Алгоритм Решения Изобретательских Задач - АРИЗ-91

Алгоритм Решения Изобретательских Задач - АРИЗ-91
Санкт-Петербург
ЧАСТЬ 1
Анализ задачи.
Основная цель 1 части АРИЗ - переход от расплывчатой изобретательской ситуации к
четко построенной схеме (модели) задачи.
1.1. Записать условие мини-задачи.
1.1.1. Определить объект усовершенствования, т.е. ТС, в которой возникла задача.
Правило 1. Рассматривается определенный (конкретный) объект в определенных условиях
работы.
Правило 2. В качестве объекта усовершенствования выбирается та ТС, в которой имеется
недопустимый по условиям задачи НЭ.
Правило 3. Если в условии задачи описаны две и более ТС - прототипа, то в качестве
объекта усовершенствоания выбирается наиболее производительная ТС.
1.1.2. Сформулировать главную функцию (ГФ) ТС, выбранной на шаге 1.1.1.
Формулирование ГФ проводится по следующим правилам:
Правило 1. ГФ формулируются для данной ТС в определенных условиях работы.
Правило 2. Формулировка ГФ не должна содержать указаний на конкретное воплощение
объекта (для ТС - на конкретное конструкторско-технологическое исполнение).
Правило 3. Исходя из определения функции (п.5 Определения и термины), объектом ГФ
должен быть материальный объект: вещество или поле. При анализе информационных
систем информация рассматривается как материальный объект.
Параметры и свойства не должны выбираться в качестве объекта функции.
Правило 4. Исходя из определения функции (п. 5), критерием наличия функции является
изменение хотя бы одного параметра объекта функции.
Правило 5. Исходя из определения функции (п.5), она проявляется только в действии
(взаимодействии). Поэтому в формулировке должна быть глагольная часть, отражающая
это действие по изменению параметров объекта функции.
(Правило 5 указывает на недопустимость использовать в формулировках функций
глаголов, не отражающих действие по изменению параметров: "обеспечить", "улучшить",
"добиться", "предотвратить", "исключить" ) .
Правило 6. Формулировка функции должна включать действие функции (Правило 5) глагол в неопределенной форме + объект функции (Правило 3) - существительное в
винительном падеже.
При необходимости, в формулировку могут быть добавлены дополнения (обстоятельства),
характеризующие место, время, направленность функции и др. Эти дополнения
приводятся в скобках.
Правило 7. Не рекомендуется использовать при формулировании глагольной части
функции частицу "не" , т.е функция должна быть позитивной.
Правило 8. Формулирование полезной функции ТС рекомендуется вести в следующем
порядке:
а) дать первоначальную формулировку функции ТС, которая представляется правильной ;
б) проверить возможность выполнения ТС сформулированной функции самостоятельно
(критерием является наличие у ТС хотя бы одного элемента, участвующего в выполнении
этой функции);
в) дать уточненную формулировку функции, используя вопросы:
- если элемент по п. б) выявлен - "зачем выполняется эта функция?
- если такой элемент не выявлен - "каким образом выполняется эта функция?"
г) повторять процедуру по п.п. б) и в) до последней формулировки, по которой есть хотя
бы один элемент, выполняющий эту функцию.
1.1.3. Определить компонентный состав выбранной ТС.
Правило 1. В состав ТС включаются только элементы верхнего иерархического уровня.
Правило 2. Если какой-либо элемент имеет подсистемы, существенные для условий
задачи и поэтому присутствующие в ее исходной формулировке, то рекомендуется эти
подсистемы выделить в самостоятельные элементы.
Правило 3. Для проверки правильности включения какого-либо элемента в компонентный
состав ТС рекомендуется контрольный вопрос: сохранится ли задача в отсутствие
проверяемого элемента.
1.1.4. Заменить в компонентном составе специальные термины.
Правило 1. Замена термина производится последовательным переходом к терминам,
несущим меньшую психологическую инерцию:
- узкоспециальные термины (конвертер, черкон);
- общетехнические термины (печь, контакт);
- функциональные термины (емкость, нагреватель, замыкалка);
- детские (бытовые, образные) термины (кастрюля, заплата);
- универсальные термины (штуковина).
Наиболее эффективными являются функциональные термины.
1.1.5. Сформулировать ТП в функциональной форме.
1.1.5.1. Записать главную функцию (Г) ТС (полезную функцию)см. подшаг 1.1.2.
1.1.5.2. Сформулировать нежелательный эффект (в частном случае - вредную функцию).
1.1.5.3. Усилить полезную функцию способом, описанным в условиях задачи или другим
известным способом.
1.1.5.4. Определить, как при этом изменяется нежелательный эффект (НЭ) (он должен
усилиться).
1.1.5.5. Ослабить НЭ способом, описанном в условиях задачи или другим известным
способом.
1.1.5.6. Определить, как при этом изменяется уровень выполнения полезной функции (он
должен снизиться).
1.1.5.7. Окончательные формулировки ТП-1 и ТП-2 в функциональной форме:
ТП-1: Если увеличивается уровень выполнения полезной функции (указать), то
недопустимо усиливается НЭ (указать);
ТП-2: Если ослабляется НЭ (указать), то недопустимо снижается уровень выполнения
полезной функции (указать).
