Книгиcегодня книг - 37

 

---

Формулы физических противоречий (Acrobat PDF, 220 Кб)

---

 

 

Как решаются задачи в технике, в социальной сфере? Что общего может быть в решении таких разных задач?

 

Да, и там, и там есть противоречия, и там, и там есть идеаль-ные решения. Но не только это – есть еще одно неуловимое нечто…

Не решать, а открывать?

 

В своей консультационной практике я разработал на заказ несколько десятков слоганов для различных фирм. Как разрабатывается слоган для фирмы? Садишься и фан-тазируешь? Ничего подобного. Чтобы изобрести слоган для чужой фирмы, ты должен почувствовать себя частью этой фирмы. Должен спрашивать, спрашивать… слушать, слушать… вживаться. Слоган нельзя привнести в фирму извне – он уже существует, просто никто об этом не знает! Ты можешь только почувствовать, вытащить, вербализиро-вать то, что уже давно живет среди сотрудников фирмы, у ее руководителя, витает в воздухе. На итоговый доклад я  приходил к заказчику с запасными слоганами. Запасные слоганы были красавцы. Заказчик облизывался, ахал, причмокивал, смакуя шикарные слоганы, но… выбирал всегда свой, родимый – тот, который в нем уже жил. Что я  делал? Изобретал слоган? Нет, я просто вытаскивал его на поверхность.

 

Потом у меня были выборные кампании. И все повто-рялось, только на другом уровне. Мне опять помогал этот же подход к решению задач. Нельзя прийти в республику, в область, в город с каким-то шаблоном универсальной, может быть, даже самой замечательной стратегии выбор-ной кампании и победить. Вначале кампании можно только настроить свои «антенны» на прием и слушать, впитывать, накапливать ощущения. А вот когда ситуация прочувствована, тогда решение само вырвется на свободу. Я всегда работал с   уверенностью, что решение не надо выдумывать – оно уже существует. Его надо только открыть. А потом уже эта изюминка-стратагема обрастала сформулированными идеальными конечными результатами, решенными противо-речиями и превращалась в стратегию, тактику, в огромную выборную кампанию. А конкуренты приходили с шаблонами, с  решениями извне и… проигрывали.

А   началось все с решения технических задач по ТРИЗ.

 

Всякий раз, решая техническую задачу, я чувствовал, что в ней спрятаны какие-то признаки, которые «нашепты-вают», где прячется решение, в каких эффектах его искать – в  физических, химических, геометрических… Т. е. задача сама знает, как я должен ее решить. Не надо сопротивлять-ся – слушай задачу.

 

Чудеса – все уже решено! Самые красивые решения вдруг оказываются перед глазами – ведь они с самого начала были спрятаны внутри самой проблемы. Но должно пройти много времени от постановки задачи, формулирования противоречия и идеального конечного результата, чтобы в  конце концов «глаза открылись» и ты вернулся в исходную точку и увидел то самое решение, которое существовало с самого начала.

 

Самые красивые – идеальные решения – не могут быть привнесены извне, они должны быть открыты. А вдруг мож-но сделать такую методику, которая немного дополняла бы АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач) и помогала быстрее ОТКРЫВАТЬ решения?

 

Альфа-версия такой методики предлагается вашему вниманию в этой работе.

 

ПЕРЕХОД ОТ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ К ИДЕЕ РЕШЕНИЯ

 

1. ФП В ВИДЕ ФОРМУЛЫ

 

Попробуем записать физическое противоречие (ФП) в виде фор-мулы. Например, в известной задаче о консервировании крови:

 

	кровь должна быть холодной, чтобы		+С ==> F1
	долго храниться без изменений;
ФП
и должна быть не холодной, чтобы в –С ==> F
ней не образовывался лед.		2

 

Или сокращенно:

холодной, чтобы выполнять функцию F₁;

и не холодной, чтобы выполнять функцию F₂.

 

Пусть (+С) – свойство, а (–С) – антисвойство. Получаем формулу ФП в задаче о консервировании крови.

+С ==> F₁

–С ==> F₂

Запишем формулу ФП для задачи об игольном ушке:

 

	ушко должно быть большим, чтобы	+С ==>	F1
ФП	пропускать нить;
	и должно быть не большим, чтобы не
		–С ==>	F
	дырявить ткань.		2

 

Такая формула описывает любое ФП. Что сделать, что-бы появилось искомое различие в формулах? Следующий шаг – углубление ФП (обострение до предела). Здесь следует хорошо разобраться. Дело в том, что в традиционной трактовке в ТРИЗ «носителю» приписывается «свойство». Например: носитель – кровь, свойство – горячая или холодная (носи-тель – это объект, к которому предъявляются противоречивые свойства; назовем его НПС – носитель противоречивого свой-ства). В углубленной трактовке ФП я предлагаю «раздробить» свойство (С) на две составляющие – на изменяемый параметр (ИП) и его размер (Р).

С = ИП + Р.

Так, в задаче о консервировании крови:

 

+С (холодная) = ИП (поле температурное) + Р (малый); –С (горячая) = ИП (поле температурное) + Р (большой). Проделаем такую же операцию с задачей об игольном ушке 

НПС – игольное ушко; +С (большая величина) = ИП (вещество) + Р (большой);

 

–С (малая величина) = ИП (вещество) + Р (малый). Таким образом, мы выявили следующее:

• изменяемый параметр (ИП) может быть ПОЛЕвым

 

(см. задачу о крови), а может быть ВЕЩЕСТВенным (см. за-дачу об игольном ушке);

 

• размер (Р) – либо большой, либо малый.

 

Чтобы получить обострение ФП, нужно большой размер оставить прежним (что мы и будем делать дальше), а малый убрать до нуля, и тогда исчезает ИП – поле или вещество.

