Как можно решить технические противоречия
Электронная библиотека
Техническое противоречие — это ситуация, при которой улучшение одного свойства, одной части системы приводит к недопустимому ухудшению другого свойства, другой части системы, то есть выигрыш в одном приводит к ухудшению в другом.
Решение творческой задачи есть преодоление технического противоречия. Оно заключается в нахождении некоторого способа преобразования технической системы, причем такого, которое при минимальных изменениях в системе приводило бы к искомому результату без ухудшения ее параметров.
Техническое противоречие возникает между параметрами системы, ее узлами или группами деталей.
Основными признаками технического противоречия является ухудшение каких-либо частей системы при улучшении других. Возникновение нескольких новых технических задач на уровне системы.
Причины – исчерпание возможностей технической системы, неверный выбор места изменения системы, борьба со следствием, а не с причиной.
Последствия – усложнение системы и надсистемы, резкое повышение материальных и других затрат.
Условия разрешения – проведение причинно-следственного анализа, выявление первопричины возникновения нежелательного явления и микрозадачи в подсистеме, определение физического противоречия.
Анализ многих тысяч изобретений выявил, что при всем многообразии технических противоречий большинство из них разрешается 40 основными приемами.
Многообразие встречающихся изобретательских задач, даже принадлежащих разным областям техники, решаются при помощи сходных подходов. Это связано с тем, что лежащие в основе таких задач технические противоречия повторяются.
В приложении 1 приведено содержание типовых приемов устранения технических противоречий.
Чтобы определить, какой прием поможет наиболее успешно справиться с решением задачи, можно прибегнуть к помощи табл. 4.2, чтобы не перебирать последовательно все 40 приемов.
Наиболее часто используемые приемы преодоления
Параметр, который надо изменить (увеличить, уменьшить,
улучшить) по условию задачи
1. Вес подвижного объекта
2. Вес неподвижного объекта
3. Длина подвижного объекта
4. Длина неподвижного объекта
35, 28, 14, 1, 26, 3,10,15
5. Площадь подвижного объекта
6. Площадь неподвижного объекта
18, 2, 35, 10, 16, 30, 40
7. Объем подвижного объекта
8. Объем неподвижного объекта
28, 35, 13, 10, 19, 34, 38
11. Напряжение, давление
10, 15, 1, 14, 32, 34, 35
13. Устойчивость состав объекта
15 Продолжительность действия подвижного объекта
16. Продолжительность действия неподвижного объекта
19. Энергия, расходуемая подвижным объектом
20. Энергия, расходуемая неподвижным объектом
23. Потери вещества
24. Потери информации
26. Количество вещества
28. Точность измерения
29. Точность изготовления
30. Вредные факторы, действующие на объект извне
31. Вредные факторы, генерируемые самим объектом
32. Удобство изготовления
33. Удобство эксплуатации
34. Удобства ремонта
35. Адаптация, универсальность
36. Сложность устройства
37. Сложность контроля и измерения
38. Степень автоматизации
Однако для организации планомерного поиска приёма удобно воспользоваться специально разработанной таблицей (приложение 2), в которой по вертикали располагаются характеристики технических систем, которые по условиям задач требуется улучшить, а по горизонтали – характеристики, которые при этом недоступно ухудшаются. На пересечении граф и строк с наименованием улучшаемой и ухудшаемой характеристик находим номера приемов, позволяющих с наибольшей вероятностью устранить возникшее техническое противоречие. Таблица охватывает около полутора тысяч наиболее часто встречающихся в изобретательской практике технических противоречий.
Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00
Список приемов устранения технических противоречий. Часть 1
Вас никогда не интересовало, как же были изобретены все ноу-хау в нашей жизни, как были совершены перевороты в технике и науке? Я думаю, у каждого из нас часто в жизни появлялось желание изобрести нечто собственное, отличное от уже существующего. И поэтому мне хочется предоставить Вам первые 10 пунктов, входящие в список методик решения изобретательских задач!
1. Принцып дробления:
а) разделить объект на независимые части;
б) выполнить объект разборным;
в) увеличить степень дробления объекта.
2. Принцып вынесения: отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить единственную нужную часть (нужное свойство).
3. Принцып местного качества:
а) перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, воздействия внешнего) к неоднородной;
б) разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции;
в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.
4. Принцып ассиметрии:
а) перейти от симментричной формы объекта к ассиметричной;
б) если объект ассиметричен, увеличить степень ассиметрии.
