Kitabı oxu: «Задачник по АРИЗ-85-В. Алгоритм решения изобретательских задач», səhifə 3
Задача 2. Безопасный переход
Часть I. Анализ задачи
ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов).
Техническая система:
ТС для безопасного движения автомобиля.
ТС включает: автомобиль, водителя, систему управления, пассажира и пешехода.
Техническое противоречие 1 (ТП-1):
Если автомобиль управляется водителем, то водитель знает, когда пересекать пешеходный переход, поэтому не теряет лишнего времени на нем, не задерживает себя и пассажира, но может по ошибке совершить дорожно-транспортное происшествие (ДТП) – наезд на пешехода.
Техническое противоречие 2 (ТП-2):
Если автомобиль управляется только системой управления без водителя, то предотвращается ДТП (наезд на пешехода), но автомобиль может лишнее время задержаться на пешеходном переходе, что задержит пассажира в пути.
Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить, чтобы автоматически управляемый автомобиль не задерживался лишнее время на пешеходном переходе.
ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.
Инструмент – автомобиль и водитель.
Изделие – пешеход.
Состояния инструмента:
Состояние 1 – автомобиль с водителем.
Состояние 2 – автомобиль без водителя.
ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.
ТП-1 (автомобиль с водителем).
ТП-2 (автомобиль без водителя).
ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).
Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).
ГПП – безопасное движение автомобиля.
Выбираем ТП-2 – автомобиль без водителя.
ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.
Автомобиль никогда не совершает ДТП, но очень долго задерживается на пешеходном переходе.
ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.
1. Конфликтующая пара – автомобиль и пешеход.
2. Усиленная формулировка конфликта – автомобиль никогда не совершает ДТП, но очень долго задерживается на пешеходном переходе.
3. Икс-элемент
Х-элемент позволят автомобилю не задерживаться лишнее время на пешеходном переходе, сохраняя способность беспилотного автомобиля обеспечивать безопасное движение.
ШАГ 1.7. Применение стандартов.
В случае: автомобиль без водителя.
где
В1 – пешеход;
В2 – пешеходный переход;
В3 – автомобиль;
П – движение автомобиля.
Автомобиль (В3) не наезжает на пешехода (В1) – прямая стрелка.
Автомобиль (В3) задерживается лишнее время на пешеходном переходе (В2) – волнистая стрелка.
В случае: автомобиль с водителем.
где
В1 – пешеход;
В2 – пешеходный переход;
В3 – автомобиль;
П – движение автомобиля.
Автомобиль (В3) не задерживается лишнее время на пешеходном переходе (В2) – прямая стрелка.
Автомобиль (В3) наезжает на пешехода (В1) – волнистая стрелка.
Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.
Нужно продолжить анализ задачи.
Часть 2. Анализ модели задачи
ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.
ОЗ – это зона контакта автомобиля с пешеходом.
ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.
Т1 – время ожидания.
Т2 – время до ожидания.
ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.
1. Внутрисистемные
а) ВПР инструмента.
Движение автомобиля, сам автомобиль, его корпус и система управления.
б) ВПР изделия.
Все органы чувств пешехода, возможность двигаться или стоять.
2. Внешнесистемные
а) ВПР среды.
Воздух.
б) ВПР общие.
Воздух.
3. Надсистемные:
а) отходы системы.
Выхлопные газы автомобиля.
б) дешевые.
Воздух.
Часть 3. Определение ИКР и ФП
ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.
Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет автомобилю в течение ОВ (во время ожидания) в пределах ОЗ (контакта автомобиля с пешеходом) не терять лишнего времени на пешеходном переходе, обеспечивая безопасность движения.
ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.
Ресурсы автомобиля, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют автомобилю в течение ОВ (во время ожидания) в пределах ОЗ (контакт автомобиля с пешеходом) совсем не терять лишнего времени на пешеходном переходе, обеспечивая безопасность движения.
ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.
Физическое противоречие (ФП):
Автомобиль должен уметь общаться с пешеходом, чтобы не терять лишнего времени на пешеходном переходе, и не должен уметь общаться с пешеходом, чтобы не усложнять систему управления, которая может отказать и совершить наезд не пешехода.
ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.
Части автомобиля должны обладать информационными средствами, чтобы общаться с пешеходом, и не должны обладать этими средствами, чтобы не усложнять систему.
ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.
Автомобиль должен иметь информационные средства общения с пешеходом.
ШАГ 3.6. Применение стандартов.
Можно применить стандарт 4.2.1. Синтез измерительного веполя.
Необходимо вводить средства, которые будут информировать пешехода о действиях автомобиля.
Часть 4. Мобилизация и применение ВПР
ШАГ 4.1 Применение ММЧ.
Маленькие человечки информируют пешехода о действиях автомобиля.
ШАГ 4.2. Шаг назад от ИКР.
1. ИКР.
Автомобиль информирует пешехода о своих действиях без ДТП.
2. Шаг назад от ИКР.
Автомобиль не полностью информирует пешехода о своих действиях, оставаясь безопасным для пешехода.
3. Как теперь достичь ИКР.
Автомобиль зрительно информирует пешехода о своих действиях.
ШАГ 4.3. Применение смеси ресурсных веществ.
Также задача может быть решена способом применения смеси ресурсных веществ.
В качестве ресурсов может использоваться корпус автомобиля.
ШАГ 4.4. Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.
Например, когда на корпусе автомобиля появляется изображение, то автомобиль сигнализирует, что пешеходу можно переходить.
ШАГ 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применением смеси этих производных веществ с «пустотой»).
Может быть, можно менять цвет или форму автомобиля, например, автомобиль становится красным, значит, пешеходу нельзя переходить, а когда автомобиль становится зеленым, то можно переходить.
ШАГ 4.6. Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.
Если автомобиль или его часть покрыть пленкой с жидкими кристаллами, то подавая соответствующий электрический сигнал, можно менять цвет или изображение.
ШАГ 4.7. Введение пары «поле – добавка вещества, отзывающегося на поле».
На шаге 4.6 ввели жидкие кристаллы (вещество) и электрический сигнал (поле).
Часть 5. Применение информфонда
ШАГ 5.1. Применение стандартов.
Практически мы уже применили стандарт 4.2.2. Переход к комплексному измерительному веполю. В качестве введенного вещества выбрали жидкие кристаллы. По сути – это введение экрана телевизора.
ШАГ 5.2. Применение задач аналогов.
Задачами—аналогами практически являются очень многие измерительные устройства.
ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.
Разделение свойств в пространстве
Корпус автомобиля не информационный, а на внешней стороне корпуса сделали экраны.
ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».
Использованы жидкие кристаллы.
Часть 6. Изменение и (или) замена задачи
ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.
Компания Google получила патент на технологию, позволяющую беспилотному автомобилю взаимодействовать с пешеходом при помощи нескольких экранов, установленных снаружи кузова12 (рис. 5).
Рис. 5. Пешеходные уведомления. Патент США 9 196 164
Автомобиль анализирует направление движения людей, находящихся недалеко от автомобиля и предсказывает поведение человека. На основании этого анализа автомобиль на экранах сообщает пешеходу соответствующую информацию.
Подобное решение предложено и компанией Toyota в автомобиле FV2 (рис. 6). Внешняя поверхность автомобиля покрыта жидкокристаллической пленкой и может показывать любую информацию для других водителей и пешеходов13.
Рис. 6. Концепция автомобиля Toyota FV
Еще одно решение представляет компания Toyoda Gosei, входящая в Toyota Group – концепт-кар Flesby. На наружном кузове сделаны полупрозрачные вставки, под ними размещены светодиоды, с помощью которых можно будет выводить информацию для других водителей и пешеходов.
Особенность машины в том, что ее наружные кузовные панели сделаны из нового материала e-rubber (англ. «электронная резина»). Он может изменять форму посредством электрических сигналов. Кроме того, этот материал поглощает удары и безопасен для пешеходов при наезде14.
Под полупрозрачными вставками будут размещены светодиоды, с помощью которых можно будет выводить информацию для других водителей и пешеходов (рис. 7).
С помощью изменения формы и светодиодов могут выражаться и эмоции водителя.
ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.
Задача решена.
ШАГ 6.3. Изменение задачи.
Задача решена.
ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.
Задача решена.
Часть 7. Анализ способа устранения ФП
ШАГ 7.1. Контроль ответа.
Описанное решение удовлетворяет требованиям, описанным в задаче.
ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.
Контрольные вопросы:
а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?
Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1. Экран информирует пешехода.
б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?
