Институт Инновационного Проектирования | Ю. В. Горин ПИРОГА РОБИНЗОНА, или Размышления о применении физических эффектов и явлений при решении технических задач
 
Гл
Пс
Кс
 
Изобретателями не рождаются, ими становятся
МЕНЮ
 
   
ВХОД
 
Пароль
ОПРОС
 
 
    Слышали ли Вы о ТРИЗ?

    Хотел бы изучить.:
    Нет, не слышал.:
    ТРИЗ умер...:
    Я изучаю ТРИЗ.:
    Я изучил, изучаю и применяю ТРИЗ для решения задач.:

 
ПОИСК
 
 



 


Все системы оплаты на сайте








ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сертификация инноваторов
инновационные технологии
БИБЛИОТЕКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Это интересно
ПРОДУКЦИЯ
 

 


Инновационное
обучение

Об авторе

Отзывы
участников

Программа
обучения

Вопрос
Ю.Саламатову

Поступить на обучение

Общественное
объединение



Молодому инноватору

FAQ
 

Сертификация
специалистов

Примеры заданий

Заявка на
сертификацию

Аттестационная
комиссия

Список
аттестованных
инноваторов

Инновационное
проектирование

О компании

Клиенты

Образцы проектов

Заявка
на проект

Семинары

Экспертиза проектов

   

Книги и статьи Ю.Саламатова

Теория Решения Изобретательских Задач

Развитие Творческого Воображения

ТРИЗ в нетехнических областях

Инновации 
в жизни науке и технике

Книги по теории творчества

Архивариус РТВ-ТРИЗ-ФСА

Научная Фантастика
 
 
Статьи о патентовани
   

Наука и Техника

Политика

Экономика

Изобретательские блоги 

Юмор 
 
Полигон задач

ТРИЗ в виртуальном мире
медиатехнологий
       

Книги для
инноваторов

CD/DVD видеокурсы для инноваторов

Програмное обеспечение
инноваторов

Покупка
товаров

Отзывы о
товарах
           

Ю. В. Горин ПИРОГА РОБИНЗОНА, или Размышления о применении физических эффектов и явлений при решении технических задач

 

Все согласны с тем, что необходимо вооружить инженеров информацией о методах творческого применения физических эффектов и явлений. Вопрос в том, как это сделать.