 

Углубленное физическое противоречие (УФП) в таком случае выглядит так:

 

 

 

 

	холод должен быть, чтобы сохраня-	П ==>	F1
УФП	лась кровь;
	и не должен быть, чтобы не образо-
		==>	F2
	вывался лед.

 

Формула означает, что П (поле) должно быть, чтобы выполнять первую функцию, и не должно быть, чтобы вы-полнялась вторая функция:

 

	ушко должно быть, чтобы пропускать	В ==>	F1
УФП	нить;
	и не должно быть, чтобы не дырявить
		==>	F2
	ткань.

 

Таким образом, получены две существенно различные формулы ФП.

 

Обобщенная формула ФП может быть представлена теперь в следующем виде:

+С = ИП + Р₁ ==> F₁ = Д₁ + ОF₁

ФП       НПС

–С = ИП + Р₂ ==> F₂ = Д₂ + ОF₂

 

где:

 

НПС – носитель противоречивого свойства; +С – свойство и антисвойство; ИП – изменяемый параметр;

 

Р_1,2 – размер; F_1,2 – функция;

 

Д_1,2 – действие функции; ОF_1,2 – объект функции.

 

Все многообразие физических противоречий объясня-ется различием элементов этой обобщенной формулы и их взаимосвязью.

 

Всего существует шесть формул ФП, некоторые из них имеют подформулы.

 

Ниже приводятся все формулы с примерами и алгоритм определения формулы для конкретного ФП.

 

1. 2.   АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМУЛЫ ФП

1.  Простая формула

 

+С ==> F₁ –С ==> F₂

 

Формула ФП остается прежней (без углубленной трактовки ФП) в трех случаях:

 

а) Носителем противоречивого свойства (НПС) является изделие В₁.

 

Пример: требуется распилить тонкие пластины, но они при этом ломаются (изделие в этом случае – пластины).

 

Пластины должны быть толстыми, чтобы их можно было пилить;

 

^ФП      и должны быть тонкими по условию (т. е. это не обсуждается).

 

Примечание. Вторая функция в этом ФП не определена. Причин, по которым пластины должны быть тонкими, может быть много, но на решение мини-задачи (без изменения надсистемы) это не повлияет.

 

Когда носителем противоречивого свойства является изделие, то углубление ФП невозможно.

Например:

 

пластины должны быть, чтобы было удобно их пилить;

 

^ФП        и их не должно быть по условию (допустим, прозрачности или малого веса...).

 

Дело в том, что такое ФП переводит задачу из мини в   макси  (самые прозрачные и легкие пластины те, которых нет). В этом случае надо решать совершенно новую задачу, и, естественно, у нее будет другое ФП. Формула УФП не должна уводить нас от решения минизадачи. Иначе мы пере-ходим к решению комплекса надсистемных задач.

Например, в  нашем случае мы перейдем к решению задачи, как вообще обойтись без пластин.

 

б) Затруднено определение, что является изделием, а что – инструментом.

 

Носитель противоречивого свойства в ФП либо В₁ – из-делие, либо В₂ – инструмент. Но бывают задачи, где трудно определить, что является инструментом, а что – изделием. Обозначим носители противоречивого свойства в таких

задачах В_1-2.

К В_1-2 принадлежат:

 

• В₁ – изделие, которое необходимо сохранить во времени, но оно само совершает при этом вредную работу. Изделие как бы превращается в инструмент (кислота, яд, бензин...).

 

• В₂ – инструмент, который получает обратное отрица-тельное воздействие от изделия В₁~~~~~>В₂. Инструмент как бы превращается в изделие (сыпучее вещество ~~~~> лоток, лед ~~~~> ледокол).

 

• Объектом одной из функций F в ФП является носитель противоречивого свойства (НПС).

 

Пример: необходим бесконечно длинный бассейн, чтобы спортсмен тренировал прохождение дистанции без поворотов.

 

Бассейн должен быть длинным, чтобы быть бесповоротным;

 

^ФП       и должен быть коротким, чтобы не занимать лишнее пространство.

 

в) Затруднено определение изменяемого параметра.

 

Вспомним формулу: С = ИП + Р. ИП является либо ПО-ЛЕвым, либо ВЕЩЕСТВенным. Но встречаются ФП, где ИП не является ни полевым, ни вещественным.

 

Например: жесткая – мягкая, изменяемая – неизменяе-мая, прозрачная – непрозрачная и т. д. При попытке свести эти понятия к веществу или полю теряется некоторый смысл и первоначальная задача изменяется в корне.

 

2. Формула полевая

Формула ФП принимает вид:

П ==> F₁

==> F₂

если изменяемый параметр полевой.

 

 

Пример: необходимо снять окисел с металлической заготовки. Ее нагревают, и за счет разного коэффициента термического расширения окисел отделяется от металла. Но при высокой температуре заготовка портится.

 

Тепловое поле должно быть, чтобы отделить окисел;

 

^УФП     и не должно быть, чтобы не испортить за-готовку.

 

3. Формула вещественная

Формула ФП принимает вид:

В ==> F₁

==> F₂

 

если изменяемый параметр вещественный, а поле не является объектом какой-либо функции.

 

Пример: на прокатном стане для лучшей проработки металла используют круглые валики с выступами, но после этой операции поверхность листа получается неровной.

 

	Выступы должны быть, чтобы прорабатывать
УФП	металл;
	и не должны быть, чтобы сохранить поверх-
	ность листа ровной.

 

4. Формула вещественно-полевая

Формула ФП принимает вид:

В ==> F₁(П)

==> F₂

 

если изменяемый параметр вещественный, а поле является объектом какой-либо функции.

 

Пример: экраны для отражения тепла фиксируются с помощью крепежа, который проводит тепло.

 

Крепеж должен быть, чтобы удерживать экраны;

 

^УФП     и не должен быть, чтобы не проводить тепло.