Устранено ФП. Части автомобиля должны обладать информационными средствами, чтобы общаться с пешеходом, и не должны обладать этими средствами, чтобы не усложнять систему.
До этого изобретения был создан и испытан Гугломобиль – беспилотный автомобиль с системой искусственного интеллекта, поэтому добавка экранов существенно не усложнила автомобиль.
в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?
Полученная система содержит управляемые элементы – экраны.
г) Годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи в реальных условиях со многими циклами?
Данное решение может быть использовано для массового производства.
ШАГ 7.3. Проверка формальной новизны.
Получен патент.
ШАГ 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке полученной идеи? Записать возможные подзадачи: изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные.
Данное решение не рассчитано на незрячих пешеходов. Необходимо добавить звуковые сигналы, например, такие, как на пешеходном переходе со светофором.
Часть 8. Применение полученного ответа
ШАГ 8.1. Как должна быть изменена надсистема?
Надсистема изменится незначительно – пешеходы должны быть ознакомлены с пиктограммами на автомобиле. Если будут применяться стандартные пиктограммы (знаки дорожного движения), то изменений вообще не будет.
ШАГ 8.2. Новое применение системы (надсистемы).
Подобный способ может быть использован в других средствах передвижения для предупреждения об опасностях.
ШАГ 8.3. Использование полученного ответа при решении других задач.
См. п. 8.2.
Часть 9. Анализ хода решения
ШАГ 9.1. Сравнение реального хода решения задачи с теоретическим.
Реальный ход решения полностью совпадает с теоретическим.
ШАГ 9.2. Сравнение результата с данными информационного фонда ТРИЗ.
В информационном фонде ТРИЗ не найдено подобное решение.
Задача 3. Испытание нефтепровода
Часть I. Анализ задачи
ШАГ 1.1. Условие мини-задачи (без специальных терминов).
Техническая система:
ТС для лабораторных испытаний нефтепровода.
ТС включает: нефтепровод, поток нефти и измерительную аппаратуру.
Техническое противоречие 1 (ТП-1):
Если диаметр трубы нефтепровода большой, то точность измерения высокая, но стоимость установки, занимаемый ею объем лабораторного помещения и требуемый расход нефти очень большие.
Техническое противоречие 2 (ТП-2):
Если диаметр трубы нефтепровода маленький, то стоимость установки, занимаемый объем лабораторного помещения и требуемый расход нефти маленькие, но точность измерения низкая.
Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить минимальные расходы нефти, материалов и минимальный объем помещения для испытаний и получить точные измерения.
ШАГ 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент.
Инструмент —труба.
Изделие – материалы трубы, количество нефти и объем помещения.
Состояния инструмента:
Состояние 1 – диаметр трубы большой.
Состояние 2 – диаметр трубы маленький.
ШАГ 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2.
ТП-1 (диаметр трубы большой).
ТП-2 (диаметр трубы маленький).
ШАГ 1.4. Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает наилучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции системы, указанной в условиях задачи).
Указать, что является главным производственным процессом (ГПП).
ГПП – лабораторные испытания нефтепровода, т. е. расходы должны быть небольшие.
Выбираем ТП-2 – диаметр трубы маленький.
ШАГ 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов.
Очень маленький диаметр трубы обеспечивает очень малый расход материалов и малый объем помещения, но измерения очень неточные.
ШАГ 1.6. Формулировка модели задачи.
1. Конфликтующая пара
Диаметр трубы и расход материалов, объем помещения.
2. Усиленная формулировка конфликта
Очень маленький диаметр трубы обеспечивает очень малый расход материалов и малый объем помещения, но измерения очень неточные.
3. Икс-элемент
Икс-элемент обеспечивает точные измерения при малом диаметре трубы.
ШАГ 1.7. Применение стандартов.
В случае большого диаметра трубы.
где
В1 – точность измерения;
В2 – расход нефти, материалов и объем помещения;
В3 – труба;
П – сигнал, подаваемый для измерения.
Точность измерения (В1) хорошая – прямая стрелка.
Расход нефти, материалов и объем помещения (В2) большие – волнистая стрелка.
В случае маленького диаметра трубы.
Расход нефти, материалов и объем помещения (В2) малые – прямая стрелка.
Точность измерения (В1) плохая – волнистая стрелка.
