Основы инженерного творчества (стр. 6 )

В исходной постановке задачи было необходимо "механизировать процесс клеймения шпилек". Сформулировав требование: "шпилька сама клеймится", мы задаем рамки системы, в которой будет происходить данная операция. Эта формулировка является эвристической подсказкой, позволяющей локализовать область, в которой мы будем искать средства выполнения нужной нам операции. Поэтому методически верно будет уточнить ее. Необходимо раскрыть смысл термина "клеймится". Клеймение в рамках данной нам технологии осуществляют ударом молотка с клеймом на бойке. Т. е. клейму придают определенную кинетическую энергию, которая при соударении со шпилькой превращается в деформацию металла. Следовательно, задача рабочего или механического пресса – придать энергию, обеспечить соударение.

Теперь требование может звучать так: "шпилька сама накапливает энергию (разгоняется) и ударяет по клейму". Можем ли мы представить себе эту картину? Конечно, это сделать намного проще, чем в первоначальном варианте. Шпилька может сама разогнаться, если ее бросить вниз. Упасть точно на клеймо – задача более трудная. Необходимо организовать процесс падения, он должен происходить в каких-то направляющих (рис. 9). А как поднять шпильку на высоту, с которой она будет падать? Это делать не надо, так как шпилька после обработки на станке уже находится на определенной высоте.

Итак, все или почти все может происходить "само собой". В данной ситуации шпилька – это металлический стержень, намного более массивный, чем молоток, с помощью которого производится клеймение. Но, для того чтобы заставить именно шпильку самостоятельно выполнять требуемую работу, пришлось использовать понятие идеальности. Все должно происходить само собой, без затрат энергии и материалов. Обслуживающей, обрабатывающей системы быть не должно, а результат должен получаться.

На базе модели идеальной технической системы был построен оператор ИКР. Суть его состоит в том, что задачу по реализации какой-либо функции возлагают на выбранный элемент (объект обработки, либо элемент технической системы, уже выполняющий какую-то полезную функцию).

Структура оператора ИКР:

Элемент

сам

выполняет требуемое действие (вместо иного элемента)

продолжая выполнять функцию, ра-

Рис. 9. Приспособление для клеймения шпилек

ди которой он был первоначально соз-

дан.

В рассмотренном примере шпилька САМА набирала энергию для деформации своего торца, сохраняя способность выдерживать силовую нагрузку в процессе работы.

5.3.4. Вещественно-полевые ресурсы

Для достижения ИКР необходимо провести анализ вещественно-полевых ресурсов (ВПР), которыми можно воспользоваться для решения задачи [13]. ВПР – это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бывают трёх видов:

1. Внутрисистемные: а) ВПР инструмента; б) ВПР изделия.

2. Внешнесистемные: а) ВПР среды, специфической именно для данной задачи; б) ВПР общие для любой внешней среды (воздух, вода), "фоновые" поля, например гравитационное, магнитное поле Земли.

3. Надсистемные: а) отходы посторонней системы (если такая система доступна по условиям задачи); б) "копеечные" – очень дешёвые посторонние элементы, стоимостью которых можно пренебречь.

При решении задачи желательно получить результат при минимальном расходовании ВПР. Поэтому целесообразно использовать в первую очередь внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные и в последнюю очередь – надсистемные.

Рассмотрим различные виды ресурсов.

РЕСУРСЫ ВЕЩЕСТВА – это любые материалы, из которых состоит система и её окружение, выпускаемая ею продукция, отходы и т. п., которые, в принципе, можно использовать дополнительно.

Пример. На заводе, выпускающем керамзит, его используют в качестве набивки фильтра для очистки технической воды.

РЕСУРСЫ ЭНЕРГИИ – любая энергия, нереализованные запасы которой имеются в системе или её окружении.

Примеры. Абажур настольной лампы вращается теплым потоком воздуха от лампы. Силосная башня обогревает коровник, построенный вокруг неё.

РЕСУРСЫ ИНФОРМАЦИИ – информация о системе, которая может быть получена с помощью полей рассеяния (звукового, теплового, электромагнитного и т. п.) в системе, либо с помощью веществ, проходящих через систему, либо выходящих из неё (продукция, отходы).

