"Тревожный чемоданчик" изобретателя

А. М. Пиняев

У моего отца, военного, в шкафу хранился маленький чемоданчик, в нем были только вещи, без которых нельзя было обойтись в суровых полевых условиях. Часто бывало так: звонок в дверь, срочный вызов — тревога. Десять минут на сборы, и отец, подхватив чемоданчик, уходил в ночь.

Идея «маленького тревожного чемоданчика», который всегда под рукой в трудную минуту, стала для меня своеобразным идеальным конечным результатом при работе над системой стандартов Г. С. Альтшуллера [1]. Опыт работы с ней показал, что при большом общем количестве стандартов, имеющихся в системе, «работают» лишь некоторые из них; система громоздка, неудобна в пользовании, до сих пор не получила простого алгоритма использования.

Возникло естественное желание взять из системы лучшее — наиболее эффективные стандарты, подсказывающие неочевидные изобретательские ходы и имеющие четкие рекомендации по применению. Такие стандарты легли в основу моего «набора». Формулировки некоторых из них изменены с целью согласования между собой; для стандарта на разрушение вредного взаимодействия разработан алгоритм построения портрета вводимого веще¬ства; введен новый стандарт на устранение действия третьего вещества. Новая система используется по методике, основанной на классификации нежелательных эффектов, известной в функциональном анализе изобретательских ситуаций [2].

Критерии эффективности стандарта:

1. Точная, конкретная формулировка условия применимости, отсутствие в ней тризовских спецтерминов.

2. Четкая, конкретная рекомендация по преобразованию исходной ТС.

3. Наличие изобретательских решений высокого уровня, в которых реализован стандарт.

Некоторые стандарты соответствовали этим критериям и были приняты с минимальными изменениями (например, стандарт на оптимальное действие). Некоторые стандарты изменены более существенно для приведения их в соответствие критериям эффективности (например, стандарт 1.1.7, группа стандартов на введение добавок, стандарт на разрушение вредного взаимодействия). Наконец, некоторые из стандартов, которые не удалось «дотянуть» до требуемого уровня, были исключены из системы, но частично использованы для уточнения оставшихся стандартов (например, стандарты 1.1.1 — 1.1.4, 1.2.3, 1.2.4, «фепольные» и «эпольные» стандарты).

«Тревожный чемоданчик» рекомендуется применять после выполнения шага 1.3 АРИЗ-85В, когда определена функциональная модель задачи, можно использовать его и после шага 3.3.

Для построения функциональной модели подходит также алгоритм ФАИС [2]. В работе используются обозначения изделие-1 и изде-лие-2 для объектов полезной и вредной функций, соответственно. Разумеется, возможен случай, когда изделие-1 и изделие-2 совпадают.

Пользоваться системой «Тревожный чемоданчик» рекомендуется следующим образом: 1.

Определить вид нежелательного эффекта (см. [2])

2. Выбрать соответствующий ему класс стандартов.

3. Построить функциональную модель конфликта.

4. Сравнить условия применимости основных стандартов с условиями функциональной модели.

5. Выбрать подходящие стандарты.

6. Применить рекомендации выбранных стандартов для устранения конфликта.

7. Если решение найти не удалось, — повторить пп. 4-6 для подстандартов первого

уровня. -

8. Если решение найти не удалось, — повторить пп. 4-6 для подстандартов второго уровня.

В Приложениях 1 и 2 приведены система стандартов и алгоритм построения портрета вводимого вещества для стандарта на разрушение вредного взаимодействия. В систему пока не введены измерительные стандарты и некоторые стандарты на улучшение выполнения полезной функции — они находятся в стадии доработки. Кроме того, система будет дополняться новыми стандартами по мере их выявления и проверки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нить в лабиринте / сост. А. Б. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия, 1988. 277 о, (Техника — молодежь — творчество).

2. Пиняев А. М. Переход от административного противоречия к техническому при анализе изобретательских проблем. Минск, 1991.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

ФОНД СТАНДАРТОВ ИЗ «ТРЕВОЖНОГО ЧЕМОДАНЧИКА»

А. СТАНДАРТЫ НА УСТРАНЕНИЕ ВРЕДНОЙ ФУНКЦИИ

ЕСЛИ дана задача на устранение вредной функции, ТО:

1. ЕСЛИ причиной ВФ является контакт инструмента с изделием-2, ТО в зону контакта между ними на время выполнения вредной функции вводят вещество. Вводимое вещество должно препятствовать выполнению вредной функции, не препятствуя выполнению полезной (см. микро-алгоритм построения портрета вещества).

