Image

Зачем учиться ТРИЗ и что это дает?

Решая трудную задачу перебором вариантов, можно годами не сдвинуться с места: что из того, что из, скажем, 70 000 вариантов уже рассмотрены 5 000? При решении задач по ТРИЗ человек сознательно управляет процессом решения, подключая знание тех или иных закономерностей, приемов и методов. Каждая операция приближает решение. Контуры решения выступают постепенно и намного быстрее, чем при работе методом проб и ошибок.

ТРИЗ учит решать задачи «по формулам» и «по правилам». Одна и та же задача разными людьми решается по одним и тем же правилам, и получаются одинаковые результаты независимо от индивидуальных качеств этих людей.

Приведем пример

Вот задача, которая на протяжении ряда лет применялась в качестве учебной на занятиях по обучению основам ТРИЗ. Заметим, что в начале учебы слушатели ни разу не давали верного ответа. Однако после прохождения темы «Вепольный анализ» задача решалась практически всеми, в том числе студентами и школьниками.

Учебная задача

Для очистки горячих газов от немагнитной пыли применяют фильтры, представляющие собой пакет, образованный многими слоями металлической ткани. Эти фильтры удовлетворительно задерживают пыль, но именно поэтому их потом трудно очищать. Приходится часто отключать фильтр и подолгу продувать его в обратном направлении, чтобы выбить пыль. Как быть?

Контрольное решение

В качестве фильтра стали использовать ферромагнитный порошок, помещенный между полюсами магнита и образующий пористую структуру. Отключая и включая магнитное поле, можно эффективно управлять фильтром. Поры фильтра могут быть маленькими (когда ловят пыль) и большими (когда идет очистка фильтра).

Когда одну и ту же проблему решают два человека или коллектива перебором вариантов и по ТРИЗ – получается что-то вроде соревнования бегуна и автомобилиста.
Один использует силу своих ног, другого устремляет быстрый мотор, а судьи оценивают только время...

Примеры задач ТРИЗ

Исходная проблемная ситуация

Вы завариваете чай в стакане. Чтобы чай был нужного качества, вода должна быть горячей. Но при этом Вы не можете взять стакан пальцами, так как легко обжечься.
Вот Вам и исходная проблемная ситуация! Что делать?

Упрощенное ТРИЗ-моделирование

При моделировании исходной проблемной ситуации используем понятие радикального противоречия (в классической ТРИЗ – «физическое противоречие»), возникающее при исследовании «корней» проблемы, ее причины.

Радикальное противоречие - модель проблемы, в которой присутствуют два несовместимых требования к одному и тому же свойству при описании проблемной ситуации.

Радикальное противоречие для рассматриваемого примера можно сформулировать в следующем виде: стакан должен быть горячим (чтобы хорошо заваривать чай) и должен быть негорячим (чтобы не обжигать пальцы).

Для эффективного разрешения радикальных противоречий также используются особые ТРИЗ-модели – так называемые фундаментальные трансформации, представленные в матрице разрешения технических противоречий (или Матрица для выбора специализированных навигаторов).

Если мы посмотрим в матрицу разрешения технических противоречий, то увидим, что при конфликте факторов «34 Температура» и «14 Вредные факторы самого объекта» для его разрешения среди рекомендуемых методов трансформации есть метод (специализированный А-Навигатор)«18 Посредник».

Обратимся к описанию этого метода в следующем виде:

Навигатор 18 Посредник: a) использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие; b) на время присоединить к объекту другой, легко удаляемый объект.

А теперь вспомним один из почти забытых способов разрешения этого противоречия: использование подстаканника.

Действительно, можно сказать, что к «участникам» исходной проблемной ситуации добавился объект-посредник, с помощью которого устранено вредное воздействие горячего стакана на пальцы, поскольку подстаканник отделил стакан от непосредственного соприкосновения с пальцами.

Исходная проблемная ситуация

Иногда при постройке дома или моста в грунт для создания будущего фундамента во многих местах предварительно забивают многометровые бетонные столбы (сваи). Проблема заключается в том, что верхняя часть почти всех свай, по которой ударяет молот, часто разрушается. Из-за этого многие сваи не удается забить на нужную глубину. Тогда эти сваи отпиливают, а рядом забивают дополнительные, что снижает производительность работ и снижает их стоимость.