 

 

5. Формула с антифункциями

 

В этой группе объединены ФП, в которых F₂ является антифункцией для F₁: F₂=(–F₁) (пропускать – не пропускать, реагировать – не реагировать, и т. д.).

Формула ФП выглядит так:

 

В   ==> F(П) ==> -F

 

Пример: в пожароопасном помещении нужен безыскровой переключатель тока.

 

Вещество должно быть, чтобы проводить ток;

УФП

и не должно быть, чтобы не проводить ток.

 

6. Формула–зазор

Формула ФП принимает вид:

З ==> F₁

==> F₂

 

если изменяемый параметр зазор, а поле не является объектом какой-либо функции (речь идет о защите изделия или инструмента).

 

Пример: чтобы построить бетонную колонну, нужна скользящая опалубка, но к ней прилипает цемент, скольжения не происходит.

 

Зазор должен быть, чтобы скользила опалубка;

 

^УФП     и не должен быть, чтобы удерживать бетон.

 

Примечание. На первый взгляд возникает желание убрать эту формулу

 

с  зазором, а задачи сводить к другой формуле – вещественной, описанной в п. 3. Можно так сделать, но это будет уже другая задача,

 

с другими решениями, о чем мы поговорим в гл. 5 «Алгоритм». Пока же формула с зазором объединяет некоторый круг задач и имеет право на существование.

 

1. 3.   ИДЕИ РЕШЕНИЯ ЗАЛОЖЕНЫ В САМОМ ФП

 

О  восьми подформулах будет рассказано дальше, но даже такая проработка ФП намного приближает нас к идее решения. Так, например, три формулы уже решаются однозначно:

		В ==>	F1	– применением геометрического эффекта;
		==>	F2
		П ==>	F1	– применением физического эффекта;
		==>	F2
		+С ==>	F1	– системным переходом.
		–С ==>	F2

 

Но, оказывается, с помощью формул можно подойти к идее решения еще ближе.

 

4.  ДАЛЬНЕЙШЕЕ ДРОБЛЕНИЕ ФОРМУЛ ФП

 

1.  Формула без углубления

 

+С ==> F₁ –С ==> F₂

 

Все идеи решения по этой формуле сведены в таблицу:

 

 

Или знаки: X , \/ , \ / , которые указывают на соотношение оперативных времен двух противоположных свойств в физическом противоречии:

 

• X : всегда (+С) и всегда (–С), т. е. требуется одновременное выполнение противоположных свойств;

 

• \/ : (+С) до момента (–С), т. е. требуется мгновенный переход к противоположному свойству;

 

• \ / : сейчас (+С), потом (–С), т. е. противоположные свойства требуются в разное время.

 

Слева в колонке «решение» вы увидите идею решения ФП.

 

Знак «+» в клеточке под номером 1 означает, что должна быть идея решения для ФП без всяких дополнительных ограничений.

 

Итак, примеры. Номер пункта соответствует номеру клет-ки в таблице. Напротив каждого примера буква, по которой вы сможете определить, по какому признаку это ФП имеет данную формулу (см. п. 2).

 

а) Носителем противоречивого свойства является изделие В₁: НПС = В₁

 

б) Затруднено определение, что является изделием, а что инструментом В_1-2: (В₁~~~~~>В₂)

в) Затруднено определение изменяемого параметра: ИП=?

 

1. Требуется распилить тонкие пластины, но они при этом ломаются (а).

 

	Пластины должны быть толстыми, чтобы их можно
ФП	было пилить;
	и должны быть тонкими по условию.

 

Ответ: несколько изделий с каким-то свойством С объ-единяются в систему со свойством (–С).

Схематически: С + С <=> (–С).

 

Многие задачи на обнаружение сигналов малой энергии решаются с помощью объединения нескольких мизерных импульсов, суммированных в резонансе. Суть та же: С + С <=> (–С).

 

2. Необходимо в чем-то хранить очень активную кислоту.

 

	Кислота должна быть активная, по условию;
ФП	и неактивная, чтобы сохраняться без причине-
	ния вреда (б).

Оперативное время ФП выглядит так: \ / .

 

Ответ: два или больше химически неактивных ком-понента хранятся раздельно, при их слиянии получается кислота.

Схема: С + С <=> (–С).

 

У носителя противоречивых свойств (НПС) варьируется ГП (геометрический параметр).

 

Чтобы правильно снять ток с острия электронного эмиттера, оно должно быть тонким, но при этом острие не выдерживает нагрузки и сгорает (б).

Ток (В₁) ~~~~>(В₂) острие.

 

Пояснения к таблице.

 

Сначала выясняем, что является носителем противоречивого свойства В₁, В₂, или В_1-2. Потом по вертикальному столбцу сверху вниз отыскиваем признак, соответствующий ФП.

Например, ГП – это геометрический параметр.

 

 

Острие должно быть толстым, чтобы не сгореть;

ФП

и должно быть острым по условию.

 

Ответ: снимают ток с множества тонких игл. С + С <=> (–С).

 

6. Инструмент должен быть частым и нечастым (много по числу и мало по числу).

 

Изготовление листового стекла. Горячее, размягченное стекло катится по роликовому конвейеру и остывает. Чем меньше размер роликов (при этом они ближе стоят друг к другу), тем лучше качество. Но увеличивается сложность прокатного стана (в).

 

Ролики должны быть частыми, чтобы было хорошее качество стали;

ФП

и должны быть редкими по условию.

 

 

Ответ: вместо прокатного стана используется ванна с жид-ким оловом. ФП таких типов решается переводом инструмента на микроуровень.

 

В специальном микроэлектродвигателе должно быть очень много полюсов, но это ведет к усложнению конструкции (в).

 

Ответ: полюса заменяют определенно расположенной электролитической жидкостью.