Вводимое вещество получают видоизменением инструмента, изделия-1 или изделия-2:

— вспениванием;

— дроблением;

— изменением агрегатного состояния, концентрации, гибкости;

— использованием фазовых переходов;

— введением добавок, выделяющих требуемое вещество;

— использованием химических реакций (окисление-восстановление, разложение-синтез, электролиз и т.п.).

Примеры:

При перевозке шлака в ковшах образование корки на поверхности шлака предотвращают путем его вспенивания.

Намораживание тонкого слоя льда на поверхности подводного крыла предотвращает его разрушение навигационными пузырьками, а.с. 412062.

Охлаждение наружной стенки трубопровода до температуры замораживания пристеночного слоя движущейся по нему пульпы предотвращает износ стенок трубопровода, а.с. 783154.

Отделение осадка (изделия) от электрода (инструмента) при осаждении металлов электролизом из водных растворов облегчают образованием между электродом и осадком прослойки в виде рыхлого, губчатого слоя осаждаемого металла, который наносят электролитически в режиме предельного тока, а.с. 553309.

1.1. ЕСЛИ требуемые по п.1 изменения недопустимы (портят один из взаимодействующих объектов, труднореализуемы или неэффективны), ТО в качестве вводимого используют постороннее вещество, даровое или достаточно дешевое. Для поиска такого вещества используют портрет, построенный при выполнении п.1.

При взрывном уплотнении стенок скважины газы, выполняя полезную функцию, одновременно выполняют и вредное действие — приводят к образованию трещин в стенках. Предложено «окутать» шнуровой заряд оболочкой из пластилина — давление передается, трещин нет, а.с. 937726.

1.1.1. ЕСЛИ введение вещества по п. 1.1 ухудшает выполнение полезной функции, ТО действие инструмента направляют на дополнительный объект, непосредственно взаимодействующий с изделием-1 . Этот объект должен передавать полезное действие, не передавая вредное.

Нагрев толстой проволоки до высокой температуры для ее растяжения при изготовлении предварительно напряженного железобетона портит проволоку. Предложено нагревать жаропрочный стержень, который в нагретом виде соединяется с проволокой. Охлаждаясь, стержень укорачивается и растягивает холодную проволоку, а.с. 120909.

1.1.2. ЕСЛИ введение вещества по п. 1.1 не позволяет полностью устранить вредную функцию, то в изделие-1 вводят вещество, делающее его нечувствительным к вредному воздействию. После выполнения полезной функции введенное вещество удаляют (испаряют, растворяют, сжигают и т.п.).

Волочение тонкостенной трубки на заключительной стадии ее изготовления осуществляют на алюминиевом стержне, удаляемом после обработки вытравливанием щелочью, а.с. 182661

1.1.3. ЕСЛИ вредная функция выполняется магнитным полем над ферромагнитным веществом, ТО магнитные свойства вещества на время выполнения полезной функции отключают ударом, нагревом и т.п.

Контактная приварка ферропорошков: перед подачей в зону приварки порошок нагревают до точки Кюри. Это предотвращает выталкивание порошка магнитным полем сварочного тока, а.с. 397289.

2. ЕСЛИ полезная функция выполняется полем, а решение по п.1 не устраивает, ТО используют слабое поле, недостаток которого восполняют введением в зону взаимодействия инструмента с изделием-1 вещества, дающим локальное поле (термитные составы — для теплового воздействия, взрывчатые вещества — для механического воздействия).

Размягчение полистиролового каркаса катушки с металлическими ножками, к которым нужно припаять тонкий, покрытый изоляцией провод, предотвращают предварительным окунанием ножек с намотанным на них проводом в экзотермическую смесь. При окунании ножек в низкотемпературный припой изоляция быстро сгорает в пламени смеси, а каркас не размягчается.

3. ЕСЛИ причиной вредной функции является вещество или объект, препятствующие эффективному взаимодействию инструмента с изделием, и при этом мешающий объект не выполняет полезных функций, ТО его уничтожают (взрывом, ударом, сжиганием, срезанием, химическими реакциями и т.п.) непосредственно в процессе выполнения полезной функции.

При злектроконтактной наплавке деформированный и частично разрушенный поверхностный слой ролика-электрода препятствует эффективному взаимодействию инструмента (ролика с током) с изделием (присадочной проволокой). Мешающий слой непосредственно в процессе наплавки удаляют электролитическим растворением, а затем электролитическим осаждением наносят новый, качественный слой, а.с. 872165.

3.2. ЕСЛИ мешающий объект выполняет полезную функцию или трудноудалим, ТО инструмент связывают с изделием в обход мешающего объекта.

