большинство из них решается 40 основными приёмами.

  Работа по составлению списка таких приёмов была начата Г. С. Альтшуллером ещё на ранних этапах становления теории решения изобретательских задач. Для их выявления понадобился анализ более 40 тысяч авторских свидетельств и патентов . Приёмы эти и сейчас представляют для изобретателей большую эвристическую ценность. Их знание во многом позволяет облегчить поиск ответа.

  Но эти приёмы показывают лишь направление и область, где могут быть сильные решения. Конкретный же вариант решения они не выдают. Эта работа остаётся за человеком.

  Система приёмов, используемая в ТРИЗ, включает простые и парные (прием-антиприем) .

  Простые приёмы позволяют разрешать технические противоречия. Среди простых приёмов наиболее популярны 40 основных приёмов .

  Вещественно-полевой (вепольный) анализ

  Веполь (вещество + поле) - модель взаимодействия в минимальной системе , в которой используется характерная символика.

  Г. С. Альтшуллер разработал методы для анализа ресурсов. Несколько из открытых им принципов рассматривают различные вещества и поля для разрешения противоречий и увеличения идеальности технических систем. Например, система «телетекст » использует телевизионный сигнал для передачи данных, заполняя небольшие промежутки времени между телевизионными кадрами в сигнале.

  Ещё одна техника, которая широко используется изобретателями, заключается в анализе веществ, полей и других ресурсов, которые не используются, и которые находятся в системе или рядом с ней.

  АРИЗ - алгоритм решения изобретательских задач

  Основная статья: Алгоритм решения изобретательской задачи

  Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) - пошаговая программа (последовательность действий) по выявлению и разрешению противоречий, то есть решению изобретательских задач (около 85 шагов).

  • собственно программу,
  • информационное обеспечение, питающееся из информационного фонда
  • методы управления психологическими факторами, которые входят составной частью в методы развития творческого воображения.

  Альтернативные подходы

  Существуют и иные подходы, помогающие изобретателю раскрыть свой творческий потенциал. Большая часть этих методов являются эвристическими . Все они были основаны на психологии и логике, и ни один из них не претендует на роль научной теории.

  1. Метод фокальных объектов
  2. Метод контрольных вопросов

  Современная ТРИЗ

  Современная ТРИЗ включает в себя несколько школ, развивающих классическую ТРИЗ и добавляющих новые разделы, отсутствующие в классике. Глубоко проработанное техническое ядро ТРИЗ (приёмы, АРИЗ, вепольный анализ) остаётся практически неизменным, и деятельность современных школ направлена в основном на переосмысление, реструктурирование и продвижение ТРИЗ, то есть имеет больше философский и рекламный, чем технический, характер. ТРИЗ активно применяется в области рекламы, бизнеса, искусства, раннего развития детей и так далее, хотя изначально был рассчитан на техническое творчество.

  Классическая ТРИЗ является общетехнической версией. Для практического использования в технике необходимо иметь множество специализированных версий ТРИЗ, отличающихся между собой номенклатурой и содержанием информационных фондов. Некоторые крупные корпорации применяют элементы ТРИЗ, адаптированные к своим областям деятельности.

  В настоящее время отсутствуют специализированные версии ТРИЗ для стимуляции открытий в области наук (физики, химии, биологии и так далее).

  Книги автора ТРИЗ Генриха Альтшуллера переведены на десятки иностранных языков. Большинство успешных компаний активно используют её для совершенствования своих товаров и услуг [ ] . Среди них: ABB; Boeing; Siemens; Chrysler; Colgate Palmolive; Delphi; Ford; Gillette; Intel; LG Electronics Inc.; Lucent Technologies, Inc.; Motorola; Nippon Chemi-Con, Japan; Samsung Electronics; Texas Instruments; United Technologies; VLSI Technology Inc.; Western Digital Corporation; Whirlpool; Xerox и другие [ ] .

  Использование ТРИЗ в промышленности

  Ни одна из компаний никогда не упоминала ТРИЗ в официальных пресс-релизах [ ] . Несмотря на это, пропоненты ТРИЗ были замечены в автомобильных компаниях Ford и Daimler-Chrysler , Johnson & Johnson , аэро-космических компаниях Boeing , NASA , высокотехнологических компаниях Hewlett Packard , Motorola , General Electric , Xerox , IBM , , Samsung , Procter and Gamble , Expedia и Kodak использовали методы ТРИЗ в некоторых проектах. ТРИЗ используется в программном продукте Goldfire Innovator, который в свою очередь использовался в крупных промышленных компаниях.

  Использование ТРИЗ в IT-технологиях

  ТРИЗ начинает активно использоваться в IT-технологиях, особенно используются такие инструменты ТРИЗ, как "устранение технических противоречий", понятие "идеальной системы" и "идеальной программы". ТРИЗ критериями качественной разработки являются увеличение функциональности при одновременном сокращении программного кода; возможность сопровождения разработанной программы специалистом с меньшей квалификации, чем ее разработчи .

  См. также

  ТРИЗ/АРИЗ:

  Эволюция технических систем:

  • Законы развития технических систем

  ТРИЗ-педагогика

  Развитие творческой личности:

  • Психологическая инерция (инерция мышления) и методы её устранения:
    • Оператор РВС - Оператор размер-время-стоимость (РВС),
    • Метод моделирования маленькими человечками (ММЧ),

  Тезаурус

  Информационный фонд:

  • Список стандартных технических приёмов
  • Регистр научно-фантастических идей
  • Таблицы применения технических приёмов и физических эффектов

  Главный производственный процесс (ГПП).

