Научная организация творческого процесса. Алгоритм решения изобретательских задач

12 Принцип эквипотенциальности. Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.

Предложен контейнеровоз (авт.св. № 110661), в котором груз не поднимается в кузов, а лишь устанавливается гидроприводом на опорную скобу. Это позволяет обходится без крана и перевозить более высокие контейнеры.

13 Принцип «наоборот». Вместо действия, диктуемого условиями, осуществить обратное действие; сделать движущуюся часть неподвижной, а неподвижную – движущейся; перевернуть объект.

Процесс вибрационной очистки металлических изделий в абразивной среде упрощается, если вибрационное движение сообщать не среде, а обрабатываемой детали (авт.св. № 184649).

В устройстве для тренировки пловцов (авт.св. № 187577) пловец остается на месте, а ему навстречу подается вода.

При отливке крупногабаритных тонкостенных деталей по мере заполнения формы жидким металлом, поступающим сверху из неподвижного питателя (чаши), форма движется вниз (авт.св. № 109942).

14 Принцип сфероидальности. Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим; использовать ролики, шарики, спирали.

Устройство для вварки труб в трубную решетку имеет электроды в виде катящихся шариков (пат. ФРГ № 1085073).

15 Принцип динамичности. Характеристики объекта (процесса) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы, разделить объект на перемещающиеся относительно друг друга части; неподвижный объект сделать подвижным.

Смазку валков прокатного стана осуществляют только при наличии металла в клети (пат. Англ. № 1287244).

16 Принцип частичного или избыточного решения. Если трудно получить 100% требуемого действия, надо получить чуть меньше или чуть больше.

При покраске цилиндрических деталей на них с избытком подают краску (окунают в ванну), а затем вращением детали (авт. св. № 242714) лишнюю краску удаляют.

17 Принцип перехода в другое измерение. Увеличить число степеней свободы объекта перейти от движения по линии, в одном измерении, к движению в нескольких измерениях, по плоскости, в пространстве; применить многоэтажную компоновку вместо одноэтажной, использовать обратную сторону поверхности.

Для хранения бревен в воде предложено их формировать в пучки диаметром, превышающим длину, и устанавливать в вертикальном, положений (авт. св. №236816).

18 Принцип использования механических колебаний. Привести объект в колебательное движение; изменить частоту; использовать резонансные и ультразвуковые частоты.

При гидросбиве окалины очистка заготовок происходит более эффективно, если на нее подают пульсирующую струю жидкости с регулируемой частотой и амплитудой колебаний (авт. св. № 611699).

19 Принцип периодического действия. Перейти от непрерывного действия к периодическому, изменить периодичность.

С целью увеличения теплообмена в камере горения газ в газовую или газомазутную горелку подают импульсами (авт. св. № 248131).

20 Принцип непрерывности полезного действия. Вести работу непрерывно, устранить холостые и промежуточные ходы; перейти от возвратно-поступательного к вращательному движению.

Производительность обработки отверстий можно повысить, применяя сверла (зенкера), режущие кромки которых позволяют вести обработку как при прямом, так и при обратном ходе инструмента (авт. св. № 262582).

21 Принцип «проскока». Преодолеть отдельные, в том числе вредные и опасные, стадии процесса на повышенной скорости.

22 Принцип «обратить вред в пользу». Использовать вредные факторы для получения положительного эффекта; усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть таковым; компенсировать один вредный фактор другим.

Чтобы ускорить восстановление сыпучести и снизить трудоемкость, смерзшиеся насыпные материалы подвергают воздействию сверхнизких температур (авт. св. № 409938).

23 Принцип обратной связи. Ввести обратную связь, если она уже есть - изменить ее.

24 Принцип «посредника». Использовать промежуточный объект-переносчик.

Мелкую окалину и ржавчину можно адсорбировать снегом, который подают на поверхность полосы, а затем смывают водой (пат. Японии № 40-1721).