Скорость опускания старинной башни, находящейся на оседающем грунте, измеряют относительно «твердой точки», находящейся на расстоянии около 300 м. Между башней и «твердой точкой» находится жилмассив, препятствующий измерению обычным способом: с помощью теодолита. Жилмассив обходят, используя закон сообщающихся сосудов.

Б. СТАНДАРТЫ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ ФУНКЦИИ

ЕСЛИ дана задача на выполнение полезной функции, ТО:

1. ЕСЛИ необходим оптимальный режим выполнения полезной функции, ТО ее выполняют на максимальном режиме, а возникающий при этом избыток, вещества или поля убирают. Избыток вещества убирают полем, избыток поля убирают веществом.

Для получения тонкого слоя краски на изделие наносят избыточное покрытие, окуная изделие в бак с краской. Затем изделие вращают, и центробежные силы сбрасывают избыток краски, а.с. 242714.

2. ЕСЛИ выполнение полезной функции можно улучшить путем введения в инструмент или изделие вещественных добавок, а они ухудшают параметры изделия или инструмента и ввести их трудно, ТО:

2.1. Добавки в изделие или инструмент вводят только в зоне их непосредственного взаимодействия.

2.2. Добавки вводят только на время выполнения полезной функции.

Резиновые шары-разделители формуют и вулканизируют на ядре, изготовленном из смеси измельченного мела с водой с последующей просушкой. После вулканизации твердое ядро разрушают жидкостью, вводимой с помощью иглы.

2.3. Вводят «пустотные» добавки в виде пустотелых элементов (в твердом теле) или пузырьков газа (в жидкости).

Тензометрическую сетку внутри прозрачного объекта выполняют в виде пустотелых каналов для исключения искажений поля напряжений. Каналы изготавливают, вытравливая кислотой тонкие медные нити, а.с. 245425.

2.4. В качестве добавок используют носители полей (электрические заряды, электрический ток, молекулы веществ, легко вступающих в химические реакции, молекулы сильнопахнущих веществ и т.п.).

Для измерения степени вытяжки нити на ходу на нить наносят электрические заряды и определяют изменение линейной плотности заряда, а.с. 500464.

2.5. Добавку вводят в виде химического соединения, из которого она выделяется в результате выполнения полезной функции.

Для повышения стойкости в полимеры вводят мелкодисперсные металлы. Частички металла при внесе¬нии их' в расплав полимера должны иметь чистую (неокисленную) поверхность. Для этого вместо металла вводят его соль, из которой металл выделяется при тепловом воздействии.

2.6. Добавку получают разложением (например, электролизом) или изменением агрегатного состояния изделия или инструмента.

Для улучшения демпфирования в опорном узле скольжения смазку газируют, разлагая ее электролизом, а.с. 796500.

2.7. ЕСЛИ недопустимое ухудшение параметров изделия или инструмента добавками заключается в его загрязнении, ТО добавки вводят в виде такого вещества, которое в результате выполнения полезной функции превращается в одно из веществ, из которых состоят инструмент или изделие, или исчезает (сгорает, испаряется, растворяется).

При индукционной плавке окиси бериллия (диэлектрик) в нее вводят металлический бериллий (проводник). Он нагревается под действием индукционного поля и передает тепло окиси, а затем сгорает, превращаясь в окись, следовательно, не загрязняя расплав, ИР, 1975, № 3, с. 25.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

МИКРО-АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ ПОРТРЕТА ВВОДИМОГО ВЕЩЕСТВА

Исходными данными для алгоритма является модель задачи: инструмент, изделие-1, изделие-2, полезная и вредная функции.

1. Укажите, какими свойствами должно обладать вводимое вещество для устранения вредной функции.

2. Сформулируйте свойства, противоположные указанным в п.1, избегая использования частицы «не».

3. Определите (для каждого из свойств п.2), будет ли выполняться вредная функция, если вводимое вещество будет обладать одним из свойств по п.2, а остальными — по п.1

4. Вычеркните из списка п.2 свойства, для которых в п.З получен ответ «нет». Вычеркните соответствующие им свойства из п.1.

5. Определите (для каждого из свойств п.1), будет ли выполняться полезная функция, если вводимое вещество будет обладать одним из свойств п.1, а остальными — по п.2.

6. Замените в списке п.1 свойства, для которых в п.5 получен ответ «нет», на ротивоположные. Если замене подлежат все оставшиеся в списке п.1 свойства,— разрешите полученное ФП при помощи приемов разрешения ФП.

7. Определите, какими из свойств п.6 объекты, указанные в модели задачи, уже обладают. Сформулируйте изобретательские задачи по приданию этим объектам недостающих свойств.