  Альтшуллер Г.С. Пояснения к АРИЗ-85-А . - Альтшуллер Г.С. Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85-А. – Баку, 1983. п. 16, с. 14. Петров В.М. Использование задач-аналогов в изобретательстве . – Методические проблемы технического творчества. Ч II Техническая эвристика и прогнозирование развития техники (Тезисы докладов к научно-технической конференции). – Рига: Знание, 1983. – с.49- 51. Литвин C.С. Не похоже, но одно и то же (задачи-аналоги в ТРИЗ) . – Журнал ТРИЗ, 95.1 (№ 10). – с. 47-50.http://www.triz-spb.ru/lit/_95_1/Litvin_zada4i_analogi.htm
• Литвин С.С., Любомирский А.Л. О банке технических эффектов . – Журнал ТРИЗ, Т. 1, № 2, 1990, с. 22-27.
• Горин Ю. Указатель физических эффектов и явлений для изобретателей . - Баку, 1973.-300 с. Горин Ю. Применение физических эффектов и явлений при решении изобретательских задач . – Баку: ОЛМИ, 42 с., б.г. Указатель физических эффектов и явлений для изобретателей и рационализаторов /Денисов С., Ефимов В., Зубарев В., Кустов В.-Обнинск, 1977, 214 с. Бородастов Г.В. и др. Указатель физических явлений и эффектов для решения изобретательских задач : Учебное пособие / Г.В.Бородастов, С.Д.Денивов, В.А.Ефимов, В.В.Зубарев, В.П.Кустов, А.Н.Гончаров. – М.: ЦНИИатоминформ, 1979. – 93 с. Магический кристалл физики . - Дерзкие формулы творчества / (Сост. А.Б. Селюцкий). – Петрозаводск: Карелия, 1987. – 269 с. – (Техника-молодежь-творчество), с. 83-171. Ефимов В.А. С чем идти на штурм задачи? , с. 86-95. Альтшуллер Г.С. Тепловое поле – в механическое , с. 95-102. Альтшуллер Г.С. Феполи могут все , с. 103-109. Померанец М.С. Магия магнитных жидкостей , с. 109-115. Горин Ю.В. Корона – инструмент рабочий , с. 115-121. Померанец М.С. Почти идеальное вещество , 121-127. Горин Ю.В. Тонуть или не тонуть , 128-133. Альтшуллер Г.С., Горин Ю.В. Отталкиваться – притягиваться , с. 133- 140.
• Саламатов Ю.П. Подвиги на молекулярном уровне . Химия помогает решать трудные изобретательские задачи. - Нить в лабиринте / Сост. А.Б. Селюцкий. - Петрозаводск: Карелия, 1988. - с. 95-163. http://rus.triz-guide.com/publicat/allbooks/feates_on_molecular_level.html .
• Альтшуллер Г.С. Биоэффекты - аналоги физических эффектов. – Баку, 1982 Тимохов В.И. Биологические эффекты . Познание. Информационно-методический сборник для учителей и учащихся. Вып. 5, Рига: Научно-технический центр "Прогресс". Лаборатория педагогической технологии. 1993. - с. 4-31. Тимохов В.И. Картотека биологических эффектов . В помощь учителю биологии. - Гомель: Литературно-творческая лаборатория «ИКО», 1993. 47 с.
• Цуриков В.М. Математические эффекты в теории информации . – Методология и методы технического творчества. Тезисы докладов и сообщений к научно-практической конференции. – Новосибирск: АН СССР СО, 1984. – с. 102-104. Цуриков В.М. Принципы создания математического обеспечения ТРИЗ . Всесоюзная научно-практическая конференция "Проблемы развития и повышения эффективности научного и технического творчества трудящихся". (2-4 октября 1979 г., г. Новосибирск). Ч. I, М.: 1979, с. 130-131. Цуриков В.М. Математические эффекты – новый раздел информационных фондов ТРИЗ . – Журнал ТРИЗ, Т. 2, № 1, 1991, с. 48-55.
• Викентьев И.Л., Ефремов В.И. Кривая всегда вывезет . Геометрия для изобретателей. - Нить в лабиринте / Сост. А.Б. Селюцкий. – Петрозаводск: Карелия, 1988. - с. 71-175.
• Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения . 2-е изд. - М: Московский рабочий, 1973, с. 23-47 и 141-177. http://www.altshuller.ru/triz/technique1.asp . Альтшуллер Г.С. Основные приемы устранения технических противоречий при решении изобретательских задач. - Баку: Гянджлик, 1971. – 52 с. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука . Теория решения изобретательских задач. – М.: Сов. Радио, 1979, 184 с. – Кибернетика. – с. 84-94. Классификация основных приемов устранения технических противоречий : Альбом/Сост. Г. Альтшуллер. - Петрозаводск, 1985. - 37 с. Altshuller G. The Innovation Algorithm. TRIZ, Systematic Innovation and Technical Creativity. Technical Innovation Center, Inc. Worcester, MA, 1999. 312 p., (p. 138-167).
• Альтшуллер Г.С. Дополнительный список приемов устранения технических противоречий . - Баку, 1971 (рукопись). http://www.altshuller.ru/triz/technique1a.asp .
• Фликштейн И.М. Исследование основных приемов устранения технических противоречий при решении изобретательских задач . - Баку, 1973 (ротапринт). Петров В.М. Парные приемы . – Ленинград, 1974. – 24 с. (рукопись). http://www.trizminsk.org/e/212002.htm .
• Литвин С.С. Приемы разрешения физических противоречий . – Л., февраль 1981. – 11 с. (рукопись) Литвин С.С. Еще раз о приемах разрешения ФП . – Л. – 3 с. (рукопись).
• Альтшуллер Г.С. Разрешение физических противоречий . - АРИЗ-85В, табл. 2. - Баку, 1985.
• Альтшуллер Г. Макро- и микроуровни приемов устранения противоречий . – Баку, 3 с. Позже эта работа была опубликована в книге Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. – М.: Сов. Радио, 1979, 184 с. – Кибернетика, с. 103-105.
• Злотин Б.Л., Вишнепольская С.В. Использование ресурсов при поиске новых технических решений . – Кишинев, 1985. – 26 с. (рукопись) – Петрозаводск-85. Петров В.М. Принципы разработки теории использования ресурсов . – Л.: 1985. – 12 с. (рукопись) – Петрозаводск-85. Ройзен З. Особенности использования ресурсов для решения задач и развития полученных решений . – Кишинев, 1986.- 8 с. (рукопись) – Петрозаводск-85. . – Доклад на Петрозаводской конференции в 1985 г. – Л. 1985. – 27 с. Петров В.М. Технология использования ресурсов . – Теория и практика обучения техническому творчеству. Тезисы докладов. Челябинск: УДНТП, 1988. – с. 55-56. Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач) /Г.С.Альтшуллер, Б.Л.Злотин, А.В.Зусман, В.И.Филатов. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989.- 381 с.



Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Информационный фонд ТРИЗ" в других словарях:

ТРИЗ педагогика педагогическая система, целью которой является воспитание творческой личности. Методологической основой для ТРИЗ педагогики является фантастический рассказ Г.С. Альтшуллера.Третье тысячелетие, в котором он описывает… … Википедия

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) разработана советским ученым Генрихом Альтшуллером … Википедия

ТРИЗ теория решения изобретательских задач, основанная Генрихом Сауловичем Альтшуллером и его коллегами в 1946 году, и впервые опубликованная в 1956 году это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество… … Википедия

ТРИЗ теория решения изобретательских задач, основанная Генрихом Сауловичем Альтшуллером и его коллегами в 1946 году, и впервые опубликованная в 1956 году это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество… … Википедия

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Это служебный список статей, созданный для координации работ по развитию темы. Данное предупреждение не устанавливается на информационные списки и глоссарии … Википедия

Книги

• Вводно-ознакомительный курс лекций классической теории решения изобретательских задач , Федотов Геннадий Николаевич, Шалаев Валентин Сергеевич. Гриф УМО, для ВПО. В пособии приведен краткий курс лекций ознакомительно-информационного характера, в которых рассматриваются основные аспекты теории решения изобретательских задач (ТРИЗ):…
• Вводно-ознакомительный курс лекций по классической теории решения изобретательских задач. Учебное пособие. Гриф УМО вузов РФ , Федотов Геннадий Николаевич, Шалаев Валентин Сергеевич. В пособии приведен краткий курс лекций ознакомительно-информационного характера, в которых рассматриваются основные аспекты теории решения изобретательских задач (ТРИЗ): алгоритм, стандарты,…

5. Вещественно-полевые ресурсы

Гасанов А. И.

