И действительно, дождавшись зимы, можно залить котлован водой или даже пульпой, а по получившемуся поверх пленки льду разровнять бульдозером слой грунта. Весной лед растает, и грунт окажется на пленке.
Кроме того, с помощью таблицы можно получить и другой вариант:
грунт формируют в опалубке, увлажняют, замораживают и в таком виде укладывают поверх пленки.
Как видим, анализ ВПР позволяет находить неплохие, а главное — легко внедряемые решения технических задач.
Выше мы рассмотрели вещественно-полевые ресурсы, необходимые для образования технической системы, дали их классификацию и порядок выявления и применения. Однако для успешного решения задач изобретатель должен обладать рядом других, внутренних по отношению к своей личности ресурсов. Это, во-первых, человеческие качества, которые мы называем качествами творческой личности и о которых речь пойдет несколько позже. Важнейшим ресурсом также является и профессиональная подготовка инженера, тот багаж профессиональных и естественнонаучных знаний, приобретаемых в вузе и составляющих его инженерную эрудицию.
Мир «физичен». Техника изменяется не только в соответствии с законами своего развития (ЗРТС), но ее функционирование осуществляется в соответствии с законами физики, химии, биологии и т. д. Именно поэтому при анализе решаемой задачи важно максимально глубоко вскрыть причину конфликта в изучаемой системе. Как раз на этом пути и могут быть получены наиболее эффективные, говоря языком ТРИЗ, наиболее идеальные решения. Опыт преподавания в вузах и общения со студентами свидетельствует, что у студентов, а зачастую и у преподавателей естественнонаучного цикла отсутствуют достаточные представления о применимости соответствующих знаний в практике проектной деятельности инженера.
В действительности же эти знания не только вырабатывают научное мировоззрение специалиста, что, безусловно, важно, но и являются прямым инструментом преобразования техносферы. На практике эти инструменты реализуются в виде применения их при разработке новых технических систем физических, химических, геометрических и других эффектов и явлений. Изучению этих инструментов будет посвящена одна из рассматриваемых в дальнейшем тем.
В заключение этой темы рассмотрим остроумный пример решения проблемы только за счет внутренних (ближних) ресурсов.
Условия проблемы формулируются так. Для орошения земель в Австралии и Южной Америке нужна пресная вода. Предлагается для ее получения использовать айсберги Антарктиды, транспортируемые в нужное место. Есть много предложений по использованию для этой цели специальных судов-буксиров. Однако сформулируем задачу: айсберг сам перемещается в место его использования. Зададимся вопросом, откуда взять необходимую для перемещения айсберга энергию. Что есть в системе? Это — сам айсберг, окружающая его соленая вода, окружающий воздух. Известный английский популяризатор науки и техники Д. Джоунс, выступавший под псевдонимом «Дедал», предложил следующее изящное, хотя пока и не реализованное решение. Пресная талая вода айсберга легче, чем соленая вода океана. Поэтому она будет подниматься вверх, обтекая айсберг. Если кормовую подводную часть айсберга стесать под углом, то талая вода будет подниматься вдоль наклонной плоскости и выходить на поверхность позади айсберга, сообщая ему при этом некоторое количество движения. Как только айсберг начнет двигаться вперед, талая вода из-под всей нижней поверхности потечет к корме, усиливая этот эффект и удлиняя и углубляя выемку в кормовой части, создающую направленную тягу.
Как видим, для решения задачи необходимы знания физики и смелость в выдвижении «безумных» идей.
6. Противоречия при решении технических задач
Ревенков А. В.
В развитии технических систем в соответствии с законами диалектики происходит чередование этапов количественного роста и качественных скачков. В процессе количественного роста в результате неравномерного развития характеристик технической системы появляются противоречия.
Противоречие — проявление несоответствия между разными требованиями, предъявляемыми человеком к системе, и ограничениями, налагаемыми на нее законами природы, социальными, юридическими, и экономическими законами, уровнем развития науки и техники, конкретными условиями применения и т. п.