Можно ли предложить новую «неразрушающую» технологию забивания свай?

Упрощенное ТРИЗ-моделирование

Рассмотрим эту проблему более подробно в соответствии с АРИЗ – Алгоритмом Решения Изобретательских Задач.

Шаг первый - Диагностика. При выполнении полезной функции (забивание сваи) молот как «инструмент» или, в более общем виде, «индуктор», одновременно оказывает на сваю как «изделие» или, в более общем виде, «рецептор», вредное воздействие (разрушает сваю), то есть воспроизводит нежелательную негативную функцию.

Можно указать главную полезную функцию: быстрое забивание неповрежденной сваи на нужную глубину.

Приведем несколько стратегий, определяющих направление поиска решений, например:

  1. делать всю сваю более прочной и удароустойчивой;
  2. воздействовать предварительно на грунт, облегчая продвижение сваи на нужную глубину;
  3. создать технологию забивания поврежденных свай;
  4. изменить устройство молота, чтобы он меньше повреждал сваю;
  5. защитить верхнюю часть сваи от разрушения.

Анализ стратегий определяется многими факторами и в полном объеме выходит за рамки классической ТРИЗ. Упрощая изложение, примем, что три первые стратегии ведут к чрезмерному повышению стоимости изделий и технологий. Две последние стратегии выглядят лучше, так как можно надеяться, что будут достаточными минимальные изменения, а поэтому на них и сосредоточимся. При этом можно даже объединить эти стратегии в более общей формулировке: обеспечить неразрушение верхней части сваи при забивании.

Шаг второй - Редукция. В ТРИЗ отработаны несколько подходов к формированию «идеального конечного результата», которое во многом определяет стратегию решения задач и влияет на скорость нахождения решения и на его качество. Однако сейчас для упрощения потребуем, чтобы свая или молот не стали дороже, чтобы они были использованы, если нужно, только «ничего не стоящие» материалы (ресурсы).

Далее определим то место в свае (рецепторе), которое испытывает на себе самое большое по силе негативное воздействие молота (индуктора): голова сваи, то есть верхний торец сваи, и особенно, поверхность, ограничивающая сваю сверху, по которой и ударяет молот. Таким образом, «оперативную зону», где сосредоточен конфликт, то есть одновременно существуют позитивная и негативная функция, определим в первом приближении как совокупность индуктора и рецептора  и их элементов – соударяющихся поверхностей.

Рассмотрим главные силы и параметры, действующие и определяемые в оперативной зоне. Например, чем больше вес и сила удара молота, тем быстрее забивается свая, но тем больше проявление внутренних вредных факторов, ведущих к ее повреждению, ниже ее надежность. Если сваю забивать медленно, то можно уменьшить требующиеся для этого вес и силу удара молота, можно уменьшить прочность и надежность сваи. На основе подобных физических соображений уже можно построить несколько моделей противоречий. Приведем только два «симметричных» варианта, направленных на реализацию главной полезной функции:

Вариант 1 Увеличить силу удара
Скорость забивания сваи увеличивается
Проявление вредных факторов увеличивается

 

Вариант 2 Увеличить скорость забивания
Сила удара должна быть увеличена
Проявление вредных факторов увеличивается

Шаг третий - Трансформация. Обращение к матрице разрешения технических противоречий (Матрице для выбора специализированных навигаторов) по Варианту 1 дает следующий набор приемов, рекомендуемых для применения в первую очередь:

Что улучшается? – Строка 22: Скорость.

Что ухудшается? – Столбец 14: Вредные факторы самого объекта.

Рекомендуются для применения приемы (приводятся сокращенные названия):

05. Вынесение – отделить от объекта мешающую часть или выделить только нужное свойство;

18. Посредник – использовать промежуточный объект, передающий или переносящий действие, на время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект;

01. Изменение агрегатного состояния – использовать переходы состояний вещества, или изменение гибкости, концентрации и т.п.;

33. Проскок – вести процесс на большой скорости.