25 Принцип самообслуживания. Объект должен сам себя обслуживать, выполнять вспомогательные и ремонтные работы, использовать отходы вещества, энергии.

Для повышения стойкости корпуса дробемета его облицовочные износостойкие плиты выполнены в виде магнитов, удерживающих на своей поверхности защитный слой дроби, постоянно обновляющийся в процессе работы агрегата (авт. св. № 261207).

26 Принцип копирования. Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии, в том числе оптические видимые инфракрасные и ультрафиолетовые, в измененном масштабе и т.д.

Для исследования тепловых явлений в твердых, жидких и газообразных средах используют фотоснимки нагретого предмета или среды, отснятые на негативную пленку или пластинки, чувствительные к инфракрасным лучам (авт.св. № 947734).

27 Принцип замены дорогой долговечности на дешевую недолговечность. Заменить дорогой объект набором дешевых, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

28 Принцип замены механической схемы. Заменить механическую схему электрической, оптической, тепловой, акустической или «запаховой»; использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом; перейти от стационарных полей к изменяющимся.

Магнитное поле, используемое вместо механического воздействия для направления движения тонкой полосы, выходящей из прокатного стана (авт. св. № 501789), не оставляет следов на ее поверхности и не портит ее.

29 Принцип использования пневмо- и гидроконструкций. Вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

Быстрый монтаж и демонтаж пути в труднодоступных местах можно обеспечить с помощью направляющих — наполненных сжатым воздухом эластичных шлангов, установленных в промежуточных опорах (авт. св. № 247109).

30 Принцип использования гибких оболочек и тонких пленок. Вместо объемных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки, изолировать с их помощью объект от внешней среды.

Ускорить сушку различных изделий можно, применив формы -опоры, покрытые тонкими токопроводящими полимерными пленками, через которые пропускают ток (авт. св. № 183624).

31 Принцип использования пористых материалов. Сделать объект или его части пористыми, заполнить поры каким-нибудь веществом.

Добавки в жидкий металл вносят с помощью огнеупора, пропитанного материалом добавки (авт. св. № 283264).

32 Принцип изменения окраски. Изменить окраску или степень прозрачности объекта или внешней среды, использовать красящие добавки, меченные атомы.

Прозрачная повязка позволяет наблюдать рану, не снимая повязки (пат. США №3425412).

33 Принцип однородности. Объекты, взаимодействующие с данным, должны быть сделаны из того же материала (или близкого к нему по свойствам).

Для улучшения смазки охлаждаемого подшипника скольжения при повышенных температурах в качестве смазывающего вещества берут тот же материал, что и материал вкладыша подшипника, (авт. св. № 234800).

34 Принцип отброса или регенерации частей. Выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т.д.) или видоизменена; расходуемые части должны восстанавливаться в ходе работы.

Винтовые микропружины навивают на оправку из эластичного материала, которую затем удаляют, погружая вместе с пружиной в состав, растворяющий эластичный материал (авт. св № 222322).

35 Принцип изменения физико-химических параметров объекта. Изменить агрегатное состояние объекта, химический состав; концентрацию или консистенцию, степень жидкости, температуру, объем.

Капли воды, вводимые в струю охлажденного газа, направленную на деталь, мгновенно замерзают и, превратившись в ледяные шарики, обрабатывают поверхность детали не хуже дроби (авт. св. № 715295).

36 Принцип использования фазовых переходов. Использовать изменение параметров, происходящее при фазовых переходах изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. д.

Заглушка для герметизации трубопроводов и горловин, с целью упрощения конструкция, выполнена в виде стакана с легкоплавким металлическим сплавом, расширяющимся при затвердевании и обеспечивающим герметичность соединения (авт. св. №319806).

37 Принцип использования термического расширения. Использовать термическое расширение и сжатие материалов, применить материалы с разными коэффициентами термического расширения.

38 Принцип использования сильных окислителей. Вводить обогащенный воздух или кислород, воздействовать на них ионизирующими излучениями, применять озонированный кислород.