Вспомним легенды древних греков о подвигах Геракла. В одной из них он пообещал царю Элиды Авгию очистить его огромные и сильно загрязненные конюшни, причем, сделать это собирался за один день. Выполнить эту работу вручную обычными способами было не по силам даже такому гиганту, как Геракл. Но он поступил по-изобретательски: нашел такие силы, которые помогли сдержать данное Авгию слово: разобрал стены конюшни и направил в них воды рек Алфея и Пенея, которые смыли все нечистоты, накопившиеся в конюшнях за долгие годы.

Как же охарактеризовать действия Геракла, a точнее тот прием, который он использовал для решения поставленной задачи? Сейчас мы сказали бы, что древнегреческий герой использовал мощный энергетический и вещественный ресурс, имевшийся в окружающей среде.

А вот пример отнюдь не из мифологии. Теплой водой в коровнике ополаскивают доильное оборудование. Водой горячее (40 °C) проводят санитарную обработку животных перед дойкой, а шестидесятиградусной - моют оборудование. Теплая и горячая вода поступает в коровник из котельной, работающей на жидком, твердом или газообразном топливе. От этой же котельной работает и агрегат для охлаждения парного молока. На охлаждение каждой тонны молока и нагрев воды расходуется почти 5 кг условного топлива. Но ведь парное молоко само имеет температуру 35 °C! Оказывается, теплоты парного молока вполне достаточно для приготовления не только теплой, но и горячей воды. Нужна лишь дополнительная специальная установка, которая и была разработана рядом институтов сельскохозяйственного машиностроения.

Если в примере с Гераклом использована энергия рек, т. е. ресурсы внешней среды, то в данном примере энергия для вспомогательных операций получена утилизацией теплоты самого главного продукта производства, который так или иначе все равно надо охлаждать. Теплота охлаждаемого молока как раз и есть ресурс для нагрева воды.

Мы уже не раз использовали термин «ресурс». Согласно толковому словарю, ресурс - это запас, накопление, возможности. Мы же далее будем понимать этот термин более широко: ресурс - это все, что без особых затрат может быть использовано во благо системы, для ее совершенствования.

Сам термин «вещественно-полевые ресурсы» впервые появился в тексте АРИЗ-85В. Однако очень скоро стало ясно, что понятие «вещественно-полевые ресурсы» (ВПР) - одно из фундаментальных понятий ТРИЗ, такое же, как уже знакомые нам противоречие, ИКР, веполь.

При решении задач по АРИЗ на этапе синтеза технического решения возникает необходимость в исходной модели задачи провести некоторые преобразования: ввести новые вещества и поля, либо изменить поля и вещества уже существующие в системе. Такие трансформации могут носить как физический характер (например, изменение агрегатного или фазового состояния веществ), так и быть изменениями характеристик пространственной структуры оперативной зоны объекта, в котором реализуется конфликт между его частями. Необходимые же преобразования в оперативной зоне по АРИЗ требуется совершить по отношению к некоторому икс-элементу, характер которого до поры, до времени неизвестен, а возможная его структура как раз и должна быть выявлена в процессе анализа задачи по шагам.

Анализ большого патентного материала, который, как и во всех других случаях, является основным исследовательским материалом в ТРИЗ, позволил разработать классификацию ВПР, существенно упрощающую работу с этим инструментом при решении изобретательских задач. Можно выделить следующие основные характеристики ресурсов: вид, количество, ценность, степень готовности к применению, источник.

По видам ресурсы можно разделить на энергетические, вещественные, пространственные, временные, функциональные, информационные, комбинированные.

К энергетическим ресурсам относятся все известные нам виды энергии и полей (электрические, электромагнитные, тепловые поля и т. д.), которые не подводятся к системе и не вырабатываются специально, а уже имеются в совершенствуемой системе или во внешней среде.

Приведем примеры:

Многие садоводы-любители для борьбы с вредителями пользуются опрыскивателем. Чаще всего в качестве энергетической установки при этом выступает сам человек, нагнетая давление в баллон с жидкостью. Точно так же поступает и автомобилист, накачивая шину колеса, хотя наверняка можно для этой цели приспособить и двигатель автомобиля.

Кстати, автомобиль, как источник разных, часто пока неиспользованных, видов энергии может быть объектом для поиска ВПР. Например, известно, что выхлопные газы выносят в атмосферу не только пары воды, диоксид углерода (углекислый газ) и некоторые вредные составляющие, но и неиспользованную тепловую и механическую энергию. Эту энергию можно заставить работать. Достаточно по специальным каналам направить выхлопные газы к турбинке и раскрутитъ ее до нескольких тысяч оборотов в минуту. Та, в свою очередь, приведет в действие небольшой воздушный компрессор, создающий дополнительное давление в воздухозаборнике, что и повысит мощность двигателя. Именно так и поступают при создании современных автомобилей с турбонаддувом.

Но выхлопные газы могут не только усиливать наддув двигателя, они способны подсушивать перевозимые грузы, перемешивать их. Могут они натянуть над автомобилем защитный тент, защитив и сам автомобиль и водителя от атмосферных осадков.

Под вещественными ресурсами будем понимать все материальные тела, которые есть в системе, надсистеме или внешней среде. Вот несколько примеров.

Для восстановления размеров деталей, например, изношенных венцов больших зубчатых колес экскаваторов, их помещают в специальную форму и с огромной силой сжимают нерабочие части венцов. Металл из этих частей выдавливается в зубцы, увеличивая их размеры. Затем лишний металл с контактных поверхностей зубчатых колес сошлифовывают. Практически также предложил поступать изобретатель Л. К. Нагорный при изготовлении составных прокатных валков: цилиндрическую гильзу надевают на ось с зазором, а затем ось сжимают с торцов, чтобы заполнить зазор. Вещественным ресурсом здесь является материал оси; изготовление валков значительно упрощается, поскольку не нужна точная обработка посадочных поверхностей (а.с. 833347).

Существенным для поиска вещественных ресурсов в системе является то, что вещества представляют собой многоуровневую иерархическую структуру, простирающуюся от элементарных частиц, через атомы, молекулы, их ассоциации, кристаллическую решетку к простейшим техновеществам (проволока, лист, шарик и т. д.), к объединению в ассоциации обработанных техновеществ, составляющих технические системы высокого уровня организации. Отсюда же ясно, что новое вещество в системе может быть получено как разрушением более крупной системы, например, разложением воды на молекулы водорода и кислорода, так и объединением уже существующих частиц более низкого уровня. При этом выгоднее разрушать «целые» частицы (молекулы, атомы), поскольку нецелые частицы (например, ионы) уже частично разрушены и сопротивляются дальнейшему разрушению. Достраивать же, наоборот, выгоднее нецелые частицы, стремящиеся к восстановлению

Под пространственными ресурсами будем понимать свободное пространство, «пустоту», которую можно использовать для изменения исходной системы или для повышения эффективности ее эксплуатации.