 

7.  Инвертирование – добавочное решение для задач,  

 

у   которых В₁ является НПС, если возникла проблема пере-мещения В₁ и В₂ относительно друг друга.

Решение: требуется изделие В₁, безразличное к разме-щению относительно инструмента В₂.

 

8. Принцип действия системы – перемещение инструмента  В₂ и изделия В₁ относительно друг друга.  

При изготовлении шоколадных конфет в шоколадную форму наливают горячий малиновый сироп. Шоколад пла-вится (б).  

 

Малиновый сироп должен быть горячим, чтобы быть жидким;

ФП

 

и должен быть холодным, чтобы сохранить шоколад.

 

Ответ: на холодную (ледяную) фигуру из сиропа льют жидкий шоколад.

 

ФП разрешено путем инверсии – инструмент и изделие меняются местами.

 

9. Принцип действия системы – перемещение инструмента В₂ и изделия В₁ относительно друг друга.

 

При высокоточной доводке боковин готового отверстия алмазными брусками их перемещение вглубь материала должно быть как можно меньше, но это непомерно усложняет конструкцию (в).

 

 

 

Зимой необходим бесконечно длинный бассейн, чтобы спортсмен-стайер тренировался без поворотов (б).

Ответ: вода подвижная, спортсмен неподвижен.

 

11. Зимой вода в трубопроводе замерзает, и трубы лопаются.

 

Вода (В₁) ~~~~> труба (В₂) (в). Оперативное время ФП выглядит так: \/ .

 

	Труба должна быть жесткой по условиям
ФП	технологии;
	и должна быть мягкой, чтобы уступать льду.

 

Ответ: в трубу закладывается упругое вещество.

 

Объединяются два вещества с противоположными свой-ствами. Так же при хранении бензина, яда закладываются, соответственно, капсулы с ингибитором и противоядием. Чтобы всегда была возможность их обезвредить ( X ).

 

Ответ во всех этих задачах схематически записывается так: С + (–С).

 

 

12. При зажиме детали в тисках портится ее поверх-ность X (б).

 

Губки тисков должны быть жесткими, чтобы удерживать деталь;

 

^ФП       и должны быть мягкими, чтобы не повредить деталь.

 

Ответ: жесткие губки покрыть упругим материалом.

С  + (–С).

 

1. 14.   Отрицательная обратная связь на инструмент  

 

В₁~~~~ >В₂ является принципом действия системы. Решение: ввести поле, выполняющее главную функцию системы.  

 

При испытаниях динамики моделей в жидкой среде на нее наносят краску. Испытываемую модель помещают в поток воды. Краска окрашивает турбулентные вихри, но при этом быстро расходуется (б).

 

	Краска должна быть смываемой, чтобы окра-
ФП	сить вихри;
	и должна быть несмываемой, чтобы не рас-
	ходоваться.

 

Ответ: разноименно заряженные жидкость и модель будут окрашивать вихри генерированными пузырьками газа.

 

 

ФП

 

 

Перемещение брусков должно быть небольшим, чтобы была точная обработка;

 

и должно быть большим по условию.

 

 

15. Нужно удерживать в тисках хрупкую деталь сложной геометрической формы. Губки тисков должны подстроиться под форму детали (в).

 

 

 

Ответ: бруски остаются на своем месте, а отверстие сужается навстречу брускам под действием температурного или другого поля.

 

Губки тисков должны быть неизменными, чтобы держать деталь;

 

^ФП и должны быть изменяемыми, чтобы подстро-иться под форму детали.

 

 

Оперативное время ФП выглядит так: \/ .

 

Ответ: к губкам изменяемой формы добавляют фиксирующее поле (например, магнитное поле к ферропорошковым губкам или пневматическое к губкам в виде резинового баллона).

 

ФП разрешается добавлением поля, которое выполняет одно из условий ФП.

 

2.  Формула полевая

П  ==> F₁

==> F₂

 

Примечание: нумерация формул соответствует нумерации в итоговом алгоритме на с. 137.

 

21) Подформула:
	П ==>	F1(В1)		П ==>	F1(В1)
	==>	F2	или	==>	F2(В1)

 

Идея решения: требуется поле, обеспечивающее F₁(В₁).

Требуется поднять корабль с огромной глубины с помощью понтонов, из которых вытесняется вода. Устройство подачи воздуха в понтонную систему не выдерживает большого давления в системе.

 

	Давление должно быть, чтобы вытеснить
УФП	воду;
	и не должно быть по условию, чтобы не раз-
	рушить устройство.

 

Ответ: требуется поле (П), вытесняющее воду. Повышением температуры внутри понтона или электрохимической реакцией (электролиз) можно получить газ, который вытеснит воду.

 

22) Подформула:

 

П  ==> F₁(В₁) ==> F₂(В)

 

В  – объект, который не является изделием, но на него тоже воздействует инструмент.

 

Задача о консервировании крови.
	Холод должен быть, чтобы не испортилась
УФП	кровь (В1);
	и не должен быть, чтобы не образовывался
	лед (В).

 

Идея решения: ввести дополнительное поле, обеспе-чивающее F₂(В). В данном случае вводится поле, которое не позволит образовываться льду.

 

Ответ: высокое давление не позволит образовываться льду при низкой температуре.

 

23) Подформула:

 

П  ==> F₁(В)

==> F₂(В₁)

 

Идея решения: требуется новое поле, обеспечивающее F₁(В).

 

 

 

Необходимо снять окисел с металлической заготовки. Ее нагревают, и за счет разного коэффициента термического расширения окисел отделяется от металла. Но при высокой температуре заготовка портится.

 

	Тепловое поле должно быть, чтобы отделить
УФП	окисел;
	и не должно быть, чтобы не испортить за-
	готовку.

 

Ответ: нагревать в гальванической ванне, где нагреется только окисел.