Примеры. По биению пульса тибетская медицина диагностирует до 200 болезней. Известен способ определения марки стали и параметров её обработки по летящим при обработке искрам.

РЕСУРСЫ ПРОСТРАНСТВА – имеющееся в системе или её окружении свободное, незанятое место.

Примеры. Для хранения газа используют естественные полости в земле. Для экономии места в вагоне поезда дверь купе вдвигается в межстеночное пространство.

РЕСУРСЫ ВРЕМЕНИ – временные промежутки в технологическом процессе, а также до или после него, между процессами, не использованные ранее или использованные частично.

Пример. Танкер, перевозящий нефть, одновременно ведёт её переработку.

РЕСУРСЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ – возможности системы и её подсистем выполнять по совместительству дополнительные функции, как близкие к основным, так и новые, неожиданные (сверхэффект).

Пример. Было установлено, что аспирин разжижает кровь и потому в некоторых случаях оказывает вредное действие. Однако, это его свойство было использовано для профилактики и лечения инфарктов.

СИСТЕМНЫЕ РЕСУРСЫ – новые полезные свойства системы или новые функции, которые могут быть получены при изменении связей между подсистемами или в новом способе объединения систем.

Наиболее эффективным является комбинированное использование ресурсов разных видов.

5.3.5. Технические противоречия и приемы их разрешения

Решение любой изобретательской задачи предполагает улучшение тех или иных технических параметров, функций, свойств си­стемы. Уже в самом факте возникновения изобретательской задачи присутствует противоречие: нужно что-то сделать (изменить, улучшить), а как это сделать – неизвестно. Такое противоречие принято называть административ­ным. На этом этапе мы еще не знаем, по существу, ка­кую именно задачу надо решать. В большинстве случаев ее начальная формулировка оказывается расплывчатой, неправильной. Фактически вначале существует несколь­ко разных задач, и надо сделать между ними выбор. В таких случаях возникает так называемая изобрета­тельская ситуация.

Для перехода от изобретательской ситуации к конкретной задаче в технической системе выделяют именно те элементы, конфликт меж­ду которыми порождает задачу. Конфликт и определя­ет техническое противоречие (ТП). Оно представляет собой такое взаимодействие в системе, при котором по­лезное действие вызывает одновременно и вредное. ТП может возникать и в тех случаях, когда попытка улуч­шить одну часть (параметр) технической системы ухуд­шает (например, усложняет) другую ее часть или сис­тему в целом.

Техническое противоречие возникает обычно как ре­зультат диспропорции в развитии частей системы. Час­то складывается ситуация, когда количественные изме­нения одной из частей системы вызывают противоречие в других. Разрешение такого противоречия требует каче­ственного изменения всей системы. В этом проявляется закон перехода количественных изменений в качествен­ные.

Технические противоречия могут быть самыми раз­нообразными, причем среди них выявлено достаточно большое количество типовых: «масса – прочность», «уни­версальность – сложность», «мощность –энергозатра­ты», «грузоподъемность – скорость», «точность – произво­дительность» и т. п.

Списки типовых реше­ний по устранению противоречий известны давно. Но практика не подтвердила их эффективности. Приемов много, их десятки, а пользоваться ими неудобно, так как нет ука­заний, когда какой нужно применять. Поэтому для от­бора наиболее сильных из них [1] было проведено обширное исследование патентного фонда (около 40 000 изобретений), ко­торое привело к созданию фонда из 40 приемов (см. Приложение 1) и табли­цы, позволяющей находить нужный для преодоления то­го или иного технического противоречия. Приемы отныне стали увязанными с конкретными противоречиями, что сразу повысило действенность таблицы. Важно, что такой набор приемов охватывает широ­кое поле поиска и сведен в таблицу применения, позво­ляющую легко находить группу типовых приемов для каждой пары противоречивых (находящихся в конф­ликте) свойств.

Таблица поиска выглядит следующим образом (см. Приложение 3). В вертикальной колонке записаны показатели технической системы, которые надо улучшить, а в горизонтальной строке – показатели, которые недопустимо ухудшаются при исполь­зовании известных способов решения задачи. На пересе­чении вертикальной колонки и горизонтальной строки указаны номера приемов устранения технических проти­воречий. Приемы в каждой клетке даны не в порядке их возрастания, а по частоте их применения в исследованном массиве изобретений. В связи с этим дал рекомендацию о порядке применения выбранных приемов. Если необходимо сделать как можно более простое и быстро внедряемое решение, то приемы следует использовать, начиная с первого из рекомендованных. Если же необходимо решение как можно более оригинальное, неожиданное, революционное, то приемы следует использовать, начиная с последнего из рекомендованных.

