Материал: 1284

235

ляется главным объектом рассмотрения и его называют изделием или объектом, а второй элемент - инструментом.

Инструмент - элемент технической системы, который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного воздействия, обнаружить, проконтролировать, измерить и т.д.). К изделию можно отнести обрабатываемую деталь; ЭРЭ, у которого измеряют параметры; обнаруживаемое электромагнитное поле и т.п. В задачах на обнаружение и измерение изделием может оказаться элемент, являющийся по своей основной (рабочей) функции инструментом.

Инструмент - элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (резец, а не весь токарный станок; паяющий стержень (жало), а не паяльник; волна припоя при пайке волной; раскаленный газ в газовой горелке или паяльнике; пучок электронов или лазерный луч при электронно-лучевой или лазерной сварке, соответственно). В частности, инструментом может быть окружающая среда, например, климатические воздействия на изделие - влага, туман, температура, давление. Иногда к инструменту относятся стандартные детали, используемые для сборки изделия: функциональные модули, микромодули, интегральные микросхемы - инструмент для создания различных блоков радиоаппаратуры. При выборе конфликтующей пары нередко возникают затруднения.

Операцию выбора конфликтующей пары не всегда можно легко выполнить. В более сложных случаях первоначально нужно выбрать изделие, нежелательный эффект и, если это возможно, желаемый результат, который нужно получить. Бывают случаи, когда трудно однозначно выбрать инструмент, особенно если их несколько. Для выбора инструмента следует построить таблицу взаимодействий элементов (рисунок 3.21).

Рисунок 3.21 – Таблица взаимодействия элементов

Втаблице буквой n обозначено количество рассматриваемых элементов

взадаче. В таблице можно рассматривать или верхнюю или нижнюю половину (относительно диагонали), так как прямое и обратное взаимодействия, как правило, одинаковы.

Рассмотрим правила выбора конфликтующих пар. Первое правило - пара должна состоять из изделия и инструмента. Если это правило не выявило одну конфликтующую пару, то следует использовать второе правило - долж-

236

на рассматриваться пара, в которой элементы выполняют полезную функцию (желаемый результат). Иногда следует рассмотреть пару связанную с нежелательным эффектом.

Рассмотрим еще одно понятие АРИЗ – оперативный параметр. Оперативные параметры системы - параметры, которые следует изменить (или легче всего меняются) для решения задачи. В качестве этих параметров могут быть части системы, физические величины, экономические, эстетические и эксплутационные параметры. Наиболее часто используются оперативная зона и оперативное время.

Оперативная зона - пространство, в котором происходит конфликт. Она может рассматриваться достаточно широко, включая в себя полностью изделие и инструмент, часть надсистемы и окружающей среды. Менее широкое рассмотрение - только конфликтующая пара. Узкое рассмотрение - место взаимодействия инструмента с изделием. Целесообразность выбора широкой или узкой зоны определяется при решении конкретной задачи.

В выборе широкой или узкой оперативной зоны имеется свое противоречие. Если зона выбрана очень узко, то это может привести к самой точной формулировке обостренного противоречия, в случае если зона выбрана правильно, и к уводу от основного противоречия или незамечанию других противоречий, в случае если зона выбрана не правильно. Если зона выбрана очень широко, то невозможно уйти из зоны конфликта (или конфликтов) - обнаруживается куст противоречий, но не выявляется главное противоречие, следовательно, нельзя сформулировать его точно.

Целесообразно выбирать более широкую оперативную зону, а затем в процессе решения и уточнения задачи ее сужать. Возможно для этого придется несколько раз решать задачу, но при этом не будет упущено главное противоречие и выявятся сопутствующие трудности. Обязательными элементами зоны должны быть изделие и инструмент.

Оперативное время - время, в которое совершается конфликтующее действие. Для разрешения конфликта может быть использовано время до конфликта (предварительная подготовка) или время после совершения конфликта (время исправления конфликта). Идеальнее использовать время до конфликта, тогда конфликт не возникнет, и не нужно будет терять время на его устранение.

Структурный вещественно-полевой (вепольный) анализ - раздел ТРИЗ, изучающий и преобразующий структуру технических систем [46]. Статистический анализ технических решений показал, что для повышения эффективности технических систем их структура должна быть выполнена определенной. Модель такой структуры называется веполем.