Во многих регионах мира, расположенных на берегах морей и океанов, возникают большие проблемы с питьевой водой. Воды рядом много, но использовать ее нельзя - она соленая! Необходимо не только создавать мощные опреснительные установки, но и строить большие хранилища для пресной воды. Швед К. Дункер предложил для хранения дождевой и питьевой воды использовать гигантские плавающие резервуары, представляющие собой не имеющие дна пластиковые контейнеры, нижний край которых с помощью грузил удерживается в вертикальном положении. Пресная вода (имеющая меньшую плотность) держится поверх соленой, не смешиваясь с ней. Чтобы избежать испарения пресной воды, предусматривается пластиковое же покрытие. Создание хранилищ такого объема на берегу было бы значительно сложнее и менее экономично.

Интересный пространственный ресурс нашли английские авиаторы. На взлетно-посадочной полосе, конструкцию которой запатентовали английские инженеры, готовят для взлета сразу несколько самолетов. Казалось бы, что это опасно. Однако разбегаться они будут по слегка искривленным (веерообразным) дорожкам длиной 600–900 м, а затем выходить на прямые участки и взлетать.

Ярким примером использования пространственного ресурса являются приемы перехода в другое измерение. В ряде стран уже широко практикуется не горизонтальное огородничество, а вертикальное, когда делянки с разными культурами в зависимости от степени развития растения размещают в вертикальной плоскости. При этом значительно облегчается уход за ними. Довольно близка к этому и идея использования крыш домов для устройства теплиц: и солнца, и воздуха - в достатке.

Мы часто говорим, что живем в пространстве и времени. Логично предположить, что помимо пространственных ресурсов, должны существовать и временные ресурсы. Что же можно к ним отнести? Это, во-первых, время до начала некоторого главного производственного процесса, и, во-вторых, промежутки между отдельными этапами производственного процесса. И те, и другие временные отрезки могут быть использованы для улучшения основного функционирования системы.

Пример на использование временного ресурса: если совместить процесс прокатки рельсов с их закалкой, то можно резко сократить расходы теплоты на повторный нагрев металла, необходимый для закалки.

Еще пример из другой отрасли.

Создан универсальный автомобильный разгрузчик. Он может многое: загружать семенами разные посевные агрегаты, смешивать удобрения, обслуживать картофелесажалки и, что особенно важно для сельского хозяйства, не имеет сезонных простоев. Летом разгрузчик используют на технологических операциях, а зимой - для вывоза сыпучих грузов.

Последний пример характеризует рациональный подход к проектированию техники, позволяющий ликвидировать ее простои за счет увеличения выполняемых ею функций.

Функциональные ресурсы. Это, по-видимому, возможность использовать известную функцию объекта по иному назначению, либо выявление новой функции в системе. Сюда же можно отнести и возможность системы выполнять по совместительству дополнительные функции после некоторых изменений. Приведем примеры таких ресурсов.

Для борьбы со сливной стружкой используют самые разнообразные способы - от стружколомающих канавок на резцах до механизмов мелкого трясения деталей станка. А вот изобретатели из Нижегородского технического университета предложили дробить стружку струей уже работающей в станке охлаждающей жидкости, создавая в ней импульсы давления с частотой в несколько десятков герц и давлением 5–15 МПа (а.с. 986600).

Но, как выясняется, этим не ограничиваются «изобретательские» возможности охлаждающей жидкости. Оказалось, что с легкой руки изобретателя Э. К. Асташенко она может сигнализировать и о поломке режущего инструмента (а. с. 776760). Струя, если инструмент сломался, стекает в небольшой резервуар на коромысле и, переполняя его, как чашу весов, другим концом коромысла выключает станок.

Перейдем к рассмотрению информационных ресурсов. Совершенно очевидно, что потребность в информационных ресурсах обычно возникает в задачах на разделение, обнаружение, измерение. Поэтому информационные ресурсы - это данные о параметрах вещества, полей, изменения свойств или параметров объекта. При этом, чем больше мы обнаружим отличий одного вещества от другого, тем эффективнее может оказаться их разделение. Вещества различают по разным параметрам: размерам, твердости, отражательной и преломляющей способности света, по магнитным, электрическим, химическим, биологическим и другим свойствам. Если различия в параметрах малы, то их усиливают, подвергая вещества воздействиям, при которых отличия увеличиваются.

Рассмотрим ряд решений, использующих информационные ресурсы.

Созрел ли арбуз? Эта задача имеет народнохозяйственное значение: не имея надежных приборов и методов, приходится «на авось» перевозить многие тонны ненужного покупателю груза. Однако, специалисты провели серию опытов и выявили, что имеется четкая связь: чем тверже корка, тем арбуз более зрелый. Дело за малым - сконструировать надежный и компактный прибор, удобный для работы на бахче. Для определения твердости металлов такие приборы давно существуют - в поверхность металла с определенной силой вдавливают шарик и затем измеряют диаметр отпечатка, характеризующий твердость. Вряд ли это будет удобно для нашей задачи. А нет ли у арбуза какого-либо другого свойства, позволяющего проще решить задачу? Оказывается есть! В. В. Чаленко и Н. Е. Руденко из научно-исследовательского института орошаемого овощеводства и бахчеводства предложили судить о степени зрелости арбуза по его электросопротивлению.

Также по различию свойств материалов, а точнее, по спектру издаваемых звуков, предложено определять правильность загрузки измельчаемых компонентов в мельницу (а. с. 400365). А вот новый способ диагностики ишемической болезни сердца использует разную степень поглощения ультразвука эритроцитами крови у больных и здоровых людей (а. с. 1126288).

Еще один интересный пример: по информации о параметрах стали, оцененных еще при выплавке с помощью математической обработки на ЭВМ, делают прогноз качества прокатанного из нее металлического листа.

До сих пор мы рассматривали только одиночные ресурсы. Однако, как и простые приемы решения изобретательских задач имеют тенденцию к объединению, так и ресурсы стремятся комбинироваться.

Идея выращивания корма непосредственно в животноводческих помещениях очень привлекательна и находит много поклонников. И. С. Крашаков предложил животноводческую ферму, связанную системой вентиляции с теплицей для выращивания зеленого корма, снабдить камерой для биологической обработки навоза. В этом случае навоз можно использовать и в качестве удобрения, и для дополнительного обогрева помещения теплотой, выделяющейся при его переработке. Биогаз, Вырабатывающийся при этом вырабатывающийся при этом, может быть использован как в двигательных установках, так и для освещения.

В Гипроцветмете разработана установка для комплексной очистки сточных вод от органических веществ, масел, шламов и различных взвесей. В этой установке стоки сначала превращают в газо-водяную пену, а затем сжигают. При этом теплоту отходящих газов используют при подготовке стоков и при очистке, что значительно снижает энергоемкость процессов.

Теперь рассмотрим основные характеристики ВПР. Как уже отмечалось выше, их различают:

По виду: вещественные, энергетические, информационные, пространственные, временные, функциональные, комбинированные;

Количеству: неограниченные, достаточные, недостаточные;

Ценности для системы-источника: вредные, нейтральные, полезные;

Степени готовности к применению: готовые к применению, требующие модификации или разрушения (производные) путем использования различных физических, химических и геометрических эффектов;

Источникам, откуда ресурс может быть получен: из самой системы и ее подсистем; из надсистемы и соседних систем; из внешней среды; из «чужих» систем.