Каждое ТП обусловлено конкретными физическими причинами.

Если задача сложна, следует углубить ее анализ, пе­рейти к модели задачи, сформулировать техническое противоречие и ИКР. Затем необходимо выявить физи­ческую суть технического противоречия, иначе говоря, ФП, мешающее достижению ИКР.

Суть перехода к физическому противоречию – выбор в конфликтующей паре элементов какого-то одного и выделение в нем небольшой зоны, к физическому состоянию которой предъявляются взаимопротиворечивые требования. Обычная формула ФП: «Данная зона долж­на обладать свойством «А» (например, быть подвиж­ной), чтобы выполнить какую-то функцию, и свойством «не А» (например, быть неподвижной), чтобы удовлет­ворить остальным требованиям задачи».

Таким образом, от технического противоречия меж­ду действиями различных элементов системы мы переходим к физическому противоречию между свойствами одного элемента системы. Характерная для ФП обостренность конфликта («быть А» и «не быть А») концентрирует на нем внимание и придает формулировке ФП эвристическую ценность. Если физическое противоречие сформулировано правильно, вероятность решения зада­чи намного повышается, тем более что ТРИЗ предла­гает достаточно много приемов и источников специаль­но организованной информации, использование которых помогает разрешению физических противоречий.

Наиболее универсальным эвристическим принципом разрешения противоречий следует считать разделение противоречивых свойств или действий в пространстве или во времени.

5.3.6. Приемы управления психологическими факторами

Бывает, что совсем простая изобретательская ситуа­ция кажется сложной из-за того, что в нее закладывается серьезное противоречие самим решателем.

Пример. У психологов популярна следующая задача. Двое подошли к реке. Посреди реки в одноместной лодке рыбак удит рыбу. Как прохожим перебраться через реку на этой лодке? Нельзя предлагать варианты типа «один в лодке, а второй на буксире вплавь» и т. п.

Попробуйте самостоятельно отыскать ответ, а потом проанализируйте, почему вообще возникла эта задача? А возникла она потому, что подавляющее большинство людей представляют из двух возможных вариантов ситуации самый невыгодный – двое подошли к одному берегу реки. Но ведь в условиях задачи нигде об этом не сказано! И задача сразу же исчезает, если представить, что двое подошли к реке с разных сторон.

На этом примере хорошо видно, что человек склонен создавать образ ситуации с ненужными и вредными дополнительными ограничениями. На уздечке на уровне глаз лошади прикрепляют куски кожи – шоры, ограничиваю­щие ее поле зрения, и тем самым предохраняют от испуга. Эти шоры полезны, а вот шоры, которые мышление человека навязывает само себе, вредны: они не дают простора мысли и работы ее в нужном направлении.

Мешать самому себе в достижении цели человек мо­жет самыми разными способами. Предложите своим зна­комым такую задачу: на двух руках десять пальцев, а на десяти руках? Попросите ответить быстро, и вы чаще всего услышите ответ: 100 пальцев.

Последняя задача демонстрирует еще одну пси­хологическую ловушку – поспешность в решении про­стых на вид задач. «Спеши не торопясь», – говорил Козьма Прутков, иначе можно отвергнуть оригинальную идею из-за поверхностной оценки ее уровня...

Иногда задача просто отпугивает решателя только потому, что изложена слишком специально.

Другая ловушка подстерегает нас в терминах, в кото­рых описана задача. На выпускном экзамене в летном училище в Австралии комиссия задавала вопрос: «Вы ве­зете на борту двухместного самолета королеву Велико­британии. На крутом вираже королева из самолета выпала. Ваши действия?» Чего только не предлагали озадаченные летуны: прыгнуть следом с парашютом и попытаться поймать неосторожную королеву, покончить с собой, сменить фамилию и никогда не появляться на Британ­ских островах... А правильный ответ, которого безнадеж­но ждала комиссия, гласил: выровнять самолет после по­тери части груза. Незадачливые пилоты попались на том, что термин «королева» совершенно вытеснил все свойства объекта, и внимание сосредоточилось лишь на том, что королева есть очень важная персона.