5. Принцып объединения:
а) соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты;
б) объединить во времени однородные или смежные операции.
6. Принцып универсальности: объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.
7. Принцып «матрешки»:
а) один объект размещен внутри другого, который, в своб очередь, находится внутри третьего и т.д.;
б) один объект прозодит сквозь полости в другом объекте.
8. Принцып антивеса:
а) компенсировать вес объекта соединением с другим, обладающим подъемной силой;
б) компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро- и гидродинамических сил).
9. Принцып предвариательного антидействия:
а) заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям;
б) если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить антидействие.
10. Принцып предвариательного действия:
а) заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично);
б) заранее расставить объекты тка, чтобы они могли вступить в дейсвие без затраты времени на доставку и с наиболее удобного места.
6.2. Техническое противоречие
6.2. Техническое противоречие
В первоначальной формулировке проблемы формулируются некоторые потребности, функции, которые необходимо выполнить.
В зависимости от вида проблемной ситуации (ПС) ее можно разрешить двумя способами (рис. 6.2):
существенно изменить рассматриваемую систему или ее взаимодействие с надсистемой (НС) таким образом, чтобы отпала необходимость в этой потребности, в выполнении этой функции — ПС 1; в этом случае формулируется проблема по изменению НС;
дополнить существующую техническую систему некоторым устройством, которое позволило бы удовлетворить сформулированную потребность — ПС 2 (см. пример на рис 6.2).
Проблемы могут быть разные.
Например, мы не знаем, как технически реализовать выполнение потребной функции.
Или мы в принципе знаем, какое устройство нужно создавать для выполнения потребной функции, но при этом появляются нежелательные эффекты.
Нежелательный эффект, во-первых, связан с тем, что за реализацию функции, которую он должен выполнять, надо «платить». Из стремления же к идеальному решению следует, что полезная функция должна выполняться, но затрат на ее реализацию не должно быть.
Пример 6.2. По трубопроводу перекачивают газ. Необходимо обеспечить постоянный массовый расход газа при заданном перепаде давлений на входе и выходе трубопровода. Однако температура газа на входе в трубопровод меняется. Следовательно, массовый расход газа тоже будет изменяться.
Таким образом, возникает проблема. Массовый расход газа должен быть постоянным для управления некоторым процессом, но он не может быть постоянным, так как изменяется температура газа. При этом в систему нежелательно вводить сложные устройства, которые осуществляли бы функцию регулирования.
Во-вторых, нежелательные эффекты могут проявляться в виде вредных свойств (функций), которые возникают при функционировании технического объекта. Например, мы создаем некоторый технологический процесс, а он оказывает вредное воздействие на человека (электромагнитные излучения, вибрации и т. д.) или загрязняет окружающую среду и др.
То есть проблемная ситуация (ПС 2) заключается в том, что функцию выполнять надо, ибо в этом есть потребность, а нежелательных эффектов при этом быть не должно.
Такие проблемы часто возникают на начальном этапе создания ТО, когда намечается некоторый план решения проблемы, то есть при формировании идеи, принципа действия ТО для реализации ГПФ или попытке улучшить некоторые функциональные характеристики технического объекта.
Г. С. Альтшуллер отмечал, что каждой задаче, входящей в изобретательскую ситуацию, соответствует свое техническое противоречие (ТП). Суть ТП сводится к тому, что при улучшении известными путями одного свойства (параметра) системы недопустимо ухудшается другой параметр.
Любая продукция, предназначенная для удовлетворения потребностей, характеризуется многими свойствами: экономичностью, надежностью, эргономичностью, эстетичностью, патентоспособностью, транспортабельностью, безопасностью, экологичностью, технологичностью и т. д. Для некоторых видов продукции весьма важными показателями являются масса конструкции, плотность компоновки, энергоемкость, мощность, производительность, время срабатывания механизмов, точность отработки параметров и т. д.
Все эти показатели условно можно разделить на две группы: показатели, характеризующие степень (уровень) выполнения техническим объектом ГПФ, и показатели, характеризующие факторы расплаты за выполнение ГПФ.
Стремление улучшить одни характеристики продукции часто приводит к ухудшению других. По крайней мере, на этапе анализа проблемы и постановки задачи не видно путей, как сделать так, чтобы при улучшении одних свойств не ухудшались бы другие, тоже весьма важные.
В проектно-конструкторских и технологических задачах обнаруживается противоречивость многих свойств, например, точность и производительность в технологии обработки материалов; масса, надежность и стоимость; устойчивость и управляемость технических объектов и др.