Обращение к Матрице для выбора специализированных навигаторов по Варианту 2 дает несколько иной набор приемов:

Что улучшается? – Строка 30: Сила.

Что ухудшается? – Столбец 14: Вредные факторы самого объекта.

Рекомендуются для применения приемы (приводятся сокращенные названия):

11. Наоборот – отделить от объекта мешающую часть или выделить только нужное свойство.

12. Местное качество – разные части объекта должны иметь разные функции, или – каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе;

26. фазовый переход – использовать явления, возникающие при фазовых переходах вещества, например, выделение или поглощение тепла;

18. Посредник – использовать промежуточный объект, передающий или переносящий действие, на время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект;

Нетрудно видеть, что приемы 05. Вынесение и 18. Посредник из первого набора вместе с приемами 11. Наоборот, 12. Местное качество и 18. Посредник (повторно!) из второго набора явно указывают на необходимость создания в оперативной зоне дополнительного объекта в виде посредника между молотом и сваей!

Действительно, при небольшом числе свай иногда на голову забиваемой сваи устанавливают деревянную колодку, по которой и бьет молот до разрушения колодки.

Шаг четвертый - Верификация. Колодка разрушается быстро, причем свая повреждается еще до разрушения колодки из-за неравномерного смятия вещества колодки (дерева). Увы, проблема не нашла полного решения! Но, может быть, теперь оно должно быть взято за основу? И нужно рассматривать новую техническую систему, включающую теперь и посредника?

Причем, посредник можно рассматривать как часть сваи, как ее голову, например. Но правильно рассматривать его как часть инструмента. Ведь свая совершенно не меняется – значит, посредник нужно отнести к дополнительной части молота! При этом мы переходим на повторение цикла АРИЗ:

Диагностика+. Обратим внимание на то, что посредник теперь тоже является индуктором, близким к молоту по воздействию на сваю.

Чтобы не повторять предыдущих рассуждений, из первого цикла, требуется изменить стратегию дальнейшего поиска в направлении более глубокого анализа физики процесса.

Можно понять, например, что если материал посредника такой же, как и материал молота, то свая мало выигрывает от этого. Если материал посредника близок к материалу сваи (бетон), то он сам разрушается так же, как свая, и даже быстрее из-за меньшей массы. Далее: скорость разрушения посредника зависит от способа его установки на голове сваи - малейший перекос ускоряет разрушение посредника! Это происходит потому, что удар молота и силовое взаимодействие основания посредника с поверхностью головы сваи происходят не по сплошной поверхности, а по отдельным точкам и линиям, на которых и концентрируется энергия удара, приводящая к многочисленным разломам. А как удержать посредника после удара, чтобы он плотно стоял на голове сваи? Это сложная задача. Да и сама поверхность головы сваи далеко не похожа на ровную и полированную крышку рояля.

Редукция+. Строить противоречия наподобие приведенных Варианта 1 и Варианта 2 выглядит малоперспективным, так как похожие модели ведут к простому повторению предыдущего цикла и ориентируют на тот же результат.

Сформулируем версии идеального конечного результата:

  1. посредник равномерно распределяет энергию удара по всей поверхности головы сваи (улучшение режима!);
  2. посредник разрушается и … сам мгновенно восстанавливается после каждого удара! Идеал!

Теперь противоречие приобретает предельно острую форму:

 

Вариант 3 Посредник
Должен быть, чтобы передавать энергию удара на поверхность головы сваи
Не должен быть, чтобы… не разрушаться

Запишем формулировку идеального результата в строгом соответствии с ТРИЗ-рекомендациями:

оперативная зона сама восстанавливает посредника! 

Трансформация+. Представим себе, что посредник состоит (а так оно во многом и есть!) из огромного числа маленьких частиц, похожих на … маленьких человечков, настолько маленьких, что мы видим только подобие фигурок. Но они, эти маленькие фигурки, вместе умеют делать всё, что нам нужно! Они могут реализовать любой идеальный результат! При этом они ничего не стоят. Их количество можно легко уменьшать или увеличивать. Они могут моделировать любые энергетические поля , принимать вместе любые формы, быть твердыми или жидкими, иметь или не иметь вес, быть невидимками, издавать звуки и так далее без ограничений. И при этом они остаются всего лишь фигурками, нарисованными нашим воображением. Поэтому эти фигурки не жалко стереть или подвергнуть страшному испытанию, например, такому, как удар по ним свайным молотом!