Изобретательская задача ставится в уже известных терминах. Каждый термин отражает старое, существующее техническое решение. И эти термины навязывают изобретателю присущее им содержание. Изобретатель "думает словами", и эти слова – неощутимо для него – подталкивают его идти старыми путями.

Воспитание, образование, мнение окружающих, предрассудки и неточные сведения создают мощную психологическую инерцию, с которой справиться бывает иногда чрезвычайно трудно. И вот уже задача объявляется нерентабельной, а тех, кто пытается ее решать, называют (при самом доброжелательном отноше­нии) чудаками...

Изобретение состоит в том, чтобы выйти за пределы известного, придать терминам новое содержание или полностью заменить их. Поэтому на начальном этапе работы над задачей необходимо использовать очень важное правило: из условия задачи надо обязательно убрать все специальные термины, заменив их простыми словами, не содержащими конкретного смысла ("штуковина", "икс", "вещь", "объект").

Примеры. Микрометрический винт – стержень, который очень точно перемещается. Дверная ручка – устройство для открывания двери.

После того, как из условия задачи убраны специальные термины, в воображении изобретателя всё же остаётся образ старой ТС, мешающий появлению новых идей.

Узкие специалисты очень точно знают, что можно, а что нельзя, они видят пределы и препятствия. Нередко первая реакция узкого специалиста на новые идеи резко отрицательна: "этого не может быть".

С инерцией надо бороться или, точнее, ею надо уметь управлять. Ведь возникает она не зря, позволяя эконо­мить время при принятии решений в знакомых ситуаци­ях, при решении похожих задач. Вредной инерция ста­новится лишь тогда, когда новая задача старыми методами не решается. Вот тут-то и надо уметь отключать ее, уменьшать ее влияние, снимать шоры, навязанные преж­ним опытом. И этому можно учиться.

На основании вышеизложенного видно, что различают 3 основных вида психологической инерции: инерция терминов, инерция образов и инерция узкой специализации.

В ТРИЗ отработаны комплексные инструменты психологического управления творческим поиском:

·  оператор «размер–время–стоимость» (РВС);

·  метод моделирования «маленькими человечками» (ММЧ);

·  курс развития творческого воображения (РТВ), основанный на чтении и анализе научно-фантастической литературы и выполнении специальных упражнений.

Сильнейшее психологическое воздействие оказывает ИКР, задавая идеальный образ как направление, в котором находится сильное решение. Идеальные объекты очень популярны в науке и технике.

Оператор РВС – «размеры, время, стоимость» вво­дится для избавления от психологических барьеров, лучшего представления задачи, для выявления перспективных путей ее решения, для снятия лишних шор.

Оператор включает в себя шесть мысленных экспериментов, в которых поочередно размеры объекта, время действия процесса, стоимость системы меняют от задан­ных или представляемых величин до ноля, а затем до бесконечности. Эти манипуляции так расшатывают исходное представление об объекте, что в ряде случаев может возникнуть немало оригинальных идей. Ниже приводятся задачи на эти мысленные эксперименты, перестраивающие условие задачи:

1. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?

2. Мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

3. Мысленно меняем время процесса (скорость движения объекта) от заданной величины до нуля. Как теперь решается задача?

4. Мысленно меняем время процесса (скорость движения объекта) от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

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

6. Мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта от заданной величины до бесконечности. Как теперь решается задача?

Суть оператора РВС заключается в том, что человек, фантазируя, мысленно изменяет размеры анализируе­мого реального объекта, сначала уменьшая их почти до нуля, а затем увеличивая до бесконечности. Аналогично изменяются время действия и стоимость объекта. При этом осмысливаются возникающие новые свойства. Та­кие упражнения активизируют воображение, стимули­руют появление принципиально новых взглядов на зада­чу и новых подходов к ее решению (или, по крайней мере, формируют готовность к таким подходам), а то и рождение вполне реализуемых идей.

Оператор РВС не предназначен для получения ответа. Он должен расковать мысль для дальнейшего продвижения к принципиально новому ответу. И всё-таки нередки случаи, когда решение начинает вырисовываться сразу после отхода от старых представлений.