1.1.6. Сформулировать мини-задачу по следующей форме: необходимо при минимальных
изменениях в ТС устранить НЭ, сохранив нормальный (требуемый) уровень выполнения
полезной функции.
Правило 1. Минимальность изменений исходной ТС определяется граничными
условиями, согласованными с заказчиками. В общем виде возможны 4 уровня изменений:
- изменение в технологии (без изменения конструкции);
- изменение конструкции (без изменения принципа действия);
- изменение принципа действия (без изменения главной функции);
- изменение главной функции.
1.2. Выделить и записать конфликтующую элементы: изделие и инструмент.
Правило 1. Изделием является объект функции:
полезной - см.подшаги 1.1.2 и 1.1.5.1;
вредной - см.подшаг 1.1.5.2.
Правило 2. Определить состояния (свойства) изделия, влияющие на ТП.
Правило 3. Инструментом является элемент - носитель полезной функции (п. 1.1.5.1), с
которым непосредственно взаимодействует изделие, и при этом возникает НЭ (п.1.1.5.2.).
Правило 4. Сформулировать два противоположных состояния инструмента,
определяющих усиление полезной функции (п. 1.1.5.3) и ослабление НЭ (п. 1.1.5.5).
Правило 5. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов,
достаточно рассмотреть одну пару.
П р и м е ч а н и я:
1. Исходя из правила 1 п.1.2., изделие - это элемент, который по условиям задачи надо
обрабатывать (нагревать, прижимать, перемещать, пропускать, защищать (от
воздействия), измерять и т.д.).
2. Исходя из правила 3 п.1.2., инструмент - это элемент, с которым непосредственно
Например, два разных инструмента, причем один инструмент мешает другому.
Или два изделия, которые должны воспринимать действия одного и того же инструмента:
одно изделие мешает другому.
1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2, записать формулировки ТП-1 и ТП-2 в
словесной форме.
П р и м е ч а н и я:
1. В таблице 1 приведены схемы типичных конфликтов.
Допустимо использование нетабличных схем, если они лучше отражают сущность
конфликта.
2. В некоторых задачах встречаются многозвенные схемы конфликтов. Такие схемы
разбиваются на однозвенные.
1.4. Выбрать одну из двух схем конфликта.
Правило 1. Из двух схем конфликта выбрать ту, которая обеспечивает лучшее выполнение
главной функции.
Правило 2. В случае двух полезных функций выбрать ту схему конфликта, которая
обеспечивает лучшее выполнение главной функции надсистемы.
1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.
Правило 1. Усиление производить по правилам оператора РВС, т.е. постепенно до
качественного изменения задачи.
Возможна несколько этапов усиления с появлением качественно новых задач.
Правило 2. Усиление конфликта необходимо доводить до физического предела состояния
инструмента.
Правило 3. Большинство задач содержат конфликты типа "много элементов" и "мало
элементов" ("сильный элемент" и "слабый элемент" ). Конфликты с состоянием
а) - "много элементов" и "сильный элемент" приводятся к виду "избыточное число
элементов" и "избыточно сильный элемент",
б) - "мало элементов" и "слабый элемент" приводятся к виду "отсутствующий элемент" и
"бездействующий элемент".
Новое состояние таким образом характеризуется новым НЭ, связанным с
- избыточным числом или избыточным действием элемента (а),
- отсутствием элемента или отсутствием его действия (б).
1.5.1. При выборе ТП-1 (п. 1.4) формулировка УТП имеет вид: избыточно сильный
элемент (избыточное число элементов) (указать) обеспечивает избыточный уровень
выполнения функции (указать), что приводит к резкому усилению НЭ (Указать).
1.5.2. При выборе ТП-2 (п.1.4) формулировка УТП имеет вид: бездействующий элемент
(отсутствующий элемент) (указать) обеспечивает отсутствующий НЭ (указать), что
приводит к отсутствию выполнения полезной функции (указать). (НЭ).
1.6. Записать формулировку модели задачи по форме:
а) даны (указать конфликтующие элементы по п.1.5.1 или 1.5.2);
б) усиленная формулировка конфликта (п. 1.5.1 или 1.5.2).
в) необходимо найти такой Х-элемент, который
- при выборе ТП-1 (п.1.4) устранит НЭ (указать), сохраняя (или не мешая выполнению
полезной функции (указать).
- при выборе ТП-2 (п.1.4) обеспечат выполнение полезной функции (указать), не создавая
НЭ.
1.7. Проверить возможность применения системы стандартов к решению модели задачи.
П р и м е ч а н и я:
1. Вепольная модели задачи строится на базе графической схемы конфликта (п. 1.3.),
выбранного на шаге 1.4.
2. Направление и характер взаимодействия в веполе совпадает с направлением и
характером действия функции в графической схеме конфликта (п. 1.3).
3. Поиск необходимого стандарта производится по алгоритму АИСТ.
ЧАСТЬ2
АНАЛИ3 3АДАЧИ
2.1. Определить оперативную зону (03).
2.1.1. Определить зону полезной функции, т.е. область пространства, где требуется
сохранить выполнение полезной функции.
2.1.2. Определить зону нежелательного эффекта (в частном случае - вредной функции (т.е.
область пространства, где требуется устранить (предотвратить) НЭ.