 

 

Чтобы хорошо перевести рисунок, нужно хорошо надавить инструментом на окрашивающую бумагу, но она рвется.

 

	Давление должно быть, чтобы лучше наносить
УФП	краску;
	и не должно быть, чтобы не порвать бумагу.
Ответ: нагреть инструмент.

 

24) Если в физическом противоречии есть функция – пе-ремещение, то формула ФП следующая:

 

П  ==> F₁(В’) ==> F₂(В’’)

Идея решения: требуется поле, обеспечивающее F₂(В’’).

В задачах с такой формулой затруднительно определить, где изделие В₁, а где инструмент В₂, и это, как правило, не помогает в решении задачи. Поэтому в формуле введены новые обозначения В’ и В’’.

 

Задача про опыление цветков.
	Ветер должен быть, чтобы переносить пыльцу;
УФП	и не должен быть, чтобы не закрывались
	лепестки.

 

Ответ: требуется поле, не позволяющее закрываться лепесткам.

 

При протекании жидкого кислорода по трубам, внутри образуются пузырьки газообразного кислорода. Требуется отделить жидкий кислород от газообразного.

 

Перемещение должно быть, чтобы транспор-тировать жидкий кислород (В’);

 

^УФП      и не должно быть, чтобы успокоилась жидкость и всплыли пузырьки газа (В’’).

 

 

Ответ: закрутить жидкий кислород вокруг оси трубы, более легкий газ смещается в центр – это упрощает сепарацию.

 

3.  Формула вещественная

 

В  ==> F₁ ==> F₂

 

28) Соотношение между изделием и инструментом такое:

 

В₁<~~~~~В₂ или В₁ <~~~~~ В₂ <-----В

Т.  е. инструмент, кроме положительного, оказывает еще

и  отрицательное действия на изделие.

Идея решения: разрешение ФП во времени.

 

Шасси должны быть, чтобы посадить самолет;

УФП

и не должны быть, чтобы не мешать в полете.

 

Самолет <~~~~~~ шасси.

Ответ: шасси убираются в полете.

 

Необходима иголка с большим и с маленьким ушком. Ткань <~~~~~~ игла <------ нить.

 

Ушко должно быть, чтобы принять нить;

УФП

и не должно быть, чтобы сохранить ткань.

 

Ответ: ушко изменяемой формы.

 

29) Соотношение между изделием и инструментом такое:

 

В₁ <------ В₂ <~~~~~~ В, или В₁ <-------В₂ ~~~~~~> В

Идея решения 1: использование вну треннего объема инструмента В₂.

 

Идея решения 2: использование вну треннего объема изделия В₁.

 

Крепеж (В₂) удерживает обмотчик (В₁). Обмотчик, враща-ясь, стягивает нить (В), установленную вместе с крепежом на станине. При этом нить вместо того, чтобы проходить сквозь крепеж, наматывается на него и рвется.

 

	Крепеж должен быть, чтобы удерживать
УФП	обмотчик;
	и не должен быть, чтобы пропускать нить.

 

Ответ: внутри крепежа должно быть отверстие, сквозь которое проходит нить к обмотчику.

 

Сюда относятся и цикличные системы, где В₁ половину периода – изделие, а половину периода – инструмент (по формуле как В).

 

Компрессор (В₂) работает на сжатии и расширении газа (В₁). При сжатии лучше, чтобы газа вообще не было.

Ответ: используют газ, который при сжатии превращаетс в  твердое тело с минимальным объемом.

 

В   емкость (В) для лабораторных испытаний образца

 

(В₁) налита кислота (В₂). Емкость портится, и ее приходится менять.

 

Кислота должна быть, чтобы действовать на _УФП образец;

 

и не должна быть, чтобы сохранять ящик.

 

 

Ответ: емкость делается из материала образца, который и  испытывается.

 

4.  Формула вещественно-полевая

 

В   ==> F₁(П) ==> F₂

 

27) Подформулы:

В ==>	F1(П)		В ==>	F1
==>	F2		==>	F2(П)

 

Решение 1: видоизменение или замена вещества, чтобы выполнить F₂.

 

При индукционной плавке бериллия в руду добавляют провод-ник поля, но он портит химический состав будущего металла.

 

	Вещество должно быть, чтобы прово-	В ==> F1(П)
	дить поле;
УФП
и не должно быть, чтобы не загрязнять			==> F2
металл.

 

Ответ: вместо чужеродного вещества добавлять в руду чистый бериллий, который тоже проводит поле.

 

Решение 2: замена вещества на поле, обеспечивающее F₁.

Требуется закрепить экраны для отражения тепла.

 

	Крепеж должен быть, чтобы соединять	В ==> F1
	экраны;
УФП
и не должен быть, чтобы не проводить			==> F2(П)
тепло.

 

Ответ: удерживать экраны электростатической силой.

 

Разделить физические противоречия этой формулы на две группы и точно сказать, что эта решается введением поля, а  эта – заменой вещества, пока не удалось.

 

5.  Формула с антифункциями

 

В   ==> F ==> -F

16) Подформулы:

 

В   ==> F(П) ==> -F(В’)

 

В  ==>  F(В’)

==> -F(П)

 

В   ==> F(В’) ==> -F(В’’)

 

Здесь В’ и В’’ лежат на разных ступенях шкалы динамизации. Например, В’ газ – В’’ твердое тело или В’ твердое тело – В’’ сыпучее вещество и т. д.

А знак «-F» – означает, что это антифункция для «F».

Идея решения: использование пленки, пены, воздушной			Задача про сверхскоростную кинокамеру.
завесы.			Вещество должно быть, чтобы задерживать
			свет;
Задача о перевозке жидкого шлака.			УФП
Крышка должна быть, чтобы			и не должно быть, чтобы пропускать свет.
	В ==>	F(П)
не проходило тепло;			Ответ: кристалл, управляемый электрическим полем,
УФП
			может отклонить путь прохождения светового луча.
и не должна быть, чтобы	==>	-F(В’)
			Так решаются все ФП этой подформулы. Но у некоторых
проходил шлак.
			ФП есть дополнительное решение: требуется заменить В на
Ответ: крышка образуется из пены.			П, выполняющее ту же функцию.