Для повышения качества и производительности плазменной резки нержавеющих сталей в качестве режущего газа используют чистый кислород (авт. св. № 185418).

39 Принцип изменения степени инертности. Заменить обычную среду нейтральной, ввести в объект нейтральные части и добавки, вести процесс в вакууме.

Надежно предотвратить возгорание хлопка в хранилище можно путем обработки его инертным газом при транспортировке к месту хранения (авт. св. № 270171).

40 Принцип использования композиционных материалов. Перейти от однородных материалов к композиционным.

Шум работающего двигателя можно заглушить, заполнив корпус водоэмульсионной пеной (авт. св. № 473843).

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Алгоритм решения  изобретательских задач (АРИЗ – 77)

Часть 1 Выбор задачи

1.1 Определить конечную цель решения задачи.

1.1.1 Какую характеристику объекта надо изменить?

1.1.2 Какие характеристики объекта заведомо нельзя менять при решении задачи?

1.1.3 Какие расходы снизятся, если задача будет решена?

1.1.4 Каковы (примерно) допустимые затраты?

1.1.5 Какой главный технико-экономический показатель надо улучшить?

1.2 Проверить обходной путь. Допустим, задача принципиально нерешима: какую другую задачу надо решить, чтобы получить требуемый конечный результат?

1.2.1 Переформулировать задачу, перейдя на уровень надсистемы, в которую входит данная в задаче система.

1.2.2 Переформулировать задачу, перейдя на уровень подсистем (веществ), входящих в данную в задаче систему.

1.2.3 На трех уровнях (надсистема, система, подсистема) переформулировать задачу, заменив требуемое действие (или свойство) обратным.

1.3 Определить, решение какой задачи целесообразнее — первоначальной или одной из обходных. Произвести выбор.

Примечание. При выборе должны быть учтены факторы объективные (каковы резервы развития данной в задаче системы) и субъективные (на какую задачу взята установка — минимальную или максимальную).

1.4 Определить требуемые количественные показатели.

1.5 Увеличить требуемые количественные показатели, учитывая время, необходимое для реализации изобретения.

1.6 Уточнить требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения.

1.6.1 Учесть особенности внедрения, в частности степень сложности решения.

1.6.2 Учесть предполагаемые масштабы применения.

1.7 Проверить, решается ли задача прямым применением стандартов на решение изобретательских задач. Если ответ получен, перейти к 5.1. Если ответа нет, перейти к 1.8.

1.8 Уточнить задачу, используя патентную информацию.

1.8.1 Каковы (по патентным сведениям) ответы на задачи, близкие к данной?

1.8.2 Каковы ответы на задачи, похожие на данную, но относящиеся к ведущей отрасли техники?

1.8.3 Каковы ответы на задачи, обратные данной?

1.9 Применить оператор РВС.

1.9.1 Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?

1.9.2 Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до ∞. Как теперь решается задача?

1.9.3 Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?

1.9.4 Мысленно меняем время процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до оо. Как теперь решается задача?

1.9.5 Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до 0. Как теперь решается задача?

1.9.6 Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до ∞. Как теперь решается задача?

Часть 2. Построение модели задачи

2.1 Записать условия задачи, не используя специальные термины.

Примеры

А. Шлифовальный круг плохо обрабатывает изделия сложной формы с впадинами и выпуклостями, например, ложки. Заменять шлифование другим видом обработки невыгодно, сложно. Применение притирающихся ледяных шлифовальных кругов в данном случае слишком дорого. Не годятся и эластичные надувные круги с абразивной поверхностью — они быстро изнашиваются. Как быть?

2.2 Выделить и записать конфликтующую пару элементов. Если по условиям задачи дан только один элемент, перейти к шагу 4.2.

Правило 1. В конфликтующую пару элементов обязательно должно входить изделие.

Правило 2. Вторым элементом пары должен быть элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (инструмент или второе изделие).