2.1.3. Определить взаимное расположение в пространстве зоны полезной функции (ЗПФ)
и зоны нежелательного эффекта (ЗНЭ), выделить зону .их пересечения (03).
Пр. : В общем виде возможны три варианта взаимного расположения ЗПФ и ЗНЭ:
В этом случае оперативной зоны нет. основе задачи лежит псевдопротиворечие, которое
может быть разрешено разделением противоречивых требований в пространстве.
Приемы разделения противоречивых требований в пространстве
1. Дробление.
Разделить систему на множество независимых частей с противоположными свойствами.
2. Вынесение.
Отделить от системы часть с одним из требуемых противоположных свойств (мешающую
или единственно нужную).
3. "Матрешка".
Разместить части системы с противоположными свойствами одну внутри другой.
4. Местное качество.
Наделить какую-то часть системы одним из требуемых противоположных свойств.
5. Переход в другое измерение.
5.1. Противоречие, связанное с размещением (движением) и воздействием разрешается
переходом: линия -- плоскость -- объем.
5.2. Перейти от прямолинейных частей к окружности, кругу, сфере.
5.3. Использовать многоэтажную компоновку, обратную сторону плоскости, наклон
системы.
6. Копирование.
Наделить противоположным свойством не саму систему, а ее упрощенную и дешевую
копию или ее изображение в необходимом масштабе.
7. Посредник.
Одним из требуемых противоположных свойств наделяется не сама система, а внешняя
добавка.
8. Использование гибких оболочек и тонких пленок. Противоречие типа "вещество
должно быть, чтобы... и его не должно быть, чтобы..," разрешается путем использования
очень тонкого слоя вещества.
Рассмотрение тонких пленок на микроуровне (молекулярном) приводит к очень сильному
приему - применению пены.
II.
В этом случае ЗПФ и ЗНЭ соприкасаются (в точке, по линии или по плоскости). Такое
противоречие уже нельзя разрешить простым разделением противоречивых свойств в
пространстве, но можно удовлетворить, применяя на границе зон физико-химические
переходы (изменение агрегатного состояния, фазовые переходы, разложение - соединение
и др.).
Приемы удовлетворения противоречивых требований изменением физико-химичеких
параметров системы
1. Изменение объемных свойств.
В одном и том же объеме свойства системы изменяются за счет изменения агрегатного
состояния, концентрации, конструкции, гибкости. Противоречие разрешается за счет
особенностей нового состояния системы, совмещающего имеющееся свойство с
требуемым.
2. Применение фазовых переходов, теплового расширения.
Использовать сосуществование в одном месте одновременно противоположных свойств,
возникающих при фазовом переходе: жидкий - твердый, выделение-поглощение (тепла),
увеличение - уменьшение (объема) и т.п.
При температуре Кюри вещество одновременно обладает магнитными и немагнитными
свойствами.
3. Использование полей.
Удовлетворение противоречивых требований за счет замены вещества полем.
4. Применение контрастных веществ.
Использовать вещества, которые благодаря своим физико - химическим свойствам
одновременно удовлетворяют противоречивым требованиям.
4.1. Сильные окислители (обогащенный воздух, кислород, озон). Вместо дополнительного
устройства интенсивность процесса повышает увеличением окислительной способности
внешней среды.
4.2. Инертная среда.
4.3. Взрывчатые вещества.
При малых объемах обеспечивают сильное воздействие.
4.4. Пористые материалы. Совмещают свойства твердых и газообразных веществ.
4.5. Экзо- и эндотермические вещества.
III.
Это случай наиболее острого противоречия, разрешение которого требует либо
искусственного "раздвижения" ЗПФ и ЗНЭ, либо применения системных переходов
(стандарты класс 3).
Приемы устранения противоречия за счет перехода в надсистему
1. Объединение.
Каждая система, входящая в надсистему, обладает некоторым свойством, а вся надсистема
- противоположным свойством.
2. "Вред в пользу".
Вредное свойство в надсистеме должно играть полезную роль или компенсироваться
другими вредными свойствами.
Приемы устранения противоречия за счет перехода в подсистему
1. Дробление.
Сама система обладает некоторым свойством, а ее подсистема - противоположным
свойством.
2. Использование композиционных материалов. Каждая часть материала имеет свои
свойства, а в целом композит обладает требуемым свойством.
3. Дешевая недолговечность, взамен дорогой долговечности. Вместо обычного прочного,
стойкого, плотного объекта можно использовать несколько непрочных, нестойких,
неплотных.
Приемы устранения противоречия за счет перехода к антисистеме
1. Инвертирование систем.
Поменять местами изделие и инструмент.
2. Антидействие.
Компесировать вредное действие другим, противоположным.
Приемы устранения противоречия за счет отказа от системы
1. Самообслуживание.
Система сама выполняет вспомогательные операции без применения специальных
обслуживающих систем.
2. Универсальность.
Система выполняет несколько разных функций, чтобы отпала необходимость в других
системах.
Комплекс приемов дает решение более сильное, чем отдельно взятый прием.
2.2. Определить оперативное время (ОВ).
2.2.1. Определить время полезной функции, т.е. интервал времени, когда требуется
сохранить выполнение полезной функции.
2.2.2. Определить время нежелательного эффекта (в частном случае - вредной функции
(т.е. интервал времени, когда требуется устранить (предотвратить) НЭ,
2.2.3. Определить взаимное расположение во времени интервалов полезной функции и
НЭ, выделить интервал их пересечения (ОВ) .