О том, как непроста простая физика
Инженер знает несколько сот физических эффектов и явлений, а их — тысячи. Следовательно, нужно познакомить инженеров с «малоизвестной физикой» — той, которую не изучают ни в школе, ни в вузе. Однако первые же экспериментальные семинары по ТРИЗ показали, что проблема намного сложнее. Чтобы уяснить суть дела, обратимся к задаче о шаровых молниях.
Установка для исследования шаровых молний представляет собой камеру, заполненную гелием (давление — 3 атм). Под действием мощного генератора магнитных колебаний в гелии возникает плазменный разряд, напоминающий шаровую молнию. Разряд удерживают в центральной части камеры с помощью соленоидов, расположенных вне камеры. В ходе опытов потребовалось увеличить мощность генератора. Шаровая молния стала более горячей (следовательно, менее плотной) и... всплыла. Стенки камеры начали плавиться, опыт пришлось прервать. Возникла задача: как удержать молнию в центральной части камеры?
1
Впервые эту задачу пришлось решать академику П. Л. Капице и его сотрудникам. Сначала попытались увеличить мощность соленоидов, удерживающих молнию «на привязи». Это ничего не дало: разряд принимал причудливую форму, от него протягивались к стенкам камеры тонкие отростки, стенки перегревались и плавились. Тогда сферическую камеру заменили цилиндрической. В сущности, пошли на полную замену установки: пришлось менять не только камеру, но и систему охватывающих ее соленоидов. Исследование было прервано на долгие недели. Наконец новую установку запустили — и снова молния стала всплывать вверх... Вот тогда Капица нашел выход из положения. Шаровая молния всплывает кверху, значит, надо сделать так, чтобы не было «верха» и «низа». Капица предложил раскрутить газ. Взяли обыкновенный пылесос, подсоединили к камере, газ стал вращаться, и молния больше не всплывала. Школьная физика! Но для ее применения потребовалась незаурядная изобретательность Капицы...
Более половины патентуемых технических решений, связанных с физическими эффектами, основаны на предельно простой школьной физике. Ее хорошо знает каждый инженер, школьные физэффекты примелькались, стали привычными. Возник своеобразный психологический барьер: размышляя над задачей, инженер зачастую вообще не вспоминает о непритязательных физэффектах из школьных учебников.
«Указатель» первоначально представлялся путеводителем по «физической экзотике». Но практика обучения ТРИЗ показала: прежде всего нужен справочник, 80—90% которого посвящены творческому применению самых простых физэффектов.
Справочник, библиотека или ЭВМ!
Еще одна задача: При электролизе водного раствора соли на катоде постепенно образуется слой металла. Необходимо отделить этот слой, не повредив катод, с которым металл прочно сцеплен. Сдирку (выразительный термин, не правда ли?) ведут вручную — труд тяжелый, малопроизводительный. Пытались наносить на катод разного рода покрытия, смазки и т. д. Результат отрицательный: ухудшается процесс электролиза, загрязняется электролит. Ваше предложение?
Электролиз — школьная физика. Но в данном случае этой физики явно не хватает, нужны какие-то тонкости, нюансы. «Указатель» охватывает лишь первую сотню физических эффектов и явлений: механические колебания, вращение, тепловое расширение, электростатику, магнетизм и т. д. Вузовская физика (курс общей физики, сопротивление материалов, специальные предметы) — это еще по крайней мере 500 физэффектов. Большую часть из них инженер когда-то «проходил», но не помнит. Какую-то часть помнит по названиям. Активно используется не более 5—7% фонда вузовской физики. В результате технические решения, основанные на этой физике, запаздывают на десятки лет. Вот типичный пример. В 1978 г. — с опозданием по меньшей мере на полстолетия — запатентован аккумулятор тепла, использующий аномальную теплоемкость ферромагнетиков в зоне фазовых магнитных превращений (а. с. 640106).
Итак, вместо компактного «Указателя» требуется многотомное издание. Разница принципиальная. Однотомник можно прочитать несколько раз и, поскольку он в основном включает хорошо известные эффекты, нетрудно запомнить главные идеи. Представления о возможностях физэффектов органически войдут в инженерное мышление, перестанут быть внешней информацией. Освоить так пять или десять томов невозможно.
Что ж, пусть информация о физэффектах остается внешней: в конце концов, можно сориентироваться и в десятитомном справочнике. Но ведь есть еще и «сверхвузовская» физика! То, что пока известно лишь физикам и отражено в специальной литературе, например, квантовые эффекты, связанные с энергетическим состоянием поверхностных электронов металла в магнитном поле. Использование этих эффектов сулит заманчивую возможность управлять скоростью химических реакций с помощью магнитных полей (Г. Кринчук и др. Письма в ЖЭТВ, т. 19, вып. 7). «Указатель», вобрав физику «сверхвузовскую», превратится в библиотеку из 40 или 50 томов...
И вот тут (или раньше?) появляется спасительная мысль: надо использовать ЭВМ! Огромная память ЭВМ вместит сведения о всех физэффектах — и школьных, и вузовских, и «сверхвузовских». А как прекрасно, как современно это звучит: банк физэффектов с использованием ЭВМ...
Из опыта Робинзона
Оказавшись на необитаемом острове, Робинзон Крузо, естественно, попытался выбраться оттуда и начал строить лодку, точнее, пирогу. «Я повалил огромнейший кедр... Двадцать дней я рубил самый ствол, да еще четырнадцать дней мне понадобилось, чтобы обрубить сучья». Месяц Робинзон потратил на придание стволу дерева внешних обводов лодки. И еще три месяца — на выдалбливание лодки изнутри. «Я был в восторге от своего произведения: никогда в жизни я не видел такой большой лодки из цельного дерева». А потом выяснилось, что нет никакой возможности дотащить пирогу до воды или подвести воду к пироге... «Одним словом,— с горечью отмечает Робинзон,— взявшись за эту работу, я вел себя таким глупцом, каким только может оказаться человек в здравом уме».