 

 

 

Задача об отбивке мяса.

 

Покрытие должно быть, чтобы за-	В ==> F(В’)
держивать брызги;

УФП

и не должно быть, чтобы пропускать	==> -F(П)
удар.

 

Ответ: покрытие из пленки, воздушная завеса.

 

Зимой в автопарке требуются ворота, чтобы задерживать холодный воздух, но это затрудняет проезд.

 

		Ворота должны быть, чтобы задер-	В ==> F(В’)
		живать холодный воздух;
УФП
	и не должны быть, чтобы пропускать			==> -F(В’’)
	машины.
Ответ: воздушная завеса вместо двери.

 

17) Подформулы:
	В ==>	F(В’)		П ==>	F(В’)
	==>	-F(В’’)		==>	-F(В’’)

 

Когда В’ и В’’ лежат на одной ступени шкалы динами-зации.

 

Идея решения: ответ основан на различии двух веществ В’ и В’’ по физическим свойствам (восприимчивость к маг-нитному полю, разность температур, влажность, электро-проводность, плотность, точки фазовых превращений первого или второго рода и т. п.).

 

	Вещество должно быть, чтобы задерживать
УФП	больные семена;
	и не должно быть, чтобы пропускать здоро-
	вые.

 

Ответ: у больных и здоровых зерен разная степень набуха-ния, поэтому они по-разному впитывают в себя какое-нибудь управляемое вещество.

 

18) Подформула:

 

В   ==> F(П) ==> -F(П)

 

Идея решения: введение вещества, управляемого полем.

 

 

19) Подформула:

 

П  ==> F(В’) ==> -F(В’)

 

Здесь, как и в предыдущей формуле, есть два решения, и нельзя сказать, какое требуется для конкретного ФП.

 

При уничтожении клеток опухоли облучением погибают и здоровые клетки организма.

 

	Облучение должно быть, чтобы поразить рако-
УФП	вые клетки;
	и не должно быть, чтобы сохранить здоровые
	клетки.

 

Идея решения 1: требуется геометрически измененное поле.

 

Ответ: несколько слабых лучей проходят через здоровую ткань под разными углами и пересекаются в опухоли.

 

Нужно нанести полимерное покрытие на горячее стекло, но иногда полимер вспыхивает.

Тепловое поле должно быть, чтобы расплавить полимер;

УФП

и не должно быть, чтобы не зажечь его.

 

Идея решения 2: требуется ввести вещество, оттягиваю-щее или прекращающее вредное действие поля.

Ответ: ввести в атмосферу рабочей зоны азот.

 

Аналогично этой решается задача о запайке ампул.

 

	Тепловое поле должно быть, чтобы расплавить
УФП	горлышко ампулы;
	и не должно быть, чтобы не нагреть нижнюю
	часть ампулы.

 

Ответ: нижняя часть ампулы погружается в воду.

 

20) Подформула:

 

В   ==> F(В’) ==> -F(В’)

 

Если пересечение оперативных времен \ / .

 

Идея решения: вещество вводится и выводится из системы периодически.

 

Задача о барже, которая разгружается собственным переворачиванием.

 

Киль должен быть, чтобы возвращать баржу в вертикальное положение;

 

^УФП     и не должен быть, чтобы баржа переворачива-лась при разгрузке.

 

 

Ответ: вместо киля используется подвижный груз, кото-рый в нужный момент наполняет или освобождает килевое пространство.

 

Если пересечение оперативных времен имеет вид: Х и \/ .

 

Идея решения: требуется вещество со смешанными характеристиками, удовлетворяющее как +F, так и –F.

 

При прыжках с трамплина можно получить травму ударом о водную поверхность.

	Вода должна быть, чтобы затормозить чело-
УФП	века;
	не должна быть, чтобы не ударить (не тормо-
	зить) его.

 

Ответ: необходимо вспенить воду, наподобие гази-ровки.

 

6. Формула – зазор

 

З   ==> F₁ ==> F₂

 

25) Зазор необходим для сохранения изделия.

 

Идея решения: после получения изделия уничтожить инструмент.

 

После получения тонкой медной пленки В₁ на пластинке ка-тализатора В₂ необходимо ее снять, но она при этом рвется.

 

Зазор должен быть, чтобы легко снять пленку; УФП и не должен быть, чтобы медь контактировала с катализатором.

 

Ответ: пластинку катализатора разрушают кислотой, инертной к меди.

 

26) Зазор необходим для сохранения инструмента.

 

Идея решения: между изделием и инструментом поме-щается изделие, не наделенное вредным для инструмента свойством или полем, которое имеет все изделие.

 

По лотку перемещается сыпучее вещество В₁, которое быстро истирает лоток.

 

	Зазор должен быть, чтобы сохранить лоток;
УФП	и не должен быть, чтобы поддерживать сыпучее
	вещество.

 

Ответ: у самой поверхности лотка сыпучее вещество должно быть остановлено (допустим невысокими поперечными перегородками, расположенными по длине всего лотка).

 

1. 5.   АЛГОРИТМ

 

В   этом параграфе говорится об основных трудностях, которые возникают при работе с алгоритмом. Будут приведены примеры, которые позволят решателям «набить руку».

 

Чтобы определить углубленную формулу ФП вашей задачи, необходимо в обозначенном порядке пройтись по блок-схе-ме, начиная с блока ФП. Напротив каждой формулы – свой массив идей решения, ориентироваться в котором нужно по подформулам.