Примечания:
Аналогично шагу 2,1. возможны три варианта взаимного расположения времени полезной
функции (ВПФ) и времени нежелательного эффекта (ВНЭ) на временной оси: разнесение
(1), соприкосновение (2) или пересечение во времени (3).
Средствами разрешения противоречия будут соответственно: разделение противоречивых
требований во времени (1), физико- химическив переходы в момент перехода от ВПФ к
ВНЭ (2), и системные переходы для "истинного" ОВ, когда ЗПФ и ЗНФ пересекаются.
Приемы разделения противоречивых требований во времени
I. Динамизация.
Система должна обладать противоречивыми свойствами в разные моменты времени. Для
этого ее нужно сделать изменяемой, дать возможность ее частям перемещать друг
относительно друга.
2. Отброс и регенерация частей.
Ставшая ненужной часть системы должна быть отброшена. Расходуемые части системы
должны восстанавливаться в ходе работы.
3. Предварительное действие,
Придать системе требуемое свойство заранее (полностью или частично ).
4. Периодическое действие. Попеременное обеспечение двух противоречивых требований.
5. Проскок.
Одним из противоречивых свойств система наделяется на очень малый промежуток
времени.
6. Использования пауз, непрерывность полезного действия. Противоречивое требование
осуществляется в паузах действия, выполняющего основное требование. Ликвидируются
холостые и промежуточные ходы, полезная работа ведется непрерывно.
2.3. Определить вещественно-полевые ресурсы (ВПР).
Примечания:
1. ВПР - это вещество и поля, выявленные в результате анализа задачи.
Источник ресурсов
Вид ресурсов
вещества
1. Ресурсы оперативной зоны
а) инструмента
б) изделия
2. Внешнесистемные ВПР
а) среды в вокруг 03;
б) ВПР общие для всех сред "фоновые" поля
( гравитационное, магнитное)
3. Надсистемные ресурсы
а) ВПР реально существующих
альтернативных систем, т.е. ТС
выполняющих ту же функцию, что и
анализируемая, но с другим
принципом действия:
4. Другие виды ресурсов
а) пространственные
свойства
поля
свойства
б) временные
в) функциональные
г) информационные
д) системные
2. При решении конкретной мини-задачи желательно получить результат при
минимальном расходовании ВПР.
3. При решении макси-задачи (развитие полученного ответа и при решении задач на
прогнозирование) целесообразно задействовать максимум различных ВПР.
4. Как известно, изделие - неизменяемый элемент. Но иногда изделие может изменяться,
если
а) изменятся само;
б) допускать расходование (т.е. изменение) какой-то части, когда изделия практически
неограниченно много (вода в реке, ветер и т.д.);
в) допускать переход в надсистему (кирпич не меняется, но меняется дом);
г) допускать использование микроуровневых структур;
д) допускать соединение с "ничем", т.е. с пустотой,
е) допускать изменение на время;
ж) изменение очень мало (практически не влияет на изделие);
з) изменение производится предварительно (например, при создании изделия, если задача
относится к этапу его эксплуатации).
ЧАСТЬ3
0 П Р Е Д Е Д Е Н И Е ИКР и ФП
3.1. Залисать формулировку ИКР-1 по следующей форме:
Х-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений,
предотвращает либо устраняет (указать НЭ) в течение ВНЭ (указать) в пределах ЗНЭ
(указать), не мешая инструменту выполнять (указать полезную функцию) в течение ВПФ
(указать) в пределах ЗПФ (указать).
Примечания:
Кроме конфликта "вредное действие связано с полезным действием" возможны и другие
конфликты, например "введение нового полезного действия вызывает усложнение
системы" или "одно полезное действие несовместимо с другим". Поэтому приведенная в
3.1. формулировка ИКР - только образец, по типу которого записывается ИКР-1.
Общий смысл любых формулировок ИКР: появление полезного качества (или устранение
вредного) не должно сопровождаться ухудшением других качеств (или появлением
вредного качества).
3.2. Усилить формулировку ИКР-1.
Записать УПКР по следующей форме:
Главный ресурс САМ (САМА, САМО), не вызывая вредных явлений, предотвращает либо
устраняет (указать НЭ) в течение ВНЭ (указать) в пределах ЗНЭ (указать), не мешая
инструменту выполнять (указать полезную функцию) в течение ВПФ (указать) в пределах
ЗПФ (указать)
Примечание:
1. Для решения мини-задачи вводятся новые ограничения: вместо Х-элемента нельзя
вводить новые вещества и поля: в качестве него используется только главный ресурс.
2. Рассматривать, используемые ВПР, в такой последовательности:
- ВПР инструмента,
- ВПР внешней среды;
- ВПР побочные Я (в том числе и альтернативной ТО);
- ВПР изделия.
3. При решении мини-задачи достаточно провести анализ до получения технического
решения, при решении макси-задачи необходимо проверить все существующие в данном
случае ВПР.
3.3. Сформулировать физическое противоречие (ФП) на макроуровне.
Примечание:
Физическим противоречием (ФП) называют противоположные требования к состоянию
03.