Пусть во время удара эти фигурки заполняют все неровности в поверхности головы сваи (как и в рабочей поверхности молота), и поэтому энергия удара распределяется по большей площади. Затем, после встряхнувшего их удара, все фигурки снова соединяются в сплошной слой, плотно покрывающий всю голову сваи и … спокойно ждут следующего удара!

Вы уже представили реальный материальный объект, обладающий описанными свойствами?

Посредник может быть сделан из песка!

Песок (всего лишь одно или два ведра) насыпается в стакан, надетый на голову сваи. Стакан длинный, и в нем движется молот. Песок практически ничего не стоит, часто его полно в грунте, в котором вырыт котлован для будущего фундамента. В конце-концов, его не так уж много и надо, поэтому недорого привезти столько, сколько нужно.

Верификация+. Решение эффективно, так как надежно работает, и не требует больших затрат на реализацию.

Принцип решения – дробление объекта до уровня частиц с определенными свойствами – обладает мощным методическим «сверхэффектом»: его можно развивать и переносить на другие объекты с близкими и не слишком похожими противоречиями.

Исходная проблемная ситуация

При переработке дефектных или изношенных деталей и металлического лома с целью вторичного использования требуется, прежде всего. Разделить этот лом по виду металла, например, цветные металлы, черные (различные стали) и так далее. Ручная сортировка дает неплохие результаты, но крайне непроизводительна. Это объясняется необходимостью отделять компоненты из лома по одному, перемещать их к месту измерения, проводить анализ и перемещать к месту накопления односортных компонентов. Применение точных автоматических анализаторов также не достигает цели, так как они ненадежно работают в условиях производства, например, окраска многих деталей искажает результаты измерений. Было бы полезно, по крайней мере, для предварительной сортировки применить какие-то другие способы, более пригодные в качестве промышленной технологии.

Техническое противоречие

Сортировка требует повышение производительности, но при этом трудно избежать ручной работы из-за негативного действия многих мешающих факторов (большой вес и размеры изделий, окраска, необходимость доставки по отдельности к месту сортировки и другие). Редукция исходного описания дает следующие альтернативные бинарные модели:

Модель 1

Модель 2

Модель 3

Обратимся к матрице разрешения технических противоречий (Матрице для выбора специализированных навигаторов).  Для каждой модели на пересечении соответствующих строки (Плюс-фактор) и столбца (Минус-фактор) найдем перечень рекомендуемых навигаторов (приемов).

   Модель 1: Навигаторы для решения противоречия: 01, 10, 35, 37

   Модель 2: Навигаторы для решения противоречия: 01, 05, 06, 13

   Модель 3: Навигаторы для решения противоречия: 01, 11, 18, 21 или 01, 06, 21, 23

Обращает на себя внимание высокая частота присутствия приема 01 Изменение агрегатного состояния. Выпишем его основные рекомендации:

   01,а: переходы к псевдосостояниям (псевдожидкость);

   01,b: изменять концентрацию или консистенцию и др.

В качестве примера №01.1 из Каталога навигаторов, иллюстрирующего возможное применение приема 01, приводится «Применение магнитореологических или электрореологических жидкостей с управляемой степенью вязкости от жидкого состояния до твердого». Назначение и состав этих жидкостей можно найти в технических словарях и энциклопедиях.

Контрольное решение

Фирма HITACHI применила ванны с магнитореологической жидкостью, в которую загружается сортируемый лом, компоненты которого «сами разделяются» по сорту металла, так как при управляемом изменении плотности магнитной жидкости с помощью мощного электромагнита компоненты поочередно «всплывают» строго в соответствии со своим удельным весом. Остается «собирать» их с поверхности жидкости и направлять в накопитель металлов соответствующего сорта.

Хотите быть в курсе наших новостей?