 

Практика показала, что примерно лишь для 10 процентов задач затруднен выбор формулы физического противоречия. Выглядит это затруднение так: у вас есть ФП, к нему вы подобрали формулу, строго следуя алгоритму, но если вы отвлечетесь от правил алгоритма, то воображение может под-сказать вторую формулу для несколько модифицированного ФП вашей же задачи. Разберемся, почему возникают две формулы и есть ли в этом свой резон.

 

Появление двух формул у одного ФП вызвано двумя причинами.

 

Причина 1

 

Еще в первой части Алгоритма Решения Изобретательских Задач (АРИЗ) мы определяем ТП (техническое противоречие) и встаем перед выбором – по какому из двух направлений идти дальше. И, следовательно, ФП мы формулируем только для одной из половинок ТП. Но существуют некоторые задачи, для которых вторая половинка ТП настолько полно характеризует конфликтную ситуацию, что заставляет нас вновь вспомнить о ней уже при выборе формулы ФП. Отсюда и затруднения при работе с алгоритмом.

 

(Сейчас и далее держите перед глазами алгоритм, приведенный в конце работы на с. 137.)

 

Задача о скоростной кинокамере, у которой диафрагма должна открываться и закрываться с очень большой частотой.

		Диафрагма должна быть прозрачной,  +С ==> F
		чтобы проходил свет;	1
ФП					–С ==>	F2
	и должна быть непрозрачной, чтобы
	задерживать свет.
				по признаку (в).
Идея решения: ввести поле.
Другое ФП этой же задачи (но уже углубленное).
	Вещество должно быть, чтобы за-				В ==>	F(П)
	держивать свет;
УФП	и не должно быть, чтобы пропускать				==>	-F(П)
	свет.
	антифункция, 3-я подформула.
Задача о бассейне.
	Бассейн должен быть бесконечным,				+С ==>	F
	чтобы спортсмен плыл без поворотов;					1
ФП
					–С ==>	F2
	и должен быть конечным по условию.

по признаку (б).

 

Идея решения: инверсия, т. е. пловец «стоит» на месте, а бассейн, т. е. вода, движется.

 

С другой стороны.

 

Перемещение (пловца) должно быть,	П ==>  F1(В1)
чтобы плыть без поворотов;

УФП

и не должно быть, чтобы «не закан- _{==> -F2(В)} чивался» бассейн.

 

полевая формула, вторая подформула, т. к. здесь объект изменения – Поле (перемещение).

 

Идея решения: ввести дополнительное поле, обеспечи-вающее F₂(В) (нескончаемость бассейна).

 

Задача про окраску вихрей в турбулентном потоке (см. п. 14 в разделе 4.1, с. 130).

Здесь (вода) В₁~~~~>В₂ (краска).

	Краска должна быть смываемой, чтобы окра-
ФП	шивать вихри;
	и должна быть несмываемой, чтобы долго не
	расходоваться.
Идея решения: ввести поле.

 

Вещество (краска) должно быть,	В ==> F1(П)
чтобы окрашивать (П) поток;

УФП

и не должно быть, чтобы не рас- _{==> F2,} ходоваться.

 

Для этой формулы – две идеи решения.

1. 1.   Видоизменить или заменить В (краску), чтобы выполнять F₂ (нескончаемость). Например, краской может быть сама вода, которой очень много.  

 

1. 2.   Заменить вещество на поле, выполняющее F₁. Т. е. тре-буется поле, которое «окрашивает» поток.

 

Задача об отбивке мяса.
	Вещество должно быть, чтобы не пропускать
УФП	брызги;
	и не должно быть, чтобы пропускать поле
	(удар).

 

Идея решения: использовать пленку, пену, воздушную завесу...

 

	Поле (удар) должно быть, чтобы об-	П ==>	F (В );
УФП-2	работать мясо (В1);		1	1
	и не должно быть, чтобы не было	==>	-F2(В).
	брызг (В).

 

Идея решения: ввести дополнительное поле, обеспечи-вающее F₂(В) (защиту от брызг).

 

Задача о нагреве передвигающейся цементной пыли. Нагревают висячими цепями.

 

 

 

 

Цепи должны быть частыми, чтобы лучше	+С ==> F1
передавать тепло от воздуха цементу;

ФП

и должны быть нечастыми, чтобы мень- _{–С ==> F2} ше тормозить цемент.

 

клетка № 6 в верхней табличке алгоритма.

 

Идея решения: перевод инструмента (цепей) на микро-уровень.

 

По идее Г. С. Альтшуллера, цемент должен двигаться по поверхности расплавленного олова.

С другой стороны,

 

	вещество (цепь) должно быть, чтобы подво-	В ==> F1(П)
	дить тепло к внутренним частям цемента;
УФП
и не должно быть, чтобы не тормозить			==> F2
цемент.

 

Для этой формулы две идеи решения, но вторая сущест-венно отличается. Итак, требуется заменить В на поле, вы-полняющее подвод тепла к центру цемента. Это может быть СВЧ-поле, которое равномерно нагревает сразу весь объем.

 

Вторая причина появления двух формул у одного ФП.

 

Другая причина возникновения двойственности формул связана с тем, что между некоторыми формулами есть много общего. Так, например, все задачи второго пункта формулы:

З ==> F₁

==> F₂

 

характеризуются таким отношением: В₁~~~~>В₂. Значит, пункты: 2,5,8,11,14, т. е. столбец В_1-2 по таблице, тоже содержит решения для этих задач. И хотя формула и ФП остаются прежними, надо посмотреть, какие решения подсказывает эта таблица.

 

Задача о перемещении сыпучего вещества по лотку (сы-пучее вещество истирает лоток).

 

	Зазор должен быть, чтобы сохранить лоток;
УФП	и не должен быть, чтобы поддерживать сыпучее
	вещество.