3.3.1. Определить, каким состоянием должен обладать главный ресурс в течение ВНЭ в
пределах ЗНЭ, чтобы выполнить требование УИКР по предотвращению либо устранению
НЭ.
Примечание
1. Состояние могут быть не только физические (горячий - холодный, электропроводный диэлектрический), но и химические
(соединяющийся - распадающийся, выделяющий - поглощающий), геометрические
(длинный - короткий, круглый - угловатый), функциональные (пропускающий задерживающий, притягивающий - отталкивающий).
2. Одно и то же состояние может быть отражено различными терминами (синонимами).
3.3.2. Сформулировать противоположное состояние, не задумываясь над его
обоснованием.
Примечание
Противоположное состояние рекомендуется формулировать самостоятельным термином
без частицы "не" (см.примечание 1 шага 3.3.1).
3.3.3. Обосновать второе состояние главного ресурса требованием сохранения
эффективного выполнения полезной функции или другим требованиям УИКР предотвращением дополнительных вредных явлений.
3.3.4. Исключить необоснованные формулировки и записать полученную формулировку
ФП по следующей форме:
Главный ресурс в течение ВНЭ (указать) в пределах ЗНЭ (указать) должен быть (указать
состояние), чтобы предотвратить либо устранить НЭ (указать), и должен быть (указать
противоположное состояние) в течение ВПФ (указать) в пределах ЗПФ (указать), чтобы
сохранить эффективное выполнение полезной функции (указать).
Примечание
Если получилось несколько формулировок ФП, то они характеризуют либо одну и ту же
физику (химию, геометрию) конфликта (синомические ФП), либо разные задачи, которые
соответственно и решать нужно порознь.
3.4. Сформулировать физическое противоречие (ФП) на микро- уровне . Сформулировать
микро-ФП по следующей форме: частицы, из которых состоит главный ресурс... (далее
точно по формулировке макро- ФП шага 3.3.4).
Примечание
1. При выполнении шага 3.4 еще нет необходимости конкретизировать понятие "частицы"
. Это могут быть, например, домены, молекулы, ионы и т.д..
2. Частицы могут оказаться:
а) просто частицами вещества,
б) частицами вещества в сочетании с каким-либо полем;
в) "частицами" поля.
3. Если задача имеет решение только на макроуровне, 3.4. может не получиться . Но и в
этом случае попытка составления микро -ФП полезно потому, что даст дополнительную
информацию: задача решается на макроуровне.
3.5. Сформулировать ИКР-2.
3.5.1. Определить, каким из двух требуемых по ФП состояний главный ресурс уже
обладает.
3.5.2. Записать формулировку ИКР-2 (новой физической задачи по следующей форме:
Дополнительные ресурсы САМИ в 03 (указать) в течение (ОВ) указать преобразуют
главный ресурс из имеющегося состояния (указать) в противоположное (указать).
3.6. Проверить возможность применения системы стандартов к решению физической
задачи, сформулированной на шаге 3.5.2.
Примечание
1. В новой физической задаче в роли изделия (В1) выступает главный ресурс, а в роли
инструмента (В2) - дополнительные ресурсы.
2. Вепольная модель такой скрытой физической задачи всегда отличается от модели
исходной задачи (шаг 1.7), что позволяет более эффективно использовать систему
стандартов.
ЧАСТЬ 4
МОБИЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ВПР
Ранее, на шаге 2.3, были определены имеющимися ВПР, которые можно использовать
бесплатно. Четвертая часть АРИЗ включает планомерные операции по увеличению
ресурсов, рассматриваются производные ВПР, полученные почти бесплатно путем
минимальных изменений имеющихся ВПР. Шаги 3.3-3.5 начали переход от задачи к
ответу, основанному на использовании физики; четвертая часть АРИЗ продолжает эту
линию.
Правило 1.
Каждый вид частиц, находясь в одном состоянии, должен выполнять одну функцию. Если
частицы А не справляются с действиями 1 и 2, надо ввести частицы Б; пусть частицы А
выполняют действие 1, а частицы Б - действие 2.
Правило 2.
Введение частицы Б можно разделить на две группы Б-1 и Б-2. Это позволяет "бесплатно"
(за счет взаимодействия между уже имеющимися частицами Б) получить новое действие
3.
Правило 3.
Разделение частиц на группы выгодно и в тех случаях, когда в системе должно быть
только частицы А: одну группу частиц А оставляют в прежнем состоянии, у другой
группы меняют главный для данной задачи параметр.
Правило 4.
Разделенные и введенные частицы после обработки должны стать неотличимыми друг от
друга или от ранее имеющихся частиц.
Примечание.
Правила 4-7 относятся ко всем шагам четвертой части АРИЗ.
4.1. Метод ММЧ (моделирование маленькими человечками):
а) построить схему конфликта;
б) изменить схему "а" так, чтобы "маленькие человечки" действовали, не вызывая
конфликта.
Примечания.
Метод "моделирования маленькими человечками" состоит в том, что конфликтующие
требования схематически представляют в виде условного рисунка (или нескольких
последовательных рисунков), на котором действует большое число "маленьких
человечков" (группа, несколько групп, "толпа"). Изображать в виде "маленьких
человечков" следует изменяемые части модели задачи (инструмент, икс-элемент).
