Использовать АРИЗ для разработки (создания) холодильного костюма для горноспасателй, занимающихся спасением людей, оставшихся в шахтах при подземных пожарах (ситуация рассмотрена Альтшуллером в работе [19, с.105].
Описание ситуации. Подземные пожары сопровождаются выделениями газа – окси углерода, поэтому горноспасатели вынуждены применять кислородные аппараты. Работают эти аппараты по замкнутой схеме: кислород под давлением в баллонах, постепенно подается в дыхательный мешок, а оттуда – в маску. Выдыхаемые газы очищаются в специальном патроне и снова направляются в дыхательный мешок, где смешиваются с свежим кислородом и т.д. Такая система значительно экономнее открытой, при которой выдох производится наружу (как в аквалангах).
Масса кислородного аппарата – 12 кг. Он не защищает от высокой температуры. Воздух в горящих горных выработках прогревается до 100 о С и выше. Задача – обеспечить одновременно защиту от тепла и обеспечить жизнеспособность человека в течении не менее 2 часов при температуре ~ 100 оС.
Дополнительные данные. При тяжелой физической работе организм человека выделяет около 400 ккал тепла в час. Отвести это тепло некуда – температура окружающей среды выше температуры тела человека.
Кроме того, извне дополнительно поступает мощный поток тепла – при температуре 100 С около 300 ккал в час.
Таким образом, за 1 час поступление тепла – 700 ккал, за два часа необходимо отвести 1400 ккал.
Расчет массы холодильного костюма. По нормам, гороноспасателя можно нагрузить не более 28 кг, иначе он не сможет работать. Из 28 кг на долю кислородного аппарата приходится 12 кг, на долю инструментов – 7 кг. Масса холодильного устройства 28-12-7=9 кг. Холодильное устройство – холодильный аппарат+хладоагент. На долю холодильного устройства приходится слишком мало допустимой массы, даже если всю допустимую массу использовать для хладоагента. Хладоагенты – сухой лед, фреон, сжиженные газы. Расчеты показали, что ни одно холодильное вещество не укладывается в жесткие весовые рамки.
Применение алгоритма решения изобретательских задач для разработки костюма для горноспасателей
Логические операции |
Ход размышлений при решении задачи |
АНАЛИТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ |
|
Шаг 1. Поставить задачу в общем виде |
Создать холодильный аппарат |
Шаг 2. Представить себе идеальный конечный результат |
Холодильный аппарат массой меньше 9 кг, обладающий максимальной холодильной мощностью (способной отсвободить не менее 700 ккал тепла в час). |
Шаг 3. Что этому мешает? |
Очень большая масса необходимого хладоагента |
Шаг 4. Почему мешает? В чем причина? |
Масса аппарата ограничена. Из 28 кг допустимой для горноспасателей нагрузки на долю холодильного аппарата приходится только 9 кг. |
Шаг 5. Как можно устранить причину? |
Причина будет устранена, если на долю холодильного аппарата будет приходиться не 9 кг, а значительно больше 15 или 20 кг. |
Вывод: необходимо снизить массу кислородного аппарата и инструментов |
|
ОПЕРАТИВНАЯ СТАДИЯ |
|
Шаг 1. Проверить возможность внесения изменений в сам объект, в частности возможность его разделения. |
Объектом теперь является кислородный аппарат и инструменты, массу которых надо уменьшить. Чрезвычайно затруднительный путь, так как кислородный аппарат и инструменты совершенствовались годами. На данном этапе развития техники существенно уменьшить их массу невозможно. Рассматривалась альтернатива – подавать кислород для дыхания по шлангам. Идея отклонена, так как резко снижается подвижность горноспасателя. |
Шаг 2. Проверить возможность изменений в среде. |
Внешняя среда – шахтный воздух. Шахтный воздух во время пожара очистить невозможно. Рассматривалась альтернатива – подача азота в большом количестве в зону горения, что позволило бы погасить пожар и одновременно снизить температуру. Альтернатива отклонена, так как идея относится к средствам коллективной защиты, а необходимо предложить средство индивидуальной защиты. |
Шаг 3. Проверить возможность изменений в соседних объектах. |
Соседним объектом для кислородного аппарата и инструментов является третья составная часть нагрузки на горноспасателя – искомый холодильный аппарат. Можно ли одновременно охлаждать и подавать кислород, объединив эти две функции в одном аппарате? Можно, но для этого в качестве холодильного агента необходимо использовать не сухой лед или фреон, а жидкий кислород. |
Вывод: определилась идея – вместо двух аппаратов (кислородного и холодильного) разработать один. В этом аппарате будет использоваться жидкий кислород. Испарение и нагревание кислорода обеспечивает охлаждающее действие; нагретый до нормальной температуры кислород будет использоваться для обеспечения дыхания. Масса такого прибора может составлять 12+9=21 кг. |
|
СИНТЕТИЧЕСКАЯ СТАДИЯ |
|
Шаг 1. Придание новой формы |
Новой сущностью прибора является работа на жидком кислороде. Раньше в кислородном аппарате его было мало и приходилось для экономии применять замкнутый цикл – выдыхаемый кислород шел на очистку и снова на дыхание. Теперь можно отказаться от сложного и громоздкого кругового цикла. Комплексный аппарат может оказаться проще и легче, чем два заменяемых аппарата. |
Шаг 2. Изменения в других объектах. |
Единственный другой объект – инструменты. Остаются без изменений. |
Шаг 3. Изменения в методе использования. |