Рассматривая ресурсы, целесообразно особо выделить такой из них, как пустота. Пустота в зависимости от условий задачи может приобретать свойства как пространства, так и вещества. Ценность этого ресурса заключается в том, что он часто имеется в неограниченном количестве, предельно дешев, легко «смешивается» с веществами, образуя полые, пористые, ячеистые структуры, изменяя при этом свойства смесей в очень широких пределах. Пустота позволяет легко менять физические, адгезионные и адсорбционные, электрические и магнитные свойства материалов и т. д.

Пустота - не обязательно вакуум. Если вещество твердое, пустота в нем может быть заполнена жидкостью, газом; в жидкостях она обычно находится в виде пузырей газа (пара).

В технике одним из первых ресурсосберегающих мероприятий явилось применение фасонных, трубчатых, коробчатых и подобных им конструкций. Использование в них пустоты позволило достичь большой экономии материала без существенных потерь прочности, разработать разнообразные легкие многослойные и ячеистые материалы.

Пустота внедряется даже в конструкциях, где нужна, казалось бы, особая прочность и массивность.

Изобретатель О. В. Соловьев предложил сделать полыми такие высоконагруженные детали, как шарики и ролики подшипников, их кольца и сепараторы, детали зубчатого зацепления, шестерни, колеса, червяки, элементы крепежных соединений - болты, гайки, винты и др. Свою статью в № 4 за 1989 г. «Изобретатель и рационализатор» он назвал: «Достоинства пустоты». В чем же эти достоинства?

Дело в том, что формы контактирующих поверхностей небезупречны и их не удается улучшить в результате обработки. Это сказывается на долговечности изделий: из-за повышенных нерасчетных контактных напряжений происходит разрушение металла в виде выкрашивания либо повышенного износа, что увеличивает первоначальный (монтажный) зазор в контакте. А поскольку все рассматриваемые детали обычно массивны, возникают дополнительные ударные или вибрационные нагрузки, которые усиливают разрушение, как самой зоны контакта, так и всей машины в целом.

Введение же пустоты (изготовление элементов детали полыми) не только уменьшает массивность детали, но и придает ей свойство податливости, упругости и динамичности. Меняются формы и размеры контактирующих поверхностей. Зубцы теперь контактируют не по отдельным точкам или линиям, что имеет место в монолитных конструкциях, а по отдельным или слитным площадкам. Резко снижаются удельные напряжения в металле, существенно повышается контактная выносливость, износостойкость. Динамизация системы приводит к реализации принципа перехода в другое измерение: после того, как все-таки «сработаются» поверхностные слои металла на рабочих поверхностях, они приобретают такой взаимный контакт, который невозможно получить сейчас никакими механическими способами обработки. Интенсивность износа падает до минимального значения.

До сих пор мы рассматривали макропустоту. Но пустота может быть ресурсом и на микроуровне. Например, для кристаллической решетки это пространство между узлами, в которых находятся атомы вещества. В этот промежуток могут быть внедрены атомы другого вещества. На этом основаны многие виды технологий, такие как легирование металлов и сплавов другими металлами или упрочнение отдельных, например, поверхностных слоев деталей и конструкций (борирование, нитрирование, науглероживание сталей и т. д.). Таким способом можно в широких пределах менять свойства материалов.

Комбинируясь с другими веществами, пустота может образовывать комплексные вещества, приобретающие при этом новые свойства и возможности применения. Остановимся поэтому на некоторых из них.

С пеной связано множество легенд. В мифах древних греков рассказывается, как из морской пены родилась богиня любви и красоты Афродита. Вряд ли такой способ рождения богини был случаен. Древние греки предвосхитили много современных научных гипотез, научных истин. Так, в наше время бытует точка зрения, что пена сыграла определенную роль в возникновении жизни на Земле (Джон Бернал, академик А. И. Опарин).

В соответствии с ней, на поверхности мирового океана, под действием солнечных лучей в пене возникли и накопились органические соединения, давшие начало простейшим формам живого вещества, живой материи.

И в современной жизни практически нет такой сферы человеческой деятельности, в которой не нашлось бы применение пены: от космической техники до очистки отходов производства и сточных вод; а есть целые отрасли промышленности, в основе которых имеют место различного рода процессы, связанные с пенообразованием. Этим и объясняется исключительный интерес к теории и практике создания и использования пены.

Рассмотрим примеры ее применения.

В декабре 1968 г. в гавани города Эль-Кувейта затопило судно с большим числом овец на борту. Для подъема судна, с учетом сложившихся условий, необходимо было полгода. За это время трупы овец вызвали бы заражение воды в гавани и в городе, могла возникнуть эпидемия.

Выход из положения предложил датчанин К. Кройер. По его совету изготовили срочно и закачали внутрь судна 200 т полистирольных крупинок, состоящих на 98 % из воздуха. Пена вытеснила воду, закупорила мелкие отверстия, судно благополучно всплыло на поверхность. Что интересно в этом решении?

Идеально, чтобы судно само всплыло. Для этого есть практически только один ресурс - его внутренний объем. Но он заполнен водой. Нужно вещество, которое создало бы подъемную силу, причем вещество легкое. Конечно, лучшими могут быть вакуум или воздух. Создание вакуума в земных условиях всегда требует затрат энергии, а воздух - это неограниченный ресурс. Тем не менее, воздух сам по себе невозможно применить: закачиваемый, он тут же будет уходить через отверстия. Таким образом, должен быть воздух, т. к. он по всему нам подходит лучшим образом, и должен быть не воздух, т. к. он не удерживается внутри корпуса судна. Нужен видоизмененный воздух, нужна пена.

С давних времен человеком замечено, что для теплоизоляции хороша пустота в виде прослойки воздуха. В наших квартирах, кстати, этот принцип реализован в виде двойного и даже тройного остекления окон. Но всегда ли воздушная прослойка является наилучшим решением? Если немного поразмыслить о природе теплопередачи, то окажется, что этот принцип можно улучшить. Дело же здесь в том, что часть тепла переносится за счет конвекции, то есть всплывания теплого воздуха как более легкого, отсюда вывод: надо это всплывание прервать. Вот пена как раз это и делает, оказываясь лучшим исполнителем роли теплоизолятора.

Похожая ситуация и в случае со звукоизоляцией. Каждая стеночка вещества, образующего оболочку пены, многократно отражает звуковую волну, поглощает и превращает в тепло ее энергию, не позволяя вырваться наружу звуку. До сих пор мы рассматривали комбинированное вещество в виде пены. Чем оно было характерно? А тем, что пустота в ней образует замкнутые полости. Рассмотрим твердые пены и зададимся вопросом: а что будет, если вместо замкнутых полостей возникнут сквозные каналы; не будет ли такое вещество обладать какими-либо интересными свойствами? И действительно, такое вещество не только возможно, но и окружает нас повсюду. Это так называемые капиллярно-пористые материалы (КПМ). Простейшими примерами такого вещества является промокательная бумага, резиновая губка.