Пример 6.1. При проектировании пассажирского самолета с более высокой скоростью, чем прототип, можно уменьшить площадь крыла (при том же полетном весе). Это связано с тем, что с увеличением скорости увеличивается скоростной напор и, следовательно, для создания той же подъемной силы крыла , где Сyкр — коэффициент подъемной силы крыла, ρ — плотность воздуха, Ν — скорость полета, Skp — площадь крыла,
Можно уменьшить площадь крыла Skp. Это желательно сделать, так как чем меньше площадь крыла, тем меньше сопротивление трения и, следовательно, меньше расход горючего.
Но при уменьшении площади крыла падает подъемная сила при малых скоростях полета. Поэтому нужно увеличить посадочную скорость самолета, а это приведет к увеличению длины разбега и торможения и, следовательно, к потребности увеличить взлетно-посадочную полосу, что недопустимо.
На начальных этапах развития, когда требования относительно невысоки, а система обладает большими ресурсами, такие противоречия разрешаются путем компромисса: отыскиваются варианты конструкции, обеспечивающие приемлемые значения обеих конкурирующих характеристик. Но количественный рост продолжается, происходит накопление и обострение противоречий. Эти противоречия разрешаются в результате качественных скачков — создания принципиально новых технических решений.
Если технический объект создан, то весьма часто ставится задача увеличения его главной полезной функции (ГПФ). Для этого, как правило, требуется усилить какое-либо свойство одного из элементов этого технического объекта. Однако при усилении одних свойств элемента нарушается взаимодействие (согласованность) с другими элементами технической системы, возникает противоречие, то есть источником противоречий является совершенствование, развитие технических объектов.
6.1. Административное противоречие
Решение любой технической задачи начинается с анализа проблемы. Результатом этого анализа является постановка и формулировка задачи, которую нужно решать.
В проблеме обычно описывается необходимость создания некоторого технического объекта (ТО) для удовлетворения определенной потребности, приводится соответствующая аргументация этой необходимости, описываются функции, которые должен выполнять этот ТО; требования, которые к нему предъявляются.
Каждый потребитель той или иной продукции характеризуется определенными свойствами. Анализ свойств потребителей позволяет определить некоторый набор требований, которым должна удовлетворять продукция, предназначенная для удовлетворения возникшей потребности.
Каждый вид продукции можно охарактеризовать набором определенных свойств. Часть этих свойств определяют потребительные свойства продукции (рис. 6.1).
Поэтому прежде, чем создавать тот или иной продукт, необходимо, с одной стороны, сформулировать требования, которым он должен удовлетворять, с другой стороны, оценить технические возможности создания продукта с требуемыми свойствами.
Рис. 6.1
Если есть потребность в создании продукции с определенными потребительными свойствами, но неизвестно как ее удовлетворить, то возникает проблемная ситуация (ПС).
Описание ПС — это формулирование потребностей, функций, которые нужно выполнить. Проблема заключается в том, что на этом этапе не видно путей, как реализовать выполнение этой функции.
Проблемная ситуация возникает, если нет соответствия между требованиями, предъявляемыми потребителями, и имеющимися техническими возможностями. Например, создание телевизора с объемным изображением, создание искусственного спутника Земли со сроком активного существования 10 лет и др. То есть первоначальная формулировка проблемы часто носит социально-технический характер и в общем случае выражается в терминах: цель, потребность, функция, нежелательные эффекты.
Г. С. Альтшуллер назвал такие проблемные ситуации административным противоречием. Анализ развития множества ТС показал, что совершенствование их характеристик обычно связано с преодолением противоречий, выявляющихся по мере эксплуатации этих систем. Возникает потребность что-то изменить, улучшить, причем претензии к работе системы обычно формулируются в виде довольно расплывчатых пожеланий типа: «хочется, чтобы было лучше…», «нужно что-то сделать» и т. д., проблем много: нужно что-то сделать, но что?