Веполь - минимально управляемая техническая система, состоящая из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия. Взаимодей-

ствующие объекты условно названы веществами и обозначаются В1 и В2, а энергия взаимодействия полем и обозначается П.

237

Веполь изображается схемой (рисунок 3.22):

Рисунок 3.22 – Веполь

Термин ВеПоль произошел от слов «Вещество» и «Поле».

Вепольный анализ включает в себя определенные правила и тенденции.

Если В1 - изделие, В2 - инструмент, «обрабатывающий» изделие В1, а П - поле (энергия, сообщаемая инструменту), то веполь будет иметь вид (рисунок

3.23):

Рисунок 3.23 – Веполь «изделие-инструмент-поле»

Пример. Генератор электрического тока (В) преобразует вращательное поле (П1) механических сил, которое может быть изображено как (Пмех), в электрическое поле (П2) или (Пэл). Веполь будет иметь вид (рисунок 3.24):

Рисунок 3.24Веполь с преобразованием механической энергии в электрическую

Пример. Трансформатор (В) преобразует переменное электрическое напряжение одного уровня (П1) в переменное электрическое напряжение другого уровня (П2). В связи с тем, что вид поля качественно не меняется, поля

можно изобразить как П ', П '', тогда схему веполя можно представить в виде (рисунок 3.25):

238

Рисунок 3.25 – Веполь с преобразованием электрического напряжения

Структура АРИЗ. АРИЗ - пошаговая программа для анализа и решения изобретательских задач. Первая модификация появилась в 1959 году (АРИЗ59) [39]. Имелись модификации АРИЗ-61, АРИЗ-71, АРИЗ-77, АРИЗ-82, АРИЗ-85-В [19, 20, 47-51]. Основная линия решения задач по АРИЗ была рассмотрена выше. Последние модификации АРИЗ включали три основные компоненты (см. рисунок 3.16): программу, информационное обеспечение и методы управления психологическими факторами.

1.Программа АРИЗ представляет собой последовательность операций по: выявлению и разрешению противоречий; анализу исходной ситуации и выбору задачи для решения; синтезу решения; анализу полученных решений

ивыбору наилучшего из них; развитию полученных решений; накоплению наилучших решений и обобщению этого материала для улучшения способа решения других задач. Структура программы и правила ее выполнения базируются на законах и закономерностях развития техники.

2.Информационное обеспечение питается из информационного фонда, который включает систему стандартов на решение изобретательских задач; технологические эффекты; приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.

3.Методы управления психологическими факторами необходимы вследствие того, что программа АРИЗ предназначена не для компьютера, и задачи решаются не автоматически, а с помощью человека. Поэтому у пользователя часто возникает психологическая инерция, которой необходимо управлять. Кроме того, эти методы позволяют развить творческое воображение, которое необходимо для решения сложных изобретательских задач.

Рассмотрим структуру модификации АРИЗ-85-В. Текст алгоритма снабжен комплексом правил, пояснений и примеров, которые хотя и увеличивают объем методики, но зато упрощают ее использование.

Все вспомогательные комментарии и правила нужны лишь при освоении алгоритма, впоследствии (после освоения) они становятся почти ненужными.

АРИЗ-85-В содержит 9 частей:

1.Анализ задачи.

2.Анализ модели задачи.

239

3.Определение ИКР и физического противоречия.

4.Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов.

5.Применение информационного фонда.

6.Изменение и/или замена задачи.

7.Анализ способа устранения физического противоречия.

8.Применение полученного ответа.

9.Анализ хода решения.

Структурная схема АРИЗ-85-В представлена на рисунке 3.26.

Рисунок 3.26 - Структурная схема АРИЗ-85-В

Прежде чем приступить к решению задачи по АРИЗ, целесообразно сформулировать задачу. Это необходимо сделать в связи с тем, что чаще всего заказчик предоставляет не задачу, а достаточно туманную ситуацию (С). Такую ситуацию называют изобретательской и, как правило, она содержит несколько поверхностных противоречий:

С = f (ПП1, ПП2 ... ППn).

Выбор задачи из изобретательской ситуации сводится практически к выбору поверхностного противоречия. Этот процесс частично рассматривался раньше.