Эвристика Методические указания к решению творческих технических задач (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Чувашский государственный университет имени

ЭВРИСТИКА

Методические указания к решению творческих технических задач

Чебоксары 2000

УДК 658.572

Составители:

ЭВРИСТИКА: Методические указания к решению творческих технических задач / Сост. , , Чуваш. ун-т. Чебоксары, 2000. 60 с.

Содержат серию заданий по решению творческих технических задач, часть которых снабжена подсказкой и вероятными решениями (описаниями изобретений) задачи. В приложении приведены описания 40 приемов разрешения технических противоречий с примерами использования их в изобретениях и патентах по применениям электричества.

Для студентов 3-5 курсов технических и химического факультетов,

изучающих дисциплины "Эвристика (на основе ТРИЗ)", "Принципы инженерного творчества" и " Методология научного творчества".

Ответственный редактор профессор

Утверждено Методическим советом университета

© Коллектив, составление, 2000

1. Применение элементов ТРИЗ в электронике, радиотехнике,

металлообработке и схемных  задачах.

Во всех областях техники существуют технические системы (ТС). Их становление и развитие подчинено законам диалектики. На основе законов диалектики и ТРИЗ выстраивается следующая логика развития техники:

- Человек создает ТС для удовлетворения своих потребностей, отбирает

ТС по различным критериям на этапе разработки-испытаний;

- затем в процессе эксплуатации отбираются более жизнеспособные ТС;

- на этой основе потом создаются следующие поколения ТС;

- в процессе развития человек встречается с ситуацией, когда надо

удовлетворить противоречивые требования к объекту техники - это и

есть противоречие.

- В ТРИЗ уточнено, что все ТС стремятся стать идеальными, при этом в

развивающихся системах возникают недостатки, противоречия.

- Противоречия не возникают в системах или у любого человека, они

возникают у человека, желающего много (в пределе - всего ). Нет

желаний у человека - и в системе нет противоречия.

-  Они иногда преодолеваются приемами, которые могут быть универсальными, т. е. их можно применять в различных областях

техники (так, для решения электротехнической задачи можно построить

гидравлическую модель).

-  Опытный изобретатель преодолевает противоречия несколькими, ему

лично известными приемами. (Часто он не может сформулировать и пере -

дать ученикам эти его личные приемы.)

- У обученного ТРИЗ специалиста таких приемов более 50.

Исторический анализ показывает, что кризисные ситуации в радиоэлектронике разрешались посредством своеобразного диалектического использования возникающих препятствий, когда при переходе на СВЧ действие электронных ламп стало резко ухудшаться вследствие мешающего влияния индуктивностей и емкостей ламповых электродов и из-за инерции электронов (эти факторы невозможно было уменьшать беспредельно - назревал тупик). Разрешение противоречия было найдено с помощью диалектического подхода - стали не устранять эти казавшиеся вредными факторы, а использовать их. Появились новые типы ламп, в которых инерция электронного потока и распределенные параметры структур составляли принципиальную основу их действия. Это - лампы пролетного типа, излучатели с бегущей волной и др. (в ТРИЗ такой прием назван ОБРАТИТЬ ВРЕД В ПОЛЬЗУ).

- 3 -

Сравним два изобретения:

Пат. 424962  Швеция   А. с. 179443  СССР

Для равномерного деления тока Канатоведущий шкив для многока-

Между параллельно работающими натных подъемных машин состоит

полупроводниковыми диодами пред - из нескольких смонтированных на

ложено включить в каждую ветвь общем валу дисков с упругой фу-

первичные обмотки дросселей, вто - теровкой их рабочей поверхности

ричные обмотки которых соединены в виде пневмошин, внутренние по-

последовательно - встречно. Если в лости которых заполнены сжатым

одной из ветвей ток будет быстро воздухом. С целью выравнивания

расти, то индуктирование во вторич - нагрузок между канатами, пневмо-

чную обмотку ЭДС приведет к росту шины выполнены с сообщающи-

тока и во втором диоде. Это и мися между собой внутренними

обеспечивает выравнивание токов. полостями.

В обоих случаях использован один прием: для выравнивания действия

параллельно работающих объектов встраивают в схему канал взаимосвязи. Здесь использован принцип ПОСРЕДНИКА - общий канал, вместе с приемом ОБЪЕДИНЕНИЯ каналов.

Этот и другие примеры разрешения противоречий показывают работу по-нятий и элементов ТРИЗ (теории решения инженерных-изобрета-тельских задач) в разных областях техники, связанных с применением электричества. В данном издании собраны новые задачи из области электротехники. Они предлагаются студентам электротехнического, энергетического и машиностроительного факультетов для тренировки в освоении методов ТРИЗ путем решения творческих задач, основанных на реальных изобретениях.

Такими методами являются системы:

а) 40 приемов разрешения технических противоречий или IM-p [1, 4, 8, 9];

б) 75 стандартов решения изобретательских задач или IM-s [1, 6];

в) Указатели применений физических, геометрических, химических эффек-

тов при решениях творческих задач [1, 5 - 7] и программа IM-e;

г) Программные комплексы IM-1.5(1989), TechnoOptimizer-3 (1997), разра-

ботанные НИЛИМ (Минск) и Inventive Machine Corp. (Boston);

д) Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85в (разработан Г. С.