Общие рекомендации по применению оператора РВС:

а) каждый эксперимент надо вести до появления нового качества;

б) каждый эксперимент, чтобы не пропустить появления нового качества, разбивают на шаги; шаг – это изменение параметра объекта на порядок (в 10 раз).

Типичные ошибки при использовании оператора РВС:

а) останавливаются на полпути, возвращаются назад из-за опасения, что задача усложнилась;

б) пытаются угадать ответ, не выполнив все шаги.

Рассмотрим, например, применение оператора РВС к такой задаче: "Найти способ регулирования сечения трубопровода, по которому движется пульпа".

Размеры трубы уменьшились до 0,1–1 см. Можно регулировать сечение, сдавливая (деформируя) стенки (они стали тонкими и гибкими).

Размеры увеличились до 100–1000 м. Такой трубопровод подобен реке. Надо построить плотину или ждать естественного регулирования – замерзания, таяния. Решение: изменить агрегатное состояние потока.

Перекрыть надо за время 0,001 с. Нужно нечто быстродействующее: вместо механической задвижки – электромагнитную.

Перекрыть трубопровод надо за 100 дней. Механическая задвижка будет сильно истираться (с уменьшением сечения растёт скорость потока). Необходима задвижка с нарастающими частями.

Стоимость близка к нулю. Поток должен сам себя перекрывать. Саморегулирование.

Стоимость – миллионы рублей. Можно ввести в поток нечто дорогое, но легко поддающееся регулировке. Например, вместо воды использовать расплав металла. Регулировку вести электромагнитами.

Метод моделирования «маленькими человечками»

В литературе по изобретательскому творчеству давно рекомендуется использовать эмпатию, чтобы увидеть объект как бы изнутри, став на место этого объекта или его части. Но эмпатия полезна не всегда. ММЧ является дальнейшим развитием эмпатии, т. к. эмпатия может быть как полезной, так и вредной, поскольку создаёт дополнительный труднопреодолимый психологический барьер. Отождествляя себя с машиной или деталью, человек отбирает только те варианты решений, которые ему (лично) не вредят и отбрасывает все "вредные", неприемлемые для человеческого организма: разрезание, дробление, растворение в кислоте, расплющивание, нахождение в вакууме и т. п. Неделимость человеческого организма мешает успешно применять эмпатию.

Недостатки эмпатии устранены в моделировании с помощью маленьких человечков. Взяты именно маленькие человечки, а не, например, молекулы или микробы. Для моделирования нужно, чтобы маленькие частицы видели, понимали, могли действовать коллективно. Применяя ММЧ, изобретатель использует эмпатию на микроуровне, вживаясь в образ частиц вещества.

Техника применения ММЧ:

1. Выделить ту часть объекта, которая не может выполнить необходимые требования (например, обладать противоположными свойствами); представить эту часть в виде "толпы" маленьких человечков.

2. Разделить маленьких человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи.

3. Полученную модель надо рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись конфликтующие действия.

4. Перейти к техническому ответу.

Обычно выполняют несколько последовательных рисунков (если событие развивается во времени) в виде "было", "надо" и "стало".

Введенный ТРИЗ метод ММЧ в какой-то мере развивает упомянутый при описании синектики прием личной аналогии (эмпатии), но значительно эффективнее его, так как позволяет моделировать с помощью не од­ного, а многих и потому легче управляемых символиче­ских «человечков» различные действия системы и их развитие. Изображая схематически действия многих «ма­леньких человечков», легко наглядно показать, как они должны действовать, чтобы техническая система дала нужный эффект.

Покажем это на примере изобретения, сделанного с помощью ММЧ изобретателем В. X. Подойницыным. Задача была сформулирована так: «В центре корпуса центрифуги, заполненной жидким маслом, помешено изделие. Нужно, чтобы при вращении центрифуги масло со всех сторон сжимало изделие».

При вращении центрифуги давление масла направлено к пери­ферии, и непросто создать условия, чтобы давление действовало в обратном направлении (якобы вопреки законам физики). Физическое противоречие: частицы жидкости должны давить на изделие, чтобы выполнить требование задачи, и частицы жидкости должны давить на стенки центрифуги, чтобы выполнить закон физики. Как преодо­леть это ФП?