Но чтобы КПМ выполняла свое назначение, а в данных примерах речь идет о способности интенсивно впитывать жидкости, она должна иметь как можно более тонкие каналы-капилляры, только в этом случае поверхностное натяжение жидкости позволит ей самопроизвольно втягиваться в эти каналы.

Способность КПМ «захватывать» вещества может быть использована для соединения объектов. Предположим, к слитку надо прикрепить пластину с маркировкой. Для этого пластину, одна сторона которой пористая, кладут на дно платформы. После затвердевания металла пластина надежно скрепится со слитком.

Возникает вопрос, где и в какой последовательности следует вести поиск, а затем и рассмотрение ресурсов? В ТРИЗ принят следующий порядок, позволяющий получить результат при минимальном расходе ВПР:

ВПР инструмента;

ВПР внешней среды;

Побочные ВПР;

ВПР изделия, если нет запрета на его изменение.

В этом последнем случае надо иметь в виду, что, как правило, изделие - неизменяемый элемент. Исключения возникают тогда, когда изделие может:

Изменяться само;

Допускать расходование какой-то части, когда его в целом неограниченно много;

Допускать переход в надсистему;

Допускать использование микроуровневых структур;

Допускать соединение с «ничем», т. е. c пустотой;

Допускать изменение на время.

Внутри каждой из перечисленных выше групп источников ВПР наиболее целесообразно пользоваться и следующими достаточно очевидными рекомендациями: сначала надо рассмотреть возможность использования простых ресурсов, а если же это невозможно, то перейти к производным от простых ресурсов и, наконец, к комплексным.

С другой стороны эффективнее всего использовать ресурсы, имеющиеся в неограниченном количестве. Как правило, это ресурсы внешней среды. К ним можно отнести воздух, воду, их температуру, фоновые поля Земли (гравитационное, магнитное и т. д.). Если таковых ресурсов нет, то рассматриваются ресурсы, имеющиеся в достаточном, либо ограниченном количестве.

Важнейшим принципом ТРИЗ становится использование в качестве ВПР природных источников энергии и отходов производства других технических систем (энергетических и вещественных). В настоящее время среди проблем, порожденных научно-технической революцией, есть одна особо тревожная - это возможность существенного повреждения и даже гибели биосферы Земли в результате все возрастающих техногенных воздействий. И, во-вторых, не менее важная проблема - истощение не возобновляемых природных ресурсов. Обе проблемы между собой чрезвычайно тесно связаны. Использование топлива, изымаемого из глубин Земли, в силу законов термодинамики таково, что на каждый киловатт-час полезной энергии, полученной при его сжигании в любой стационарной и транспортной энергоустановке, в окружающей среде бесполезно рассеивается приблизительно 2,5 квт. ч. Сжигается энергия, накопленная Солнцем в недрах Земли за миллиарды лет биологической жизни. Суммируясь с солнечной радиацией она как раз и приводит к повышению температуры атмосферы, к чему природные структуры биосферы Земли не приспособлены. Опасность нарушения их стабильности становится все более реальной. В этих условиях основные надежды связываются с так называемыми безотходными и малоотходными технологиями. Однако, хотя успехи здесь, казалось бы, немалые (водооборотные системы, газоочистные устройства, утилизация отходов и пр.), полностью безотходные технологии - это лишь идеал, к которому следует стремиться. Но идеалы, как правило, недостижимы. По-видимому, создание такого идеала само потребует огромных энергетических затрат, и нет гарантии, что на пути к нему человечество не достигнет грани, за которой - пропасть.

Скажем, автомобили на водородном топливе не загрязняют атмосферу там, где они используются. Однако производство водорода требует расходов энергии в количествах, при которых общее отрицательное воздействие на среду может быть даже большим, чем при обычных двигателях.

Таким образом, малоотходные технологии нельзя считать панацеей от антропогенного загрязнения биосферы, т. к., к сожалению, далеко не все достижения научно-технической революции удовлетворяют требованиям экологии. Нужно что-то иное. Нужно сформировать новый, экологический образ жизни и мышления, когда общественные процессы, и в первую очередь, научно-технический прогресс должны осуществляться только с учетом экологического правила, согласно которому повреждение природной среды за счет техногенных воздействий недопустимо, какой бы высокой ни была техническая и экологическая эффективность объектов, породивших эти воздействия. Надо обеспечить рождение новых товаров и продуктов, менее ресурсоемких и более безвредных для окружающей среды, но в то же время удовлетворяющих возрастающие духовные потребности развивающегося человечества.

Наиболее рациональным в этой части является пример самой природы, кругооборот веществ, в котором миллионы лет обеспечивалась стабильность биосферы. Человек, либо должен вписаться с созданной им техносферой в этот круговорот, что вряд ли реально, либо создать свою собственную систему циркуляции веществ и энергии, не только хорошо притертую к природной, но и имеющую механизмы утилизации или сброса излишков энергии.

Поэтому, для начала нужна специальная система учета, мобилизации, переработки отходов производства. Уже на стадии проектирования технологических процессов необходимо проектировать не нейтрализацию отходов, на что требуются и дополнительные вещества, и энергия, а получение из них дополнительных потребительских продуктов. Именно такой подход делает использование отходов производства одним из важнейших ресурсов.

Приведем несколько примеров.

Можно улучшить качество бетона, если (а. с. 1047864) добавить в него отходы виноделия, или (а. с. 897744) несколько тысячных процента кормовой патоки. Вообще для улучшения качества бетона стали достаточно широко применяться отходы разных производств. Например, в НИИ бетона и железобетона предложено использовать отходы алюминиевого производства в качестве добавки к бетонной смеси из портландцемента. Повышается морозостойкость смеси (а.с. 1152944).

Эффективно применение отходов многих производств и для создания новых строительных материалов. Так, в ЦНИИ промышленных зданий и сооружений (Москва) сделали прочный и морозостойкий силикатный кирпич, на 94 % состоящий из отходов производства, 84 % - отходы обогащения фосфоритов, 10 % - молотый топливный шлак и фосфогипс и лишь 6 % известь.

На железнодорожном транспорте в последнее десятилетие образовались большие запасы железобетонных шпал старых типов, непригодных для повторной укладки в путь. Типичный отход производства. Так вот, предложено использовать их для создания ряжевых подпорных стенок для удержания откосов насыпей земляного полотна от обрушения. Такая конструкция имеет ряд существенных достоинств: хороший водоотвод, высокую производительность при монтаже, устойчивость к атмосферным воздействиям, низкую стоимость.

Найти применение для отслуживших свой срок автомобильных шин - серьезная проблема для стран с развитой автомобилизацией. Поистине огромное количество шин выходит из строя. В самом деле, где можно использовать износившиеся автомобильные покрышки? Предприятия, занимающиеся сбором вторичного сырья в нашей стране, берут их неохотно: регенерировать трудно или попросту нельзя, измельчать в крошку при наличии металлического корда не всегда умеем. И потому по всей нашей стране горят коптящие костры. Расточительно? Весьма.