Например, один из способов увеличения надежности летательных аппаратов (потребность) — создание резервных систем и агрегатов. А это приводит к увеличению массы аппарата, что недопустимо, так как увеличиваются затраты на выполнение задания (ГПФ).
Нежелательные эффекты могут быть связаны с тем, что улучшение некоторых потребительных свойств приводит к усложнению ТО и, следовательно, к увеличению факторов расплаты.
Ситуация, когда попытки улучшить одну характеристику (или часть) системы приводит к ухудшению другой ее характеристики (или части), называется техническим противоречием (ТП).
Например, в технологии производства мероприятия, направленные на повышение производительности обработки, часто приводят к ухудшению качества продукции. (Если один из двух вариантов технологии при лучшем качестве позволяет обеспечить и бoльшую производительность, то он вытесняет второй вариант; в этом случае проблемной ситуации нет.)
Техническое противоречие появляется часто тогда, когда разработчик пытается каким-либо известным ему способом улучшить один из параметров качества (или функциональное свойство) объекта, но это приводит к недопустимому ухудшению другого, тоже весьма важного параметра качества (или функционального свойства).
Пример 6.2. Увеличение числа инструментов в слесарном наборе улучшает возможности дифференцированного воздействия на изделие, но ухудшает условия работы с набором, который становится более громоздким.
Для улучшения функционального свойства весьма часто рассматривается изменение одного из параметров технической системы, который существенно влияет на это функциональное свойство.
Пример 6.3. Чем больше литейный уклон на модели отливаемого изделия, тем легче извлечь ее из песчаной формы при формовке, но при этом нежелательно увеличиваются припуски металла (дополнительные его объемы), которые приходится в дальнейшем устранять механической обработкой литой заготовки.
Для этой проблемы можно сформулировать технические противоречия в двух вариантах.
ТП-1: Увеличивая литейный уклон, мы облегчаем процесс формования, но при этом увеличиваются затраты на обработку резанием.
ТП-2: Уменьшая литейный уклон, мы снижаем затраты на обработку, но при этом усложняется процесс формования.
Техническое противоречие можно представить в виде схемы, показанной на рис. 6.3.
Формулирование технических противоречий — это конкретная реализация более общего приема поиска решения — переформулирование условий задачи. Это модель задачи, в которой раскрываются положительные и нежелательные эффекты или явления в рассматриваемой предметной области.
При этом возникает проблема, как, сохранив или даже улучшив положительные стороны (эффекты) в создаваемом ТО, не допустить появления нежелательных эффектов.
Формулировка ТП позволяет вычленить положительные и нежелательные эффекты для того, чтобы провести анализ причин появления нежелательных эффектов, и тем самым активизирует мышление на поиск возможных направлений решения проблемы.
Пример 6.4. ТП: Уменьшая время на изучение конкретной темы, мы добиваемся того, что можем более широко информировать обучаемых, но при этом уровень знаний и умений по этой теме понижается.
Пример 6.5. ТП: Декларируя истины, мы даем материал сжато и энергично, но при этом снижается способность обучаемых к самостоятельному поиску знаний.
Пример 6.6. ТП: Необходимо повысить производительность токарной обработки заготовки.
Анализ доступных ресурсов позволяет наметить два мероприятия, которые будут приводить к появлению нежелательных эффектов, связанных, с одной стороны, с увеличением затрат и, с другой стороны, с ухудшением качества получаемой детали (табл.1).
Таблица 6.1
Пример появления нежелательных эффектов при попытке решить поставленную проблему В приведенной таблице можно увидеть следующие противоречия.
ТП-1: Для повышения производительности труда нужно увеличить скорость резания. Но при этом увеличивается температура резца. Период стойкости инструмента уменьшается и, следовательно, увеличиваются затраты на обработку.
ТП-2: Для повышения производительности труда нужно увеличить скорость резания. Но при этом увеличивается температура заготовки. В материале заготовки происходят структурные изменения и, следовательно, снижается качество детали.
ТП-3: Для повышения производительности труда нужно увеличить подачу инструмента (глубину резания на каждом проходе резца). Но при этом увеличивается шероховатость поверхности и, следовательно, снижается качество детали.