Собрать «банк физэффектов» — работа огромная, но в принципе выполнимая. А что дальше? Не произойдет ли с этим «банком» то, что произошло с пирогой Робинзона?..
Предположим, Вы — ЭВМ
Да, предположим, что Вы — ЭВМ. Вам нужно решить задачу:
Для изготовления типографских печатных форм в полиграфии применяют цинковые пластины, покрытые слоем светочувствительного материала. К такой пластине прикладывают негатив, затем вымывают незасвеченные места покрытия и заливают пластину азотной кислотой. Там, где светочувствительный слой смыт, азотная кислота «выедает» цинк, образуется рельефная поверхность — клише. Способ очень трудоемок, полученный рельеф недолговечен. Ваше предложение?
Задача ясна: вместо цинкографии необходим новый способ получения клише — простой, быстрый, экономичный. Надо использовать какой-то физический эффект. Но какой именно? ЭВМ добросовестно перебирает «банк»: электростатика? электролиз? магнитострикция? эффект Пойнтинга? фотоупругость? пироэлектричество?
Предположим, Вы — вполне современная ЭВМ. Вы быстро перебрали сотни тысяч хранящихся в Вашей памяти физических эффектов и явлений. Ну и что? Как узнать, какой эффект подходит для решения задачи, а какой не подходит? В принципе подойти может любой эффект, заранее ничего нельзя сказать...
Вернемся к цинкографии. Нетрудно заметить, что она основана на применении комплекса физических и химических эффектов. Значит, перебирать надо не только одиночные эффекты, но и бесчисленные комбинации разных эффектов. И нет никаких критериев отбора, никаких признаков, позволяющих сказать, что вот это сочетание эффектов решает задачу, а другое сочетание ее не решает.
Чтобы собрать «банк физэффектов», нужен колоссальный труд, потому что основная масса сведений рассеяна в безбрежном океане физической литературы. Каждые 10—12 лет объем сведений по физике удваивается. Придется соответственно увеличивать и объем «банка физэффектов». Впрочем, почему мы говорим только о физэффектах? «Банк» должен включать и химию, и геометрию...
Робинзон признается: у него не раз возникала мысль о том, что лодку трудно будет опустить на воду. Но он отгонял эту мысль «глупейшим ответом»: прежде сделаю лодку, а там уж, наверно, найдется способ спустить ее... Неразумно собирать «банк эффектов», предполагая, что потом каким-то образом удастся использовать ЭВМ для поиска необходимого эффекта или сочетания эффектов.
Сила анализа
Лет 15 назад основу информационного фонда ТРИЗ составляли комбинационные приемы: инверсия, дробление, объединение и т. д. В те годы не раз высказывалась мысль о том, что надо собрать побольше приемов, вложить их в память ЭВМ и заставить машину отыскивать нужный прием. Выяснилось, однако, что сочетаний приемов бесконечно много и нет критериев для выбора нужного сочетания. Развитие ТРИЗ пошло в ином направлении. Были выявлены закономерности, позволяющие анализировать задачу и шаг за шагом приближаться к искомому ответу. Аналогичная ситуация складывается ныне с фондом физэффектов. Возможность нащупать ответ на трудную задачу, вслепую перебирая физэффекты, практически равна нулю. Нужен анализ — своего рода мост между задачей и ответом.
Возьмем, например, задачу об электролизе и используем типичную для ТРИЗ операцию перехода к идеальному решению. Условия задачи не содержат претензий к самому процессу электролиза. Поэтому идеальное решение в данном случае выглядит так: в технологии электролиза ничего не меняется, но слой осажденного металла приобретает способность легко сниматься с катода. Переход к идеальному решению сразу отсекает множество «пустых» вариантов. Идеальное решение не может быть основано на «посторонних» физэффектах, полях и веществах, оно должно использовать то, что уже есть в технической системе. Следующая операция — определение физического противоречия. Между катодом и металлом должна быть легко разрушаемая прослойка, позволяющая отделять металл от катода, и не должно быть никакой прослойки, чтобы не было отступления от идеала. Быть и в то же время не быть прослойка способна лишь в двух случаях: если она является видоизменением вещества катода или видоизменением вещества металла. Тогда прослойки как бы нет (нет постороннего вещества) и она как бы есть (ее вещество все-таки чем-то отличается от уже имеющихся веществ). Условия задачи ничего не говорят о материале катода, поэтому остается одна и только одна возможность — выполнить прослойку из видоизмененного металла.
Всего две операции из богатого арсенала ТРИЗ, но мы с математической точностью пришли к ответу: между катодом и металлом находится тонкий слой того же металла, осаждается этот слой электролитически и отличается хрупкостью, непрочностью. Остается заглянуть в любое самое простое пособие по электролизу, чтобы конкретизировать ответ: «легколомаемый» слой можно получить, увеличив силу тока. В а. с. 553309 (1977 г.!) это сформулировано так: «...с целью значительного сокращения затрат ручного труда при сдирке катодных осадков и исключения загрязнения катодного осадка и электролита катод покрывают рыхлым губчатым слоем осаждаемого металла, который наносят электролитически в режиме предельного тока».
Попробуйте теперь применить этот подход к задаче о цинкографии. По условиям задачи плоха (громоздка, трудоемка) вся технология получения клише. Поэтому идеальное решение не связано с сохранением старой технологии. Есть лист вещества (не обязательно цинка!), к которому приложен негатив. Под действием света этот лист сам превращается в клише. На листе «вырастают» буквы...
Искать закономерности