Правило 3. Если один элемент (инструмент) по условиям задачи может иметь два состояния, надо взять то состояние, которое обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции всей технической системы, указанной в задаче).

Правило 4. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов (А1, А2 ... и Б1, Б2 ...), достаточно взять одну пару (А1 Б1).

Примеры

А. Изделие - ложка. Инструмент, непосредственно взаимодействующий с изделием, - шлифовальный круг.

2.3 Записать два взаимодействия (действия, свойства) элементов конфликтующей пары: имеющееся и то, которое надо ввести; полезное и вредное.

Примеры

А.1 Круг обладает способностью шлифовать.

 2 Круг не обладает способностью приспосабливаться к криволинейным поверхностям.

2.4 Записать стандартную формулировку модели задачи, указав конфликтующую пару и техническое противоречие.

Примеры

А Даны круг и изделие. Круг обладает способностью шлифовать, но не приспосабливается к криволинейной поверхности изделия.

Часть 3 Анализ модели задачи

3.1 Выбрать из элементов, входящих в модель задачи, тот, который можно легко изменить и т. д.

Правило 5. Технические объекты легче менять, чем природные.

Правило 6. Инструменты легче менять, чем изделия.

Правило 7. Если в системе нет легко изменяемых элементов, следует указать «внешнюю среду».

Примеры

А Форму изделия нельзя менять: плоская ложка не будет держать жидкость. Круг можно менять (сохраняя его способность шлифовать)— таковы условия задачи.

3.2 Записать стандартную формулировку ИКР (идеального конечного результата).

Элемент (указать выбранный на шаге 3.1) сам (сама, само) устраняет вредное взаимодействие, сохраняя способность выполнять (указать полезное взаимодействие).

Правило 8. В формулировке ИКР всегда должно быть слово «сам» («сама», «само»).

Примеры

А Круг сам приспосабливается к криволинейной поверхности изделия, сохраняя способность шлифовать.

3.3 Выделить ту зону элемента (указанного на шаге 3.2), которая не справляется с требуемым по ИКР комплексом двух взаимодействий. Что в ней — вещество, поле? Показать эту зону на схематическом рисунке, обозначив ее цветом, штриховкой и т. п.

Примеры

А Наружный слой круга (внешнее кольцо, обод); вещество (абразив, твердое тело).

3.4 Сформулировать противоречивые физические требования, предъявляемые к состоянию выделенной зоны элемента конфликтующими взаимодействиями (действиями, свойствами).

3.4.1 Для обеспечения (указать полезное взаимодействие или то взаимодействие, которое надо сохранить) необходимо (указать физическое состояние: быть нагретой, подвижной, заряженной и т. д.).

3.4.2 Для предотвращения (указать вредное взаимодействие или взаимодействие, которое надо ввести) необходимо (указать физическое состояние: быть холодной, неподвижной, незаряженной и т. д.).

Правило 9 Физические состояния, указанные в п.п. 3.4.1 и 3.4.2 должны быть взаимопротивоположными.

Примеры

А. 3.4.1 Чтобы шлифовать, наружному слою круга надо быть твердым (или жестко связанным с центральной частью круга для передачи усилий).

3.4.2 Чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия, наружному слою круга не надо быть твердым (или не быть жестко связанным с центральной частью круга).

3.5 Записать стандартные формулировки физического противоречия.

3.5.1 Полная формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4.1), чтобы выполнять (указать полезное взаимодействие), и должна (указать состояние, отмеченное на шаге 3.4.2), чтобы предотвращать (указать вредное взаимодействие).

3.5.2 Краткая формулировка: (указать выделенную зону элемента) должна быть и не должна быть.

Примеры

А. 3.5.1 Наружный слой круга должен быть твердым, чтобы шлифовать изделие, и не должен быть твердым, чтобы приспосабливаться к криволинейным поверхностям изделия.

3.5 2 Наружный слой круга должен быть и не должен быть.