"Конфликтующие требования" - это конфликт из модели задачи или противоположные
физические состояния, указанные на шаге 3.5. Вероятно, лучше последнее, но пока нет
четких правил перехода от физической задачи (3.5) к ММЧ. Легче рисовать "конфликт" в
модели задачи.
Пункт 4.1,б часто можно выполнить, совместив на одном рисунке два изображения:
плохое действие и хорошее действие. Если события развиваются во времени,
целесообразно сделать несколько последовательных рисунков.
Внимание! Здесь часто совершают ошибку, ограничиваясь беглыми, небрежными
рисунками. Хорошие рисунки: а) выразительны и понятны без слов; б) дают
дополнительную информацию о физпротиворечии, указывая в общем виде пути его
устранения.
Шаг 4.1 - вспомогательный. Он нужен, чтобы перед мобилизацией ВПР нагляднее
представить, что, собственно, должны делать частицы вещества в оперативной зоне и близ
нее. Метод ММЧ позволяет отчетливее увидеть идеальное действие ("что надо сделать")
без физики ("как это сделать"). Благодаря этому снимается психологическая инерция,
форсируется работа воображения. ММЧ, таким образом, метод психологический. Но
"моделирование маленькими человечками" осуществляется с учетом законов развития
технических систем. Поэтому ММЧ нередко приводит к техническому решению задачи.
Прерыватьт решение в этом случае не надо, мобилизация ВПР обязательно должна быть
проведена.
Внимание!
Цель мобилизации ресурсов при решении мини-задачи не в том, чтобы использовать
все ресурсы, а чтобы при минимальном расходе ресурсов получить один
максимально сильный ответ.
4.2. Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача
сводится к определению способа получения этой системы, может быть использован метод
"шаг назад от ИКР". Изображают готовую систему, а затем вносят в рисунок минимальное
демонтирующее изменение. Например, если в ИКР две детали соприкасаются, то при
минимальном отступлении от ИРК между деталями надо показать зазор. Возникает новая
задача (микрозадача): как устранить дефект? Разрешение такой микрозадачи обычно не
вызывает затруднений и часто подсказывает способ решения общей задачи.
4.3. Определить, решается ли задача применением смеси ресурсных веществ.
Примечания.
Если бы для решения могли быть использованы ресурсные вещества- в том виде, в каком
они даны, - задача, скорее всего, не возникла или была бы решена автоматически. Обычно
нужны новые вещества. Но введение новых веществ связано с усложнением системы,
появлением побочных вредных факторов и т.д. Суть работы с ВПР с четвертой части
АРИЗ в том, чтобы обойти это противоречие и ввести новые вещества, не вводя их.
Шаг 4.3 состоит, в простейшем случае, в переходе от двух моновеществ к неоднородному
бивеществу.
Может возникнуть вопрос: возможен ли переход от моновещества к однородному
бивеществу или поливеществу? Аналогичный переход от системы к однородной
бисистеме или полисистеме применяется очень широко и отражен в стандарте 3.1.1. Но в
этом стандарте речь идет об объединении систем, а на шаге 4.3 рассматривается
объединение веществ. При объединении двух одинаковых систем возникает новая
система. А при объединении двух "кусков" вещества происходит простое увеличение
количества.
Один из механизмов образования новой системы при объединении одинаковых систем
состоит в том, что в объединенной системе сохраняются границы между
объединившимися системами. Так, если моносистема - лист, то полисистема - блокнот, а
не один очень толстый лист.
Но сохранение границ требует введения второго (граничного) вещества (пусть это будет
даже пустота). Отсюда шаг 4.4 - создание неоднородной квазиполисистемы, в которой
роль второго (граничного) вещесва играет пустота. Правда, пустота - необычный партнер.
При смешивании вещества и пустоты границы не всегда видны. Но новое качество
появляется, а именно это и нужно.
4.4. Определить, решается ли задача заменой имеющихся ресурсов пустотой или смесью
ресурсных веществ с пустотой.
Примечание.
Пустота - исключительно важный вещественный ресурс. Она всегда имеется в
неограниченном количестве, предельно дешева, легко смешивается с имеющимися
веществами, образуя, например, полные и пористые структуры, пену, пузырьки и т.п.
Пустота - не обязательно вакуум. Если вещество твердое, пустота в нем может быть
заполнена жидкостью или газом. Если вещество жидкое, пустота может быть газовым
пузырьком.
Для вещественных структур определенного уровня пустотой являются структуры нижних
уровней. Так, для кристаллической решетки пустотой являются отдельные сложные
молекулы, для молекул - отдельные атомы и т.д.
4.5. Определить решается ли задача применением веществ производных от ресурсных
(или применением смеси этих производных веществ с "пустотой").
Примечание.
Производные ресурсные получают изменением агрегатного состояния имеющихся
ресурсных веществ. Если, например, ресурсное вещество жидкость, к производным
относятся лед и пар. Производными считаются и продукты разложения ресурсных
веществ. Так, для воды производными будут водород и кислород. Для
многокомпонентных веществ производные - их компоненты. Произволными являются
также вещества, образующиеся при разложении или сорании ресурсных веществ.
Правило 5.
Если для решения задачи нужны частицы вещества (например, ионы) и непосредственное
их получение невозможно по условиям задачи, требуемые частицы надо получить
разрушением вещества более высокого структурного уровня (например, молекул).