В нынешней ТРИЗ четко отработан путь от исходной ситуации к задаче, затем к модели задачи и (через формулу идеального решения) к физическому противоречию. Далее накатанная дорога обрывается: переход от физического противоречия к физическому ответу пока намечен, так сказать, пунктиром. По-видимому, именно здесь должны быть сосредоточены основные усилия разработчиков.
Прокладывать дорогу между физпротиворечиями и фондом физэффектов надо с двух сторон. Необходимо искать закономерности, позволяющие вести анализ и после того, как сформулировано физпротиворечие. В то же время сам фонд физэффектов следует строить так, чтобы он наилучшим образом «стыковывался» с аналитическим аппаратом ТРИЗ. Как это может выглядеть, видно, например, из статьи о капиллярно-пористых веществах: выявлена линия развития технических систем, выделены «узлы» этой линии. Такой подход позволяет упорядочить множество казавшихся несвязанными физэффектов, «привязать» их к вещественным структурам, вскрыть логику последовательного использования физэффектов в технике.
* * *
Работа по освоению фонда физэффектов только разворачивается. Тем важнее с самого начала вести ее разумно. С учетом опыта Робинзона...


Записаться на тренинг ТРИЗ по развитию творческого, сильного мышления от Мастера ТРИЗ Ю.Саламатова >>>

Новости RSSНовости в формате RSS

Статьи RSSСтатьи в формате RSS

Рейтинг – 390 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » Ю. В. Горин ПИРОГА РОБИНЗОНА, или Размышления о применении физических эффектов и явлений при решении технических задач
© Институт Инновационного Проектирования, 1989-2015, 660018, г. Красноярск,
ул. Д.Бедного, 11-10, e-mail
ysal@triz-guide.com, info@triz-guide.com
 
 

 

Хочешь найти работу? Jooble