С помощью ММЧ физическое противоречие графически изображается так, как на рис. 10,а. Реально же силы действуют, как показано на рис. 10,б. А что будет, если, разделяя противоречие в пространстве, заставить одних, например нижних, «человечков» как-то действовать на других – верхних (рис. 10,в)? Пока ничего, если силы тех и других равны. Значит, нужно, чтобы нижние «человечки» стали сильнее, чем верхние. Тогда верхние начнут действовать, передавать усилие уже в направлении центра (рис. 10,г).

Цепочка подобных рассуждений, сопровождающихся (всегда в этом методе) графическим их выражением в рисунках, и привела к решению задачи. Введены более сильные (тяжелые) нижние «человечки» – ртуть, а верхние – имеющееся масло. Как реализовано решение – показано на рис. 10,д (авторское свидетельство № 000): ртуть давит на масло, а оно обжимает изделие.

д

в

Конечно, этот метод в АРИЗе не является главным, но он помогает представить, что нужно сделать, чтобы удовлетворить противоречивым требованиям в задаче. Человечки умеют все, а это как раз и расковывает воображение изобретателя, снимает психологическую инерцию.

Метод ММЧ требует некоторых навыков и тренировки.

5.3.7. Вепольный анализ

б

а

В теории решения изобретательских задач для по­иска новых технических решений используются различные модели, отражающие основные свойства и закономерности развития технических систем [7].

масло

ртуть

в

г

Одним из разделов ТРИЗ

д

является вепольный анализ ("веполь" от слов ВЕщество и ПОЛе с ударением на втором слоге – "вепОль", "вепОльный анализ"), включающий в себя по­строение, исследование и преобразование структурных моде­лей.

Рис. 10.

Веполь – это модель минимальной, работоспособной, управляемой технической системы, в которой присутствуют три "действующих лица": вещество В1, которое надо менять; обрабатывать, перемешивать, обнаруживать, контролировать и т. д. (т. е. "изделие"); вещество В2 – "инструмент", осуществляющий необходимое действие; поле П, которое даёт энергию, силу, т. е. обеспечивает взаимодействие В2 и В1.

Под термином "вещество" понимают любые объекты независимо от степени их сложности. Сложнее обстоит дело с определением понятия "поле". В физике различают 4 вида полей: электромагнитное, гравитационное, поле сильных и слабых взаимодействий. В технике термин "поле" используют шире: это пространство, каждой точке которого поставлена в соответствие некоторая векторная или скалярная величина. Под полем в "техническом смысле" можно также понимать какое-либо взаимодействие между объектами (веществами). Анализ патентного фонда позволил выявить ряд наиболее эффективно работающих в технике полей.

МЕХАНИЧЕСКИЕ поля: перемещение объектов; гравитационные, инерционные, центробежные силы; изменение давления, механические напряжения; силы трения, поверхностного натяжения, адгезии; гидро- и аэродинамические силы; удары, вибрация.

АКУСТИЧЕСКИЕ (в том числе инфра - и ультразвук).

ТЕПЛОВЫЕ поля: нагрев, охлаждение.

ХИМИЧЕСКИЕ поля: синтез и разрушение молекул; использование катализаторов и ингибиторов; использование особо активных веществ: озона, фтора и т. п.; введение инертных веществ; использование биохимии, запаховых и вкусовых ощущений.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ поле: электростатика, коронный разряд и т. п.; электрический ток (электролиз, электрофорез и т. п.).

МАГНИТНОЕ поле.

Анализ полей, необходимых для решения задачи, удобнее вести в указанной последовательности (от механического к магнитному). Для запоминания последовательности полей можно сложить первые буквы названий полей в аббревиатуру МАТХЭМ.

Для веполей обяза­тельным условием является наличие всех трех элементов (рис. 11).

Вепольный «язык» позволяет кратко отобразить и условия поставленной задачи, и что получено в результате решения. Записывая условия в вепольной

Рис. 11. Схема полного веполя

форме, выделяют только суть, отбрасывая все несущественное. Вепольное преобразова­ние подсказывает проектанту-изобретателю, что именно необ­ходимо ввести в систему для решения задачи (вещество, поле или то и другое вместе). В настоящее время описаны пять простых правил вепольных преобразований (приводится по [7]).