Читайте также
Ограничение и противоречие
Ограничение и противоречие Техническое ограничение Техническое ограничение — условие (или комплекс условий), которое ограничивает развитие технической системы.В процессе развития технические системы (как и системы вообще) сталкиваются с различными факторами,
Техническое противоречие
Техническое противоречие В основе любого технического ограничения «нужно, но невозможно» лежит техническое противоречие, которое формулируется как «если улучшить А, то ухудшится Б» и «Если улучшить Б, ухудшится А» (Г. С. Альтшуллер).Например, «инструмент должен быть
Физическое противоречие
Физическое противоречие Физическое противоречие является причиной технического противоречия и формулируется в терминах свойств, качеств, состояний вещей и процессов.В этой связи приведём разбор красивой задачи из новейшего «Учебника по ТРИЗ», который всячески
6.1. Административное противоречие
6.1. Административное противоречие Решение любой технической задачи начинается с анализа проблемы. Результатом этого анализа является постановка и формулировка задачи, которую нужно решать.В проблеме обычно описывается необходимость создания некоторого технического
6.3. Физическое противоречие
6.3. Физическое противоречие Как видно из последнего приведенного примера, предлагаемые мероприятия, направленные на повышение производительности токарной обработки, приводят к появлению ряда НЭ.Проведенный анализ позволяет обнаружить и конкретизировать
14.1. Техническое обслуживание
14.1. Техническое обслуживание Согласно действующим правилам и нормам устанавливаются следующие виды планового ТО устройств РЗА: проверка при новом включении (наладка), первый профилактический контроль, профилактический контроль, профилактическое восстановление
15.1. Техническое обслуживание
15.1. Техническое обслуживание При ТО электросварочного оборудования проводятся следующие операции:сварочные трансформаторы: проверка отсутствия чрезмерного шума, нагрева обмоток, нагара на выводах, повреждений изоляции проводов, переключателя напряжений и другой
16.1. Техническое обслуживание
16.1. Техническое обслуживание 16.1.1. Техническое обслуживание приборов измерения и контроля проводится в процессе работы оборудования и во время перерывов между сменами.16.1.2. В объем ТО приборов входят: наружный осмотр, очистка приборов; проверка их крепления по месту
17.1. Техническое обслуживание
17.1. Техническое обслуживание 17.1.1. Техническое обслуживание котельного оборудования предусматривает выполнение комплекса профилактических операций для обеспечения надежной и бесперебойной работы оборудования до очередного ремонта.17.1.2. Техническое обслуживание
18.1. Техническое обслуживание
18.1. Техническое обслуживание 18.1.1. Техническое обслуживание компрессорно-холодильного оборудования и насосов предусматривает производство следующих работ: контроль отсутствия посторонних шумов и стуков, ненормальных вибраций. Контроль температуры подшипников,
19.1. Техническое обслуживание
19.1. Техническое обслуживание 19.1.1. При ТО оборудования систем вентиляции и кондиционирования воздуха проводятся следующие виды работ: повседневный надзор за работой оборудования и плановые осмотры оборудования.19.1.2. В порядке повседневного надзора проводятся следующие
20.1. Техническое обслуживание
20.1. Техническое обслуживание В объем ТО по видам трубопроводов входят следующие работы: внутренние трубопроводы: наружный осмотр трубопроводов для выявления неплотностей в сварных стыках и фланцевых соединениях и состояния теплоизоляции и антикоррозионного покрытия.
21.1. Техническое обслуживание
21.1. Техническое обслуживание При ТО водозаборных и водоочистных сооружений выполняются следующие работы: осмотр, проверка технического состояния, регулировка и подналадка. Подтяжка болтовых креплений. Очистка, смазка, устранение мелких дефектов, подкраска.
22.1. Техническое обслуживание
22.1. Техническое обслуживание Кроме общих операций ТО для соответствующего оборудования производятся следующие специфические работы и проверки:электролизеры: проверка отсутствия чрезмерного нагрева и окисления контактных соединений, трещин и сколов изоляторов,
7.1. Техническое обслуживание
7.1. Техническое обслуживание 7.1.1. Типовая номенклатура операций ТО металлорежущего, деревообрабатывающего и кузнечно-прессового оборудования представлена в табл. 7.1.Таблица
8.1. Техническое обслуживание
8.1. Техническое обслуживание Техническое обслуживание электропечей, электропечных агрегатов и оборудования производится в соответствии с требованиями технической документации заводов-изготовителей в процессе нерегламентированного обслуживания.Перечень типовых
Универсальные приемы разрешения противоречий. ТРИЗ
Автор попытался сделать приемы разрешения противоречий, разработанные Г. С. Альтшуллером, более универсальными, чтобы с помощью их можно было бы разрешать противоречия из любой области знаний.В книге приводится минимальное количество текста и большое количество картинок, поясняющее каждый из приемов и подприемов.Материал может быть полезным, как начинающим изучать ТРИЗ, так и преподавателям для демонстрации приемов. Примеры могут быть использованы и для демонстрации других инструментов ТРИЗ.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Универсальные приемы разрешения противоречий. ТРИЗ предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
1. Понятие о противоречиях
Различные технические средства создавались и создаются для удовлетворения тех или иных потребностей человека.