Отличия предлагаемого аппарата в использовании определяется тем, что жидкий кислород быстро испаряется. Отработавший кислород уже в газообразном виде предполагается выбрасывать наружу. Следовательно, масса аппарата будет быстро уменьшаться. Из допустимых 21 кг на кислород приходиться 15 кг. К концу работы аппарат будет иметь массу всего 6 кг. Так как утомляемость горноспасателя зависит от средней нагрузки, появляется возможность увеличить массу жидкого кислорода. |
Шаг 4. Применимость найденного принципа к решению других задач. |
Где можно применить совмещение двух совместно работающих аппаратов? Ацетиленовая сварка – применяются отдельно аппарат для получения ацетилена и автономная подача кислорода (баллон с кислородом). |
Общий вывод: необходимо разработать комплексный холодильный аппарат, работающий на жидком кислороде с некруговой схемой питания кислородом и возможной перегрузкой по кислороду для увеличения продолжительности работы в условиях подземного пожара. На основании вышеперечисленных рассуждений автор обосновал и получил авторское свидетельство на изобретение аппарата для газотепловой защиты горноспасателей (авторское свидетельство № 111144). Формула изобретения: «Аппарат для индивидуальной газотепловой защиты, состоящий из герметизированного комбинезона, шлема, соединительного кольца, дыхательного мешка, маски и размещенного в подкостюмном пространстве резервуара жидкого кислорода, отличающейся тем, что для устранения необходимости в специальных респираторах отработанный в холодильной системе газ используется для дыхания. |
|
Пятый шаг. Исследование прообразов (аналогов) из других отраслей техники (поставить вопрос: как данное противоречие устраняется в других отраслях техники).
Шестой шаг. В случае непригодности всех рассмотренных приемов возвращение к исходной задаче и расширение ее условий, т.е. переход к другой, более общей задаче.
3) Синтетическая стадия.
Внесение найденных изменений в конструкцию объекта или изменение параметров технологического процесса.
Внесение изменений в методы использования объекта.
Проверка применимости найденного принципа к решению других технических задач.
Мотивация инноваций представляет собой совокупность потребностей и мотивов, побуждающих продуцента (производителя инновации) к активной деятельности в направлении нововведений для повышения конкурентоспособности продукции и фирмы в целом.
Мотивацию инноваций можно рассматривать в двух аспектах:
Мотивацию создания и продажи инноваций;
Мотивацию покупки инноваций.
Любая мотивация состоит из четырех элементов, к которым относятся: цель, мотивы, факторы, стремление к достижению цели.
Целью мотивации создания и продажи инновации является получение хозяйствующим субъектом денег от продажи новых продуктов (операций) немедленно, с тем, чтобы вложить эти деньги в прибыльные сферы предпринимательства, поднять свой имидж на рынке, повысить свою конкурентоспособность. Основными мотивами создания и продажи инноваций обычно являются:
повышение конкурентоспособности своих новых продуктов;
повышение своего имиджа на рынке;
захват новых рынков;
увеличение величины денежного потока;
снижение ресурсоемкости продукта.
Конкурентоспособность нового продукта обуславливается:
соответствием качества продукта сложившимся или предполагаемым требованиям;
более низкой ценой при одинаковом уровне качества;
уверенностью потребителя в возможностях поставщика не только обеспечить стабильность качества продукта, но и осуществлять поставки в заданные сроки;
наличие быстрого и надежного послепродажного сервиса;
соответствием продукта международным и национальным стандартам, обеспечивающим его совместимость, унификацию и взаимозаменяемость;
рекламой.
Конкурентоспособность продукта во многом определяется имиджем производителя продукции (т.е. продуцента) и/или продавца.
Имидж – означает образ хозяйствующего субъекта в сознании человека, т.е. имидж – это совокупность ассоциаций и впечатлений о хозяйствующем субъекте, которые складываются в сознании людей. Имидж создается рекламой, а деятельность по созданию положительного имиджа называется паблик-релейшинз.
К основным факторам, определяющим мотивы создания и продажи инноваций относят:
усиление конкуренции;
изменения в производственно-торговом процессе;
совершенствование технологий;
изменение в системе налогообложения;
достижения на международном рынке.
Важным фактором, обусловливающим появление инноваций, являются достижения на международном рынке. В период процветания появляется больше свободных денег у инвесторов, что позволяет вкладывать их в новые продукты или технологии. При экономическом спаде основной акцент в инновационном менеджменте делается на уменьшение риска.
Практика показывает, что когда продукта мало, то возникает одна задача – выпустить больше качественного продукта. Когда же продукта много и по количеству, и по видам, то возникает очень сложная задача: какого вида и в каком количестве надо выпустить продукт?
В этих условиях важная роль отводится бенчмаркетингу и маркетингу. Причем бенчмаркетинг необходимо использовать не только для изучения достижений на международном рынке, но и на отечественном рынке.
Мотивация покупки инноваций. Целью мотивации покупки инноваций является получение хозяйствующим субъектом денежных средств в будущем за счет реализации им новых продуктов или технологий, купленных сегодня.
Основными мотивами покупки инноваций являются:
повышение конкурентоспособности и имиджа хозяйствующего субъекта;
получение в перспективе дохода на капитал, вложенный сегодня.