1.  Правило достройки веполя. Если по условиям задачи дана невепольная система – один элемент или неполная вепольная система – два элемента, то для решения задачи необходимо до­строить систему до полного веполя: работоспособная техниче­ская система должна, как минимум, иметь два вещества и поле.

2.  Правило перехода к феполю. Вепольные системы имеют тенденцию переходить в фепольные системы с магнитным по­лем и ферромагнитным веществом, взятым в виде порошка. Графически это можно представить в следующем виде (рис. 12.):

Пм

Рис. 12. Правила перехода к феполю

Переход к феполям возможен и в тех случаях, когда уже даны два взаимодействующих вещества, ферромагнитные час­тицы вводятся в одно из этих веществ (рис. 13).

Рис. 13. Пример перехода к феполю

Вместо неферромагнитного и потому трудно управляемого вещества В2 получается комплекс В2Вф, легко поддающийся управлению с помощью магнитного поля. В этом графическом преобразовании веполя в феполь волнистая линия указывает на нежелательное взаимодействие веществ, а стрелка — на­правление преобразования веполя.

Пh

3. Правило разрушения веполя. Веполь может быть разру­шен разными путями: удалением или заменой составляющих путем введения различных дополнительных элементов. Осо­бенность этого правила заключается в том, чтобы ввести третье вещество и в то же время его не вводить (рис. 14).

Рис. 14. Правило разрушения веполя.

Чтобы осу­ществить эту противоречивую операцию, нужно изготовить третье вещество из уже имеющихся, тогда третье вещество бу­дет и его не будет – оно сделано из имеющихся веществ и мо­жет рассматриваться как их часть.

4. Правило перехода к цепному веполю. Вепольные систе­мы имеют тенденцию к дальнейшему развитию, так В2 созда­ет самостоятельный веполь: П2, В3, В4.

В свою очередь, В4 может образовывать новый веполь, со­стоящий из В5, В6 и П3, и т. д. Такие веполи называют цепны­ми (рис.15.).

Рис. 15. Правило перехода к ценному веполю

5. Правило выявления физэффектов. Если в задаче дан ве­поль с полем П1; а на выходе требуется получить поле П2, то название нужного физического эффекта можно узнать, соеди­нив названия полей П1 и П2.

Например, дано механическое поле, а на выходе желательно получить магнит­ное поле, для этого необходим механомаг-нитный эффект (магнитоупругий эффект). Зная название нужного эффекта, надо по­добрать В2, реализующее этот эффект, или развернуть В2 в цепной веполь, в котором В2 сможет реализовать необходимый эф­фект (рис. 16).

Вепольный анализ позволяет резко

Рис. 16. Правило выявления физэффектов

уменьшить количество перебираемых ва-

риантов. Например, для решения задач высших уровней методом подбора нужно проверить от не­скольких сотен до нескольких тысяч вариантов, в то время как полей, используемых в изобретательстве, не более десят­ка, а это значит, что данные инструменты позволяют перевес­ти задачу высокого уровня сложности в более простую, для которой метод подбора допустим.

Задача [14]. Для сбора разлившейся нефти на поверхность нефтяного пятна высыпают пористые гранулы, впитывающие нефть. Но как потом собрать гранулы?

Используем первое правило вепольного анализа – правило достройки веполя: если в условии задачи имеется неполный веполь (нет одного или двух элементов), то для решения задачи необходимо достроить его до полного, введя недостающие элементы.

Итак, по условию задачи дано одно вещество В (полимерные гранулы), которое плохо поддавалось непосредственному воздействию. Необходимо добавить второе вещество и поле. Лучше всего взять хорошо взаимодействующую пару "магнитное поле – ферропорошок" и объединить с имеющимся веществом в единую систему.

Решение: в гранулы при изготовлении добавляют второе вещество (ферропорошок Вф), и гранулы легко собираются с поверхности воды при помощи магнитного поля Пм. "Треугольник" из Пм, Вф и В получил название ФЕПОЛЬ (от слов ФЕррочастицы и ПОЛе).

Так как в вепольном анализе решение принято записывать в вепольных формулах, решение рассмотренной задачи представлено на рисунке.

Техническая система, в которой используются два вещества и ТЕпловое ПОЛе получила название ТЕПОЛЬ.

5.3.8. Специальные информационные фонды