Материал: 1284
230
чтобы обеспечить требование «B», т.е. чтобы устранить нежелательный эффект. Одновременно этот же элемент должен обладать противоположным свойством («анти-С»), чтобы сохранить положительное требование «A». Таким образом, элемент должен обладать свойством «С», чтобы удовлетворить требованию «B», (обозначим это «С-->В») и свойством «анти-С», чтобы сохранить требование A (обозначим это «анти-С-->А»).
Дальнейшее обострение противоречий осуществляется выявлением бо-
лее глубинных свойств «C1», которые необходимы для создания (обеспечения) выявленных ранее свойств «C».
В некоторых случаях при решении сложных изобретательских задач, необходимо выявить еще более глубокие причинно-следственные связи в си-
стеме. Для этого приходится выявлять глубинные свойства С1, С2, …Сn. Следующее по номеру свойство определяет причину возникновения предыдущего свойства, т.е. что необходимо для выполнения этого свойства.
В таких случаях выявляют несколько обостренных противоречий (ОП)
(ОП1, ОП2, ОП3 …ОПn).
Решение задачи (РЗ) состоит в разрешении обостренного противоречия, например, путем разделения противоречивых свойств С1, С2, …Cn.
Рисунок 3.19 – Логическая схема АРИЗ
Основа основ методики состоит в последовательном определении углубленного противоречия, идеального конечного решения и обостренного противоречия.
Пример. Для создания нормальных условий жизнедеятельности экипажа кабина самолета выполняется герметичной. На случай ее разгерметизации самолет снабжается определенным запасом кислорода, который под давлени-
231
ем накачивается в тяжелые стальные баллоны. Таких баллонов требуется несколько десятков. Как быть?
Сформулируем для данной задачи цепочку противоречий и разберем логику АРИЗ.
1. Поверхностное противоречие Сформулируем для данной задачи два поверхностных противоречия:
ПП1 – «Нужно обеспечить жизнедеятельность экипажа в разгерметизированной кабине самолета». Нежелательный эффект – «анти-А» (при разгерметизации кабины самолета не обеспечивается жизнедеятельность). Требование «А» - обеспечение жизнедеятельности экипажа.
ПП2: «Стальные баллоны с запасом кислорода утяжеляют самолет («ан- ти-В»)». Требование «В» - обеспечение постоянной массы самолета или ее уменьшение.
2. Углубленное противоречие Баллоны с кислородом обеспечивают жизнедеятельность экипажа, но
утяжеляют самолет. Углубленное противоречие здесь между жизнедеятельностью (требование «А») и массой (требование «В») самолета. Утяжеление – «анти-В».
3. Идеальный конечный результат Баллоны не утяжеляют (В) самолет, обеспечивая нормальную жизне-
способность (А) экипажа.
4. Обостренное противоречие Масса баллонов должна быть большой (свойство «С»), чтобы обеспе-
чить жизнедеятельность экипажа («А»), и малой («анти-С»), чтобы не утяжелять («В») самолет.
5. Обостренное противоречие 1 Это противоречие можно еще больше обострить, выявляя первопричи-
ны. Почему баллоны тяжелые? У них толстые стенки, чтобы выдержать высокое давление, под которым закачивается газ. Итак, ОП1: стенки баллона должны быть толстые («С1») чтобы удержать газ под высоким давлением, и
должны быть тонкие («анти-С1») (в пределе нулевые), чтобы быть невесомыми. Таким образом, стенки у баллона должны быть и не должны быть. Можно это противоречие сформулировать и для кислорода. Кислород должен быть под большим давлением, чтобы больше поместиться в баллоне, и не должен быть под давлением, чтобы не делать баллон толстостенным и, соответственно, тяжелым.
6. Решение задачи Такое противоречие разрешается изменением структуры системы,
например, изменением агрегатного состояния. В данном случае изменяем агрегатное состояние кислорода. Кислород должен быть жидким. Известно, что жидкие газы хранятся, например, в сосуде Дьюара. Такое решение предложил
232
А.Н.Туполев. Это решение позволило во много раз снизить массу и объем системы жизнеобеспечения.
Уточним в этой задаче понятия поверхностного, углубленного и обостренного противоречий и причинно-следственные связи между ними.
ПП1 относится к жизнедеятельности экипажа самолета при его разгерметизации. Такая задача может решаться любыми путями, даже без использования кислорода. Например, можно использовать принцип самозаклеивания шин. Это противоречие сформулировано для всей кабины.
ПП2 выражено в виде нежелательного эффекта и относится только к баллонам. Здесь уже выбран способ обеспечения жизнеспособности экипажа с помощью кислорода. Так как способ выбран (а это прерогатива заказчика), то и недостаток определяется более локально.
Вуглубленном противоречии поле поиска сужается: уже рассматриваются не все баллоны, а только один (все остальные подобны). Кроме нежелательного эффекта (утяжеление самолета), указывается положительные свойства (обеспечение жизнеспособности).
Вобостренном противоречии идет дальнейшее сужение зоны поиска: рассматривается не весь баллон, а только его стенки (еще более точно - толщина стенок) и выявляются диаметрально противоположные свойства, предъявляемые к стенкам.
Таким образом, анализ задач по АРИЗ постепенно сужает поле поиска и выявляет диаметрально противоположные свойства, например, физические.