Над проблемой их рационального использования думают многие инженеры, не умеющие равнодушно проходить мимо валяющегося добра. И находят интересные решения. Так, специалисты Волгоградгидростроя предложили использовать изношенные покрышки для защиты берегов Волги от размывания. Скрепленные между собой они образуют на береговом откосе гибкие ковры, гасящие набегающую волну и способствующие образованию песчаных наносов. Если же покрышки соединить между собой болтами и гайками, перейти к объемным конструкциям, то можно использовать их в качестве строительных блоков для стен гаражей, складов, мастерских. Так и поступили инженеры в Англии, Канаде и США. А вот в Болгарии научились перерабатывать покрышки в кровельный материал, напоминающий черепицу, но более легкий и прочный, более устойчивый к непогоде. Причем, новый материал может использоваться и для декоративной облицовки стен.

Такое многообразие определяется большим перечнем свойств, заложенных в геометрии и материале старой покрышки. Она упруга, кругла, пуста и потому весит меньше кирпича и железобетона. В то же время прочна и стойка к атмосферным воздействиям.

Дополнив этот перечень и включив воображение, каждый может попытаться найти еще много полезных и эффективных применений такого, казалось бы, малополезного отхода.

Не меньшей проблемой является утилизация и бой стеклянной тары, тех самых стекляшек, которые зачастую являются причиной прокола велосипедных, мотоциклетных и даже автомобильных (нет, не изношенных, а вполне годных) шин. Хорошо известно, что стекло может сохранять неизменными свои свойства тысячелетиями. Если его не утилизировать, то за относительно короткий срок битое стекло может стать кошмаром человечества. Правда, стекло легко расплавить и заново сформировать из него нужный продукт, будь это оконный лист или молочная бутылка. Надо его только собрать да потратить определенное количество энергии.

Но можно поступить опять же по-другому. Перед автодорожниками постоянно стоит задача повышения качества дорог, их долговечность. Вот какую несложную технологию переработки бытового стекла предложил сотрудник СоюздорНИИ А. Сурманян. Стекло перемалывается в порошок. Затем к нему добавляется некоторое количество песка и клея. Эту смесь наносят на подложку из бумаги и укладывают на свежий бетон, бумагой вверх, приглаживают и оставляют до полного затвердения. Когда по этому участку дороги пойдут машины, они быстро сотрут шинами бумажную подложку. Стеклянно-песочная крышка обладает большой твердостью, и дорога прослужит на несколько лет дольше обычного. Кроме того, шероховатая поверхность обеспечивает лучшее сцепление колес с дорогой, а значит, повышает безопасность движения и расходы топлива.

Отходы производства могут образовывать и комплексы с другими ресурсами: пространством, энергией, веществами. По-видимому, всякий комплекс сильнее одиночного ресурса, т. к. обладает большим разнообразием свойств. Это же относится и к комплексам с отходами.

Еще в 1968 г. изобретатель Н. И. Самарин начал первые опыты по созданию огородов… на воде. На небольших плотиках, свесив корешки прямо в воду, растут у него огурцы, помидоры, зеленый лук… Какие же преимущества имеет водный огород по сравнению с традиционным? Изобретатель подсчитал, что сегодня в пруды, где разводят рыбу, вносят до сотен центнеров органических и минеральных веществ на гектар поверхности водоема. Рыбы потребляют не более 60 % этого «бульона», остальное лишь загрязняет воду. Если же на понтонах специальной конструкции разместить лотки, наполненные смесью перегноя с донным илом из тех же прудов (вещественный ресурс), то на том же пруду (пространственный и функциональный ресурсы) можно дополнительно выращивать хороший урожай овощей. Вода прудов служит одновременно и своеобразным аккумулятором тепла (энергетический ресурс), значит, овощи зреют, как в парнике, и даже в условиях средней полосы можно выращивать по два урожая в сезон! Лучше живется и самой рыбе. Как показывают замеры, рыбья молодь набирает в таких прудах на 10–12 % больше веса - ведь корни растений эффективно очищают воду. И, наконец, для облегчения поиска ресурсов можно воспользоваться следующим алгоритмом.

Алгоритм поиска ресурсов

Как же все-таки практически использовать ВПР при решении технических задач?

Наиболее простым представляется построение, например, двумерной таблицы, в которой по горизонтали и вертикали рассматривают одни и те же ресурсы, например: инструменты, побочные изделия, внешнюю среду.

В таблицу следует включить все ВПР и отдельной строкой - пустоту.

Такая таблица позволит просмотреть последовательно не только простые ВПР, но и их комбинации, по крайней мере, парные. Иногда на этом этапе могут возникнуть и более комплексные системы из ВПР: тройные и более высоких порядков.

Рассмотрим такую задачу.

Пленочное гидрозащитное покрытие котлована нужно защитить от воздействия солнечных лучей, иначе оно быстро разрушится. Для этого его можно покрыть слоем грунта, который выравнивают бульдозером. Бульдозер хорошо разравнивает грунт, но во время передвижения часто рвет гидрозащитную пленку. Как быть?

Вепольная модель этой задачи строится по типу полного веполя с вредным взаимодействием между веществами:



где В1 - пленка (изделие);

В2 - бульдозер (инструмент);

П - механическое поле.

По стандарту 1.2.1. между В1 и В2 следует ввести вещество В3, желательно даровое или достаточно дешевое:

Необходимо найти вещество B3, причем твердое, прочное, способное выдержать нагрузки от гусениц бульдозера.

Попробуем оценить имеющиеся ВПР:

Инструмент: бульдозер, его оборудование;

Изделие: сама пленка, ее толщина, другие размеры, прочность;

Побочные: отходы производства (пульпа, состоящая из воды и твердых частиц);

Внешняя среда: воздух, вода, грунт, магнитное поле Земли, гравитационное поле, температурное поле среды;

Проведем предварительный анализ этих ВПР, чтобы уменьшить размерность будущей двумерной таблицы.

По результатам анализа можно исключить из рассмотрения:

Бульдозер, так как вряд ли целесообразно изменять стандартную машину, имеющую универсальное назначение;

Магнитное поле Земли;

Саму пленку, так как она не обладает требуемой прочностью, а сделать ее многослойной, по-видимому, невозможно.

Теперь построим таблицу, в которой укажем все оставшиеся ресурсы.

Комбинации ВПР



Таблица симметрична, поэтому достаточно рассмотреть только верхний треугольник. Знаком «плюс» будем обозначать разумные сочетания ВПР, позволяющие получить вещество с требуемыми характеристиками.

Анализ ВПР четко приводит нас к мысли о необходимости создания твердого вещества из воды, либо из смеси воды с твердыми частицами (или из влажных твердых частиц - грунта) с помощью низких температур в зимний период.

И действительно, дождавшись зимы, можно залить котлован водой или даже пульпой, а по получившемуся поверх пленки льду разровнять бульдозером слой грунта. Весной лед растает, и грунт окажется на пленке.

Кроме того, с помощью таблицы можно получить и другой вариант:

грунт формируют в опалубке, увлажняют, замораживают и в таком виде укладывают поверх пленки.

Как видим, анализ ВПР позволяет находить неплохие, а главное - легко внедряемые решения технических задач.