Правило 6.
Если для решения задачи нужны частицы вещества (например, молекулы) и невозможно
получить их непосредственно или по правилу 5, требуемые частицы надо получить
достройкой или объединением частиц более низкого структурного уровня (например,
ионов).
Правило 7.
При применении правила 5 простейший путь - разрушение ближайшего вышестоящего
"целого" или "избыточного" (отрицательные ионы) уровня, а при применении правила 6
простейший путь - достройка ближайшего нижестоящего "нецелого" уровня.
Примечание.
Вещество представляет собой многоуровневую иерархическую систему. С достаточной
для практических целей точностью иерархию уровней можно представить так:
- минимально обработанное вещество (простейшее техновещество, например, проволока);
- "сверхмолекулы": кристаллические решетки, полимеры, ассоциации молекул;
- сложные молекулы;
- молекулы;
- частицы молекул, группы атомов;
- атомы;
- части атомов;
- элементарные частицы;
- поля.
Суть правила 5: новое вещество можно получить обходным путем - разрушением более
крупных структур ресурсных веществ или таких веществ, которые могут быть введены в
систему.
Суть правила 6: возможен и другой путь - достройка менее крупных структур.
Суть правила 7: разрушать выгоднее "целые" частицы (молекулы, атомы), поскольку
нецелые частицы (положительные ионы) уже частично разрушены и сопротивляются
дальнейшему разрушению; достраивать, наоборот, выгоднее нецелые частицы,
стремящиеся к восстановлению.
Правила 5-7 указывают эффективные пути получения производных ресурсных веществ.
Правила наводят на физэффект, необходимый в том или ином конкретном случае.
4.6. Определить, решается ли задача введением - вместо вещества - электрического поля
или взаимодействия двух электрических полей.
Примечание.
Если использование ресурсных веществ (имеющихся и производных) недопустимо по
условиям задачи, надо использовать электроны (ток). Электроны - "вещество", которое
всегда есть в имеющемся объекте. К тому же электроны- вещество в сочетании с полем, эт
обеспечивает высокую управляемость.
4.7. Определить, решается ли задача применением пары поле-добавка вещества,
отзывающегося на поле (например, магнитное поле - ферровещество, ультрафиолетлюминофор, тепловое поле-металл с "памятью формы" и т.д.).
Примечание.
На шаге 2.3 рассмотрены уже имеющиеся ВПР. Шаги 4.3-4.5 относятся к ВПР,
производным от имеющихся. Шаг 4.6 - частичный отход от имеющихся и производных
ВПР: вводят "посторонние" поля.
Решение мини-задачи тем идеальнее, чем меньше затраты ВПР. Однако не каждая задача
решается при малом расходе ВПР. Иногда приходится отступать, вводя "посторонние"
вещества и поля. Делать это надо только при действительной необходимости, если никак
нельзя обойтись наличными ВПР.
ЧАСТЬ5
ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ФОНДА
5.1. Рассмотреть возможность решения задачи по стандартам.
Примечание
1. В новой физической задаче, сформулированной на базе ИКР-2 происходит замена
ресурсов на мобилизованные ресурсы (шаги 4.3-4.7).
2. Различные видоизменения ресурсов определяют разные линии поиска решения.
3. Задачу решают с обязательным учетом 03 и ОВ.
5.2. Рассмотреть возможность решения задачи (в формулировке ИКР-2 и с участием
МВПР) по аналогии с нестандартными задачами, ранее решенными по АРИЗ.
5.2.1. Сравнить формулировку ФП новой задачи с фондом аналогов по двум главным
критериям: противоположные требования и обоснование отсутствующего состояния.
Примечание
Составить таблицу задач-аналогов.
Обозн. Источ.
Вид ФП
Решение Обобщ.
задачи информ.
реш.
Задачи
Особ.
аналоги конкр.
аналогов
главный противореч. обосн.
ресурс
треб-я
треб.
Правила оформления п.7
1. Избавиться от специальных терминов ( см . правило 1 шага 1.1.4).
2. Определить какие изменения произошли с объектом ФП (например, делится на части,
используются тонкие пленки). Что является носителем функции этих изменений?
3. Определить прием разрешения ФП или эффект, используемой для решения данной
задачи.
5.2.2. Если ФП задачи совпало с ФП аналога, перевести обобщенный принцип решения
аналога в термины своей задачи.
5.2.3. Занести эту задачу в картотеку п.8.
5.2.4. При несовпадении ФП оформить новую карточку фонда аналогов.
Правило. В случае функциональных противоречий (пропускает - задерживает) нужно
указывать объект функции и в зависимости от объекта аналоги различны.
5.3. Рассмотреть возможность разрешения ФП (в формулировке ИКР-2 и с участием
МВПР) с помощью преобразований.
Примечание
1. Приемы разрешения противоречий указаны в части 2, но теперь они рассматриваются
для разрешения ФП.
2. Объектам ФП являются главный ресурс.
3. Одним из требуемых в ФП состояний главный ресурс уже обладает. Изменять второе
состояние его необходимо до такой степени, чтобы свойства его удовлетворяли другое
требование ФП.
5.3.1. Определить оперативную зону и оперативное время в формулировке ФП.
Примечание
Аналогично шагу 2.1.3. возможны 3 варианта взаимного расположения ЗПФ и ЗНЭ для
ФП:
- разнесение,
- соприкосновение,
- пересечение.