Обостренное противоречие - своего рода неравенство: толщина стенки
h должна быть больше номинальной h0 и меньше минимальной hmin. Еще лучше hmin = 0:
(0 = hmin) > h > h0
Изобразим для наглядности эти неравенства на рисунке 3.20.
Рисунок 3.20 – Обостренное противоречие «стенки баллона толстые и тонкие»
233
Формулировка углубленного противоречия требует, чтобы h была одновременно в зоне «А» и в зоне «В», что исходя из графиков невозможно (рисунок 3.20, а), или возможно (рисунок 3.20, б) в точке h = 0, где области «А»
и «В1» сопряжены, но области «А» и «В» никогда не бывают перекрещивающимися.
Решение задачи во многом зависит от ее первоначальной постановки. Иногда задачу ставят достаточно кратко, излагая сущность технической системы или процесса, четко выделяя достоинства и недостатки или нежелательный эффект, например, в виде поверхностного противоречия: надо устранить вредное действие (свойство) или получить полезное действие (свойство), которого не хватает. Часто при постановке задачи не только отсутствуют достоинства и недостатки, но и дается указание о неверном направлении решения. Такая постановка задачи обладает неопределенностью формулировки, и в ТРИЗ получила название изобретательской ситуации.
Существует специальная методика превращения исходной ситуации в комплекс задач. Суть этой методики следующая:
1.Составляется функциональная цепочка всех имеющихся в системе (включая надсистему и внешнюю среду) элементов и их воздействий друг на друга.
2.Выявляются вредные, ненужные и лишние взаимодействия.
3.Используя оператор отрицания, получают список задач недопущения или устранения вредных действий, а также сокращения или полного исключения ненужных или лишних операций.
Ситуация в АРИЗ переводится в максимальную (макси-) или минимальную (мини-) задачи.
Схема макси-задачи: требуется принципиально новая техническая система для какой-либо цели. У мини-задачи другая цель: необходимо сохранить существующую систему, но обеспечить недостающее полезное действие или убрать имеющееся вредное свойство. В обоих случаях суть должна излагаться просто и ясно, чтобы все было понятно неспециалисту. Если задача понятна школьнику, то это значит, что ее понимает и сам заказчик.
Мини-задача имеет ряд особенностей:
- «мини» не означает размеры задачи. При решении мини-задачи надо получить результат при минимальных изменениях имеющейся технической системы. Чаще всего решить мини-задачу оказывается труднее макси-задачи из-за дополнительных ограничений в формулировке задачи;
- из одной и той же ситуации имеется возможность получить несколько разных мини-задач;
- мини-задача должна быть сформулирована без специальных терминов (спецтерминов). Применение спецтерминов наводит на использование определенных элементов в технической системе или определенной технологии, характерной для данного термина. Спецтермины следует заменять общеупо-
234
требительным (более общим) понятием, охватывающим более широкий класс систем (элементов) и явлений, выполняющих туже функцию.
В качестве примера спецтермина можно назвать «радиатор» - обычно это металлическая пластина с ребрами. Более общим понятием является «теплоотвод» - устройство для отвода тепла: радиатор, термоэлемент, вентилятор, корпус конструкции и т.п. Название операции «пайка» следует заменить на термин механическое соединение двух деталей с электрическим контактом или без электрического (при необходимости) контакта. Вместо пайки можно использовать клеевое соединение, сварку, навивку, винтовое соединение и т.п.
Сформулировав максиили мини-задачу, не всегда можно выйти на изобретательскую задачу. Существуют тупиковые формулировки, полученные неверным истолкованием исходной ситуации. В этих случаях после ряда безуспешных попыток решить задачу выясняется, что для достижения цели необходимо было выбрать совсем другое направление в решении (формулировка задачи должна быть другой). Иногда сама цель в ходе решения полностью меняется. По этой причине нельзя безоговорочно доверять условиям задачи, поскольку правильно сформулированных изобретательских задач не бывает. Если изобретательская задача сформулирована абсолютно правильно (идеально), то она перестает быть задачей: ее решение становится очевидным или же будет ясно, что задача не поддается решению при имеющемся уровне науки и техники.
Таким образом, основная линия решения задачи по АРИЗ характеризуется тем, что неопределенность, имеющая место в изначальной ситуации, уменьшается постепенно шаг за шагом. В то же время далеко не всегда из сформулированной изобретательской ситуации ясно, какую часть рассматриваемой системы необходимо анализировать.
Для этого в АРИЗ имеются следующие рекомендации. В первую очередь необходимо выявить место возникновения конфликта в технической системе, наличие которого констатируется в виде углубленного противоречия. Конфликт может быть между частями технической системы или ее свойствами. Иногда возникает «межранговый» конфликт: системы с надсистемой или системы с подсистемой. Появление конфликта возможно только при воздействии не менее двух элементов, которые называются конфликтующей парой.
Конфликтующая пара - это два элемента, две системы, между которыми происходит конфликт - нежелательный эффект. В изобретательской ситуации, как правило, несколько (минимум одна) конфликтующих пар и ряд углубленных противоречий. Выбор одной пары и одного углубленного противоречия соответствует переходу от изобретательской ситуации к задаче. Конфликтующая пара вместе с углубленным противоречием образует модель задачи.
Модель задачи - это мысленная, условная схема задачи, отражающая структуру конфликта в системе. Один из элементов конфликтующей пары яв-