Выше мы рассмотрели вещественно-полевые ресурсы, необходимые для образования технической системы, дали их классификацию и порядок выявления и применения. Однако для успешного решения задач изобретатель должен обладать рядом других, внутренних по отношению к своей личности ресурсов. Это, во-первых, человеческие качества, которые мы называем качествами творческой личности и о которых речь пойдет несколько позже. Важнейшим ресурсом также является и профессиональная подготовка инженера, тот багаж профессиональных и естественнонаучных знаний, приобретаемых в вузе и составляющих его инженерную эрудицию.

Мир «физичен». Техника изменяется не только в соответствии с законами своего развития (ЗРТС), но ее функционирование осуществляется в соответствии с законами физики, химии, биологии и т. д. Именно поэтому при анализе решаемой задачи важно максимально глубоко вскрыть причину конфликта в изучаемой системе. Как раз на этом пути и могут быть получены наиболее эффективные, говоря языком ТРИЗ, наиболее идеальные решения. Опыт преподавания в вузах и общения со студентами свидетельствует, что у студентов, а зачастую и у преподавателей естественнонаучного цикла отсутствуют достаточные представления о применимости соответствующих знаний в практике проектной деятельности инженера.

В действительности же эти знания не только вырабатывают научное мировоззрение специалиста, что, безусловно, важно, но и являются прямым инструментом преобразования техносферы. На практике эти инструменты реализуются в виде применения их при разработке новых технических систем физических, химических, геометрических и других эффектов и явлений. Изучению этих инструментов будет посвящена одна из рассматриваемых в дальнейшем тем.

В заключение этой темы рассмотрим остроумный пример решения проблемы только за счет внутренних (ближних) ресурсов.

Условия проблемы формулируются так. Для орошения земель в Австралии и Южной Америке нужна пресная вода. Предлагается для ее получения использовать айсберги Антарктиды, транспортируемые в нужное место. Есть много предложений по использованию для этой цели специальных судов-буксиров. Однако сформулируем задачу: айсберг сам перемещается в место его использования. Зададимся вопросом, откуда взять необходимую для перемещения айсберга 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 не реализованное решение. Пресная талая вода айсберга легче, чем соленая вода океана. Поэтому она будет подниматься вверх, обтекая айсберг. Если кормовую подводную часть айсберга стесать под углом, то талая вода будет подниматься вдоль наклонной плоскости и выходить на поверхность позади айсберга, сообщая ему при этом некоторое количество движения. Как только айсберг начнет двигаться вперед, талая вода из-под всей нижней поверхности потечет к корме, усиливая этот эффект и удлиняя и углубляя выемку в кормовой части, создающую направленную тягу.

С.12 Ресурсы Информацию, необходимую для разработки руководств, следует выбирать из проектной документации на систему ABC, получать от разработчиков программных средств и отбирать по результатам опытной эксплуатации данной системы.Разработчикам документации необходимы

Из книги Фактор четыре. Затрат - половина, отдача - двойная автора Вайцзеккер Эрнст Ульрих фон

1.14. Воспроизводимые ресурсы в холодном климате Нильс Мейер и др. (1993) считают, что если скандинавские страны сократят выбросы СО, на 95 %, они тем самым внесут весомый вклад в стабилизацию климата на Земле. По их мнению, устойчивое развитие энергетики должно опираться на

Из книги Бронетанковая техника армий капиталистических государств автора Нерсесян Михаил Григорьевич
Из книги Что нас ждет, когда закончится нефть, изменится климат, и разразятся другие катастрофы автора Кунстлер Джеймс Говард

ПОЛЕВЫЕ САМОХОДНЫЕ УСТАНОВКИ Самоходная установка на шасси танка «Центурион»139,7-мм самоходная гаубица-пушка впервые демонстрировалась в 1959 г. Она предназначается для артиллерийской поддержки танковых частей.В конструкции новой САУ использованы корпус, двигатель,

Из книги Автомобили Советской Армии 1946-1991 автора Кочнев Евгений Дмитриевич

ПОЛЕВЫЕ САМОХОДНЫЕ УСТАНОВКИ Самоходная 105-мм гаубица изготовлена на базе легкого танка АМХ. Орудие образца 1950 г., снабженное дульным тормозом, установлено в открытом сверху боевом отделении, расположенном в кормовой части корпуса.Толщина лобовой брони корпуса и боевого

Из книги История мусора. автора Сильги Катрин де

ПОЛЕВЫЕ САМОХОДНЫЕ УСТАНОВКИ 75-мм самоходная пушка IKV 102.Самоходная короткоствольная пушка (рис. 123), изготовлена в 1952 г. на легком гусеничном шасси. Боевой вес ее 8 т, экипаж четыре человека. Орудие установлено в лобовом листе открытого сверху боевого отделения, занимающего

Из книги Электронные самоделки автора Кашкаров А. П.
Из книги Что нас ждет, когда закончится нефть, изменится климат и разразятся другие катастрофы XXI века автора Кунстлер Джеймс Говард

Полевые ремонтные мастерские ВАРЭМ-3Д – облегченная войсковая автомобильная ремонтно-эксплуатационная мастерская на шасси ЗИЛ-157 для обслуживания и ремонта автотехники в полевых условиях. Первоначально ее оборудование размещалось в каркасно-металлических фургонах

Из книги Информационная безопасность. Курс лекций автора Артемов А. В.

Полевые ремонтные мастерские МРХТО-53 – специализированная полевая мастерская на шасси ЗИЛ-130-76 или ЗИЛ-130-80. Принята на вооружение в июне 1981 года. Выпускалась на 111 заводе в Брянске. Размещалась в типовом кузове-фургоне К-66У2 грузоподъемностью 3,2 т с боковыми и верхними

Из книги автора

Полевые ремонтные мастерские К необъятному семейству всевозможных средств обслуживания и ремонта в полевых условиях различных видов автомобильной, бронетанковой и инженерной техники, их агрегатов и вооружения относились многочисленные автономные универсальные и

Из книги автора

Полевые ремонтные мастерские В течение неполных десяти лет изготовления автомобиля КамАЗ-4310 на его шасси с кузовами К-4310 и КМ-4310 был создан обширный набор всевозможных средств технического обслуживания и ремонта в полевых условиях, которые объединялись в комплекты

Из книги автора

РЕСУРСЫ ДЛЯ ОБЩЕСТВ, ИЩУЩИХ ВЫХОД ИЗ БЕДНОСТИ Если в зажиточных странах все рьяно предаются расточительству, в бедных, напротив, сбор и переработка отходов позволяют бороться с безработицей и нищетой. На выброшенных вещах и материалах строят свое благосостояние десятки

Из книги автора

Литература и интернет-ресурсы 1. Иванов В. И., Аксенов А. И., Юшин А. М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1989.2. Юшин А. М. Оптоэлектронные приборы и их зарубежные аналоги. Справочник. - М.: РадиоСофт, 2003 (в 5-ти томах).3. Транзисторы

Из книги автора
Из книги автора

Вопрос 1. Информационные ресурсы и конфиденциальность информации В соответствии с действующим Федеральным законом «Об информации, информатизации и защите информации» информационные ресурсы предприятия, организации, учреждения, банка, компании и других

Напечатать