 

Смотрим сверху вниз во второй столбец таблицы для формулы:

 

+С ==> F₁ –С ==> F₂

 

Клетка № 2 не подходит, т. к. оперативное время не такое \ / и в задаче не говорится о геометрическом параметре (ГП).

 

Клетка № 8 подходит, потому что у нас в задаче го-ворится о перемещении. Итак, идея решения – инверсия. Т. е. изделие и инструмент меняются местами.

 

Ответ: сыпучее вещество остается неподвижным относи-тельно лотка, а лоток перемещается. Это транспортер.

 

Клетка № 11 подходит: оперативное время \/ (т. е. зазор дол-жен быть до тех пор, пока не остановится сыпучее вещество).

Идея решения: С + (–С) (т. е. подвижный + неподвижный).

 

Такое решение нами уже получено в самом начале: с лот-ком контактирует неподвижное сыпучее вещество, по которому перемещается такое же сыпучее вещество.

 

Задача о лабораторных испытаниях образца.

 

	Кислота должна быть, чтобы  В ==> F
	действовать на образец;	1
УФП			==> F2
и не должна быть, чтобы не
портить ящик.			В1<-----В2~~~~> В

 

Идея решения: использовать внутренний объем В₁ (емкость делается из материала образца, который и испытывается).

 

	Кислота должна быть активная,	П ==>	F(В’)
УФП-2	чтобы разъедать образец (В1);
	и должна быть неактивная, чтобы	==>	-F(В’’)
	не разъедать ящик (В).

формула антифункция, вторая подформула.

 

В’ и В’’ (т. е. образец и ящик) на одной ступени шкалы динамизации, следовательно, в ответе должен использоваться некий физический эффект по защите В’’.

 

Задача о резке металла.

 

На металлическом столе (В₂) лежит деталь (В₁), которую режут струей плазмы (В).

 

	Стол должен быть, чтобы под-  В ==> F
	держивать деталь;	1
УФП			==> F2
и не должен быть, чтобы про-
пускать плазму.			В1<------В2<~~~~В

 

Идея решения: использовать вну тренний объем В₂ (т. е. стол, пропускающий плазму сквозь себя, но удерживающий деталь). Стол с подвижным отверстием.

 

С другой стороны,

 

	вещество должно быть, чтобы не	В ==>	F(В)
УФП-2	пропускать деталь;
	и не должно быть, чтобы пропускать	==>	-F(П)
	плазму.

Идея решения: использовать пленку, пену, воздушную

завесу, воздушную подушку...

 

Вот примерно такие задачи вызывают самые большие трудности при определении формулы ФП. В большинстве же случаев выбор формулы происходит гораздо проще.

 

1. 6.   ПРОГНОЗ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ АЛГОРИТМА

 

Есть три явных возможности для развития этого алгоритма.  

 

• Одна из них заключается в том, что с привлечением новых объемов задач (т. е. при наборе статистики) произойдет дальнейшее дробление подформул. Проявятся новые признаки, которые конкретизируют двойные решения, а также т. н. дополнительные решения в некоторых подформулах. Развитие этого направления даст возможность еще ближе подойти к идее решения после определения ФП.

 

• • Следующая возможность развития – выявление и разработ-ка связи формул ФП с вепольным анализом и стандартами.  

 

• И третье. Компьютерная программа на основе алгоритма перехода от ФП к идее решения инструментами ТРИЗ.

 

7. ВЫВОДЫ

 

Физические противоречия обрели свои формулы, и за каждой формулой определился свой массив идей решения. Воспользо-вавшись алгоритмом перехода после определения ФП по АРИЗ, решатель не только ориентируется в информационном фонде ТРИЗ, получая представление, где искать решение (в геометри-ческих, физических эффектах или надсистемных переходах), узнает идею решения, которая образным языком описывает будущее решение задачи. Т. е. можно говорить о том, что данный алгоритм практически устраняет перебор информационного фонда при переходе от ФП к идее решения.

 

Кроме того, появился ряд существенных сверхэффектов, которые помогут решателям на других этапах работы по АРИЗ.

 

Так, например, во время решения задач с аудиторией фор-мулируется столько ФП, сколько людей решает задачу. А если пользоваться формулами ФП, такой ситуации не возникает.

 

Также в определенных задачах для нахождения идеи решения ФП не требуется выяснять, что является изделием, а что инструментом (см. задачу о переносе пыльцы, о транс-портировке жидкого кислорода по трубе). Следующий эффект заключается в том, что после алгоритма перехода от ФП к идее мы выходим на физэффекты не с противо-речием, а с условием, которое сформулировано в идее решения (см., в частности, полевую формулу).

 

Еще один сверхэффект, может быть, самый интересный, заключается в следующем: в ТРИЗ существуют разработки т. н. абсолютных операторов. Они построены на различных принципах, но каждый оператор, состоящий из простейшего правила, обязан, якобы, разрешить любое противоречие. Есть операторы, которые прекрасно решают некоторый класс задач. Но все они лежат мертвым грузом и пока не были задейство-ваны в АРИЗ. Почему? Потому что слишком много сбоев.

 

А  дело в том, что одни и те же ходы решения (простейшие правила) не могут быть использованы одинаково для всех ФП, ибо у них слишком разные формулы, о которых авторы пока не догадывались.

 

Так вот, самый интересный сверхэффект от представленной работы состоит в том, что она позволяет «спроецировать» на пространство формул любую разработку (например, абсолютный оператор). При этом мы увидим, в какой формуле или подфор-муле разработка принципиально не будет работать, увидим примеры, это подтверждающие, иногда увидим механизмы управления очередным «абсолютным оператором».

 

Это позволит воспользоваться в АРИЗ абсолютными операторами, которые пока используются недостаточно.

 

А   еще формулы дадут возможность разработчикам классической ТРИЗ мгновенно проверять свои предположения.

 

Добавить в блокнот