Потребности растут значительно быстрее возможностей их удовлетворения, что и является своего рода источником технического прогресса.
Проектирование новых объектов чаще всего подразумевает улучшение тех или иных параметров системы.
Сложные изобретательские задачи требуют нетривиального подхода, так как улучшение одних параметров системы приводит к недопустимому ухудшению других параметров. Возникает противоречие.
Противоречие — это одно из основных понятий ТРИЗ.
В ТРИЗ рассматриваются три вида противоречий:
— Административное противоречие (АП),
— Техническое противоречие (ТП),
— Физическое противоречие (ФП).
1.2. Административное противоречие
АДМИНИСТРАТИВНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (АП) — противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения.
Его достаточно легко выявить. Оно часто задается администрацией или заказчиком и формулируется в виде: «Надо выполнить то-то, а как — неизвестно», «Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить или нужно устранить такой-то недостаток, но не известно, как», «Имеется брак в производстве изделий, а причина его не известна» и т. д. Это самое поверхностное противоречие.
Мы хотим иметь много денег, а имеем мало.
Изображение административного противоречия
Автобус должен перевозить много пассажиров. Как это сделать?
Это типичное административное противоречие (АП).
1.3. Техническое противоречие
ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ТП) — это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы.
ТП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других.
Оно представляет собой причину возникновения административного противоречия (АП), углубляя его. В глубине одного АП, чаще всего, лежит несколько ТП.
Изображение технического противоречия
А улучшаем, а Б ухудшается.
Как правило, улучшая одни характеристики объекта (например, «А»), мы резко ухудшаем другие (например, «Б»). Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать.
Техническое противоречие возникает в результате диспропорции развития различных частей (параметров) системы. При значительных количественных изменениях одной из частей (параметров) системы и резком «отставании» другой (других) ее частей возникают ситуации, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими.
Продолжим рассмотрение задачи об автобусе.
Задача 1. Автобус (продолжение)
Чтобы перевозить много пассажиров, автобус должен быть вместимым, т. е. больших размеров. Однако большой автобус плохо маневрирует.
Таким образом можно сформулировать техническое противоречие (ТП).
ТП: Противоречие между вместимостью автобуса и маневренностью.
1.4. Физическое противоречие
ФИЗИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ (ФП) — предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) к определенной части технической системы.
Оно необходимо для определения причин, породивших техническое противоречие, т. е. является дальнейшим его углублением. Уточнение (углубление) противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины.
Для человека, не знакомого с ТРИЗ, формулировка ФП звучит непривычно и даже дико — некоторая часть системы должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть холодной и горячей, подвижной и неподвижной, длинной и короткой, гибкой и жесткой, электропроводной и неэлектропроводной, быть и не быть и т. д.
Представление физического противоречия
Представление физического противоречия
Представление физического противоречия
Продолжим разбор задачи об автобусе.
Задача 1. Автобус (продолжение)
Сформулируем физическое противоречие (ФП) для данной задачи.
ФП: Автобус должен быть большим, чтобы вмещать много пассажиров, и маленьким, чтобы быть маневренным.
Если более точно, то эти требования не ко всему автобусу, а только к салону.
1. Автобус необходимо сделать динамичным — гибким, например, как змея.
Такой автобус будет вместительным и очень маневренным. Пока таких автобусов не создано, но имеется частичное решение — соединяют два и более автобусов гибким соединением — «гармошкой».
2. Автобус ставится на автобус — двухэтажный автобус.
В Лондоне построили 5-этажный автобус. Впервые его использовали во время «Олимпиады-2012». Он высотой 17,68 м.
3. Используют маленькие автобусы, но их пускают столько, сколько нужно в данных момент.
Существует проект автобуса, складывающегося или растягивающегося с помощью гармошки в зависимости от потребности — количество пассажиров. В часы пик автобус растягивается полностью, а при малом количестве пассажиров — полностью складывается.