Часть 4 Устранение физического противоречия

4.1 Рассмотреть простейшие преобразования выделенной зоны элемента, т.е. разделение противоречивых свойств.

4.1.1 В пространстве.

4.1.2 Во времени.

4.1.3 Путем использования переходных состояний, при которых сосуществуют или попеременно появляются противоположные свойства.

4.1.4 Путем перестройки структуры: частицы выделенной зоны элемента наделяются имеющимся свойством, а вся зона в целом — требуемым (конфликтующим) свойством.

Если получен физический ответ (т.е. выявлено необходимое физическое действие), перейти к 4.5, а если нет — перейти к 4.2.

Примеры

А Стандартные преобразования не дают очевидного решения задачи А, хотя, как мы увидим дальше, ответ близок 4.1 (4.1.2 и 4.1.4).

4.2 Использовать таблицу типовых моделей задач и вепольных преобразований. Если получен физический ответ, перейти к 4.4, а если нет — перейти к 4.3.

Примеры

А. По типовому решению вещество В2 надо развернуть в веполь, введя поле П и добавив В3 или разделив В2 на две взаимодействующие части. (Идея разделения круга начала формироваться на шаге 3.3. Но если просто разделить круг, наружная часть улетит под действием центробежной силы. Центральная часть круга должна крепко держать наружную часть и в то же время должна давать ей возможность свободно изменяться...). Далее по типовому решению желательно перевести веполь (полученный из В2) в феполь, т.е. использовать магнитное поле и ферромагнитный порошок. (Это дает возможность сделать наружную часть круга подвижной, меняющейся и обеспечивает требуемую связь между частями круга).

4.3 Использовать таблицу применения физических эффектов и явлений. Если получен физический ответ, перейти к 4.5, а если нет — перейти к 4.4.

Примеры

А По таблице подходит замена «вещественных» связей «полевым» путём использования электромагнитных полей.

4.4 Использовать таблицу основных приемов устранения технических противоречий. Если до этого получен физический ответ, использовать таблицу для его проверки.

Примеры

А По условиям задачи А надо улучшить способность круга притираться к изделиям разной формы (адаптация). Известный путь— использовать набор разных кругов. Проигрыш — потери времени на смену и подбор кругов (снижение производительности).

4.5 Перейти от физического ответа к техническому: сформулировать способ и дать схему устройства, осуществляющего этот способ.

Примеры

А. Центральная часть круга выполнена из магнитов. Наружный слой состоит из ферромагнитных частиц или абразивных частиц, спеченных с ферромагнитным. Такой наружный слой будет принимать форму изделия. В то же время он сохранит твердость, необходимую для шлифовки.

Часть 5 Предварительная оценка полученного решения

5.1. Провести предварительную оценку.

Контрольные вопросы:

5.1.1 Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР («Элемент сам...») ?

5.1.2 Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

5.1.3 Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

5.1.4 Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи, в реальных условиях со многими «циклами»?

Если полученное решение не удовлетворяет хотя бы одному из контрольных вопросов, вернуться к 2.1.

5.2 Проверить (по патентным данным) формальную новизну полученного решения.

5.3 Какие подзадачи могут возникнуть при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.

Часть 6. Развитие полученного ответа

6.1 Определить, как должна быть изменена надсистема, в которую входит измененная система.

6.2 Проверить, может ли измененная система применяться по-новому.

6.3 Использовать полученный ответ при решении других технических задач.

6.3.1 Рассмотреть возможность использования идеи, обратной полученной.

6.3.2 Построить таблицу «расположение частей — агрегатные состояния изделия» или таблицу «использованные поля — агрегатные состояния изделия» и рассмотреть возможные перестройки ответа по их позициям.  Часть 7 Анализ хода решения

7.1 Сравнить реальный ход решения с теоретическим (по APИЗ). Если есть отклонения — записать.

7.2 Сравнить полученный ответ с табличными данными (таблица вепольных преобразований, таблица физических эффектов таблица основных приемов). Если есть отклонения — записать.

Страницы: 1, 2