Альтшуллером в 1985) [1, 7].

е) Для освоения основных понятий ТРИЗ путем решения учебных творчес-

ких задач используется упрощенный алгоритм AlgMIP, основанный на

расширении 1-й части АРИЗ-85в (по предложению , 1990)

- 4 -

и применении системы 40 приемов разрешения технических противоречий

(, 1973) [2 - 4].

Список рекомендуемой литературы

Основной

1. Альтшуллер идею: Введение в ТРИЗ. Новосибирск:

Наука, 1985. 220 с.; 1991. 240 с.

2. Михайлов учебных задач по ТРИЗ: Учебное пособие.

Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1992. 92 с.

3. Решение изобретательских задач на ЭВМ: Методические указания/Сост.

В. Михайлов, И. Кожевников, Чуваш. ун-т. Чебоксары, 1995. 32 с.

4. Решения творческих экологических задач: Учебное пособие / Сост. В.

Михайлов, Р. Аминов, Э. Воронина, С. Сергеев, А. Соколов.

Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1999, 160 с.

5. Дерзкие формулы творчества / Сост. А. Селюцкий. Петрозаводск,

Карелия, 1987, 269 с.

6. Нить в лабиринте / Сост. А. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия, 1988,

277 с.

7. Правила игры без правил / Сост. А. Селюцкий. Петрозаводск:

Карелия, 1989, 279 с.

8. Методы инженерного мышления: Методические указания / Сост. В.

Михайлов, Чуваш. ун-т. Чебоксары, 1976, 48 с.

9. , Селюцкий для Икара: методы решения

изобретательских задач. Петрозаводск: Карелия, 1980, 224 с.

10. Альтшуллер изобретения. М.: Моск. рабочий, 1973,

240 с.

Дополнительный

11. Бюллетень изобретений СССР, 1970 - 1991.

12. Изобретатель и рационализатор, 1975 – 1997 (1975, 3; 1982, 3, 4, 6;

1989, 10; 1996, 8, 12; 1997, 9).

13. База данных программного комплекса IM-1.5 (1989).

14. Техника и наука, 1978 – 1986 (1980, 5; 1983, 9; 1985, 1, 7; 1986, 1).

15. Ефимочкин по электронной почте от 01.01.2001.

16. Селюцкий по E-mail от 01.01.2001.

17. Evrika (Эврика) Интернет-сайт, Самара, 1998.

18. Rozmysel (Розмысел) Интернет-сайт, Иркутск, 1997.

- 5 -

1. ЗАДАЧИ ПО МЕТАЛЛООБРАБОТКЕ.

1. Монтаж трубопроводов

При монтаже трубопроводов применению пайки мешают большие зазоры,

часто возникающие при сборке. Припой вытекает прежде, чем соединит

трубы между собой. Как быть?

Подсказка: 1). Используйте ПОСРЕДНИК

(присоедините промежуточный объект).

2). Приемы ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ и

ЗАРАНЕЕ ПОДЛОЖЕННОЙ ПОДУШКИ.

Вероятное решение. Предложено при пайке помещать в зазор нерасплавляемый ячеистый каркас, который удержит припой, а заодно и упрочнит шов как арматура [11, А. с. 880644].

2. "Замороженное" шлифование

Для охлаждения режущего инструмента придуманы СОЖ - смазочно-охлаждающие жидкости, которыми обильно поливают и инструмент, и обрабатываемую деталь. Между тем при поливе расходуется гораздо больше охлаждающей жидкости, чем требует дело, жидкость разбрызгивается, загрязняет рабочее место, испаряется и насыщает воздух вредными газами. При этом используется сложная оборотная гидравлическая система с отстойниками, фильтрами и насосом. Обильно смоченная СОЖ стружка неудобна при транспортировке и переработке.

Подсказка. Каковы недостатки в данной ТС? Какой главный нежелатель-ный эффект? Сформулируйте противоречие в данной ТС, какова желаемая ситуация, не имеющая недостатков?

Используйте изменение ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (агрегатного состояния, температуры). Как можно использовать изменения агрегатного состояния, температуры, других физико-химических параметров?

Вероятное решение. Предложено использовать СОЖ в замороженном виде.

На шлифовальном станке устанавливают прямоугольную трубку из гетинакса. Сначала в трубку помещают брусок льда из СОЖ, а затем вводят небольшой груз, так чтобы постепенно подтаивающий брусок опускался вниз и постепенно контактировал с поверхностями круга и обрабатываемого образца. Уменьшаются разбрызгивание СОЖ и его потери с влажной стружкой (рис. 1) [13. А. с. 837823].

- 6 -

Ледяное охлаждение по а. с. 837823.

1 - замороженная СОЖ;

2 - направляющий пенал для ледяного бруска;

3 - пригруз или поршень;

4 - шлифовальный круг;

5 - обрабатываемая деталь.

Разрешено ПРОТИВОРЕЧИЕ:

жидкая СОЖ уносит теплоту, н о разбрызгивается; твердая СОЖ не разбрызгивается, н о и тепло уносит плохо. Хорошо поглощается теплота за счет плавления твердой СОЖ.