5.3.2. Рассмотреть возможность искусственного разделения ЗПФ и ЗНЭ в пространстве и
(или) во времени . Если противоречивые требования не разделяются, то попытаться их
соприкоснуть.
5.3.3. Выйти на группу приемов разрешения ФП.
Примечание
1. Поиск необходимой группы приемов производится по следующей схеме:
2. При системных переходах допустимо изменение технологии и (или) конструкции
базовой ТС (БТС). Изменения принципа действия и главной функции (Г) недопустимы.
5.3.4. Выйти на прием разрешения ФП.
5.3.4.1. Определить, в какой части 03 в формулировке ФП требуются противоположные
состояния, подобрать прием разрешения ФП.
Примечания
1. Если противоположные состояния необходимо удовлетворить во всей 03, то
применяется принцип "дробление".
2. Если 03 обладает одним состоянием, а какая-то область пространства внутри ее другим, принцип "матрешки".
3. Если 03 обладает одним состоянием, а какая-то область пространства на поверхности 03
- другим, "местное качество".
5.3.4.2. Определить, в какой период ОВ в формулировке ФП требуются противоположные
состояния, подобрать прием разрешения ФП.
Примечания
1. Если противоположные состояния возможно удовлетворить в течение всего ОВ, то
используются холостые ходы, паузы.
2. Если противоположные состояния возможно удовлетворить в течение очень короткого
времени - принцип "проскока".
3. Если противоположные состояния можно удовлетворить в разное время - динамизация.
5.3.4.3. Определить дополнительные ресурсы пространства и времени: внутри системы,
вне системы.
Примечание
1. Если дополнительные ресурсы обнаружены, то в зависимости от положения в
пространстве и во времени используем соответствующие приемы.
5.3.5. Определить допустимость введения посторонних веществ и полей.
5.3.6. Конкретизировать объект поиска (копия?, посредник?).
Если возможно применение нескольких приемов, выбрать тот, который дает более
идеальное решение.
3 критерия выбора решения.
Противоположное свойство должно быть:
- там где надо,
- в нужное время;
- возникать САМО.
5.4. Применение "Указателя эффектов".
5.4.1. Определить раздел науки, к которому относится ситуация, моделируемая ФП.
5.4.2. Выявить ведущие области техники в данном разделе науки.
5.4.3. Уточнить объект требуемого эффекта (вещество или поле) и его физическое
состояние.
5.4.4. Выявить основные физические параметры, свойства, характеристики объекта.
5.4.5. Сформулировать функцию требуемого эффекта в формулировке ИКР-2 (см. 3.5).
5.4.6. Уточнить дополнительные ресурсы: какими средствами можно добиться искомого
эффекта.
Примечание
Начиная с шага 5.4.6. каждый ресурс дает свое решение для чего потребуется "свой"
эффект.
5.4.7. Сформулировать ограничения, которые накладывает условие задачи на требуемый
эффект.
5.4.8. Составить "портрет" эффекта по схеме: требуется эффект из области (см. 5.4.1),
который производит действие (см. 5.4.5),с объектом (см. 5.4.3),за счет средств (см. 5.4.6), с
ограничениями (см.5.4.7), в пределах (см. 5.4.4).
5.4.9. Найти требуемый эффект.
Примечание
1. Требуемый эффект помогут найти:
- указатели физ.-.хим.-, геометрических эффектов,
- анализ специальной литературы,
- консультации у специалиста в ведущей области.
2. Если не удается найти один эффект по "портрету", то необходимо построить цепочку
эффектов.
Определения и термины
1. Техническая система (ТС) - система, предназначенная для выполнения некоторой
функции
ТС предназначена для удовлетворения какой-либо потребности человека (общества) или
другой ТС.
2. Подсистема (ПС) - система, входящая в состав анализируемой ТС.
3. Надсистема (НС) - система, включающая анализируемую ТС.
4. Объект анализа - ТС или ПС, подвергаемая анализу.
5. Функция (Ф) - действие материального объекта по изменению параметров другого
материального объекта.
6. Носитель функции - материальный объект, выполняющий рассматриваемую функцию.
7. Объект функции - материальный объект, на который направлено
действие рассматриваемой функции.
8. Полезная функция - функция, обуславливающая потребительские свойства объекта.
9. Вредная функция - функция, отрицательно влияющая на потребительские свойства
объекта.
10. Главная функция (Г) - полезная функция, отражающая назначение объекта (цель его
создания).
11. Уровень выполнения функции (D) - качество ее реализации, характеризующееся
разностью параметров фактических и требуемых.
12. Требуемые параметры - параметры, достаточные для функционирования объекта.
13. Фактические параметры - параметры, присущие объекту анализа (существующему или
проектируемому).
14. Адекватный уровень выполнения функции - (А)
15. Избыточный уровень выполнения функции - (И)
16. Недостаточный уровень выполнения функции - (Н)
17. Нежелательный эффект (НЭ ) - недостаток объекта, выявленный в процессе анализа (в
частном случае - вредная Ф).
18. Техническое противоречие (ТП) - недопустимое для анализируемого объекта
ухудшение одного его параметра при попытках улучшить другой параметр.
Материалы сайта http://www.ratriz.ru/