Пока трудно определить, какой из стандартов может подойти для решения такой задачи.
Часть 2. Анализ модели задачи
ШАГ 2.1. Определить оперативную зону ОЗ.
ОЗ – это внутренний и наружный диаметры трубы.
ШАГ 2.2. Определить оперативное время ОВ.
Т1 – время проведения испытаний.
Т2 – время до проведения испытаний (разработка макета).
ШАГ 2.3. Определение и учет ВПР.
1. Внутрисистемные
а) ВПР инструмента.
Материал трубы и ее размеры.
б) ВПР изделия.
Количество нефти, материалов и объем трубы.
2. Внешнесистемные
а) ВПР среды.
Воздух и сигналы измерения.
б) ВПР общие.
Воздух вокруг трубы.
3. Надсистемные:
а) отходы системы.
Излишки нефти.
б) дешевые.
Воздух.
Часть 3. Определение ИКР и ФП
ШАГ 3.1. Формулировка ИКР-1.
Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяет точно измерить поток нефти в течение ОВ (во время измерения) в пределах ОЗ (внутреннего диаметра трубы) при малом диаметре трубы.
ШАГ 3.2. Усиление формулировки ИКР-1.
Описанные ресурсы, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, позволяют точно измерить поток нефти в течение ОВ (во время измерения) в пределах ОЗ (внутреннего диаметра трубы) при малом диаметре трубы.
ШАГ 3.3. Формулировка ФП на макроуровне.
Физическое противоречие (ФП):
Труба должна быть большого диаметра, чтобы измерения были точны, и должна быть малого диаметра, чтобы не расходовать лишние материалы и не увеличивать объем лабораторного помещения.
ШАГ 3.4. Формулировка ФП на микроуровне.
Частички икс-элемента должны делать так, чтобы проходил большой объем нефти для того, чтобы измерение было точное, и делать так, чтобы проходил малый объем нефти для того, чтобы не расходовать много нефти.
ШАГ 3.5. Формулировка ИКР-2.
ОЗ должна сама создавать большой объем нефти, не увеличивая расход нефти.
ШАГ 3.6. Применение стандартов.
Пока еще не достаточно информации для применения стандартов.
Часть 4. Мобилизация и применение ВПР
ШАГ 4.1 Применение ММЧ.
Маленькие человечки должны увеличить поток нефти.
Шаги 4.2—4.7 не дают решения.
Часть 5. Применение информфонда
ШАГ 5.1. Применение стандартов.
Можно применить стандарт 3.1.1. Переход к бисистемам и полисистемам.
Используем много трубочек, по которым протекает нефть.
ШАГ 5.2. Применение задач аналогов.
В качестве задачи-аналога может использовать задачу «укол»15.
Суммарный поток будет большой.
ШАГ 5.3. Приемы разрешения ФП.
Разделение свойств в пространстве и структуре
В зоне измерения вместо одной трубы находится пучок трубок, соединенных последовательно гибкими шлангами. Нефть в зоне измерения проходит через трубки многократно. Трубка закольцована, поэтому нефть совсем не расходуется, а общий поток получается большим.
ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».
Этот шаг не дает решения.
Часть 6. Изменение и (или) замена задачи
ШАГ 6.1. Переход от физического ответа к техническому.
Решение описано на шаге 5.3.
ШАГ 6.2. Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.
Задача решена.
ШАГ 6.3. Изменение задачи.
Задача решена.
ШАГ 6.4. Переформулировка мини-задачи.
Задача решена.
Часть 7. Анализ способа устранения ФП
ШАГ 7.1. Контроль ответа.
– Рассмотреть вводимые вещества и поля.
Введены много трубочек малого диаметра.
– Можно ли не вводить новые вещества и поля, использовав ВПР – имеющиеся и производные?
Ввели трубочки и гибкие шланги.
– Можно ли использовать саморегулируемые вещества?
В данном случае нет.
– Ввести соответствующие поправки в технический ответ.
Поправок вводить не нужно.
ШАГ 7.2. Предварительная оценка полученного решения.
Контрольные вопросы:
а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?
Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1, лишние ресурсы не тратятся.
б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?
Устранено ФП. Частички икс-элемента должны делать так, чтобы проходил большой объем нефти для того, чтобы измерение было точное, и делать так, чтобы проходил малый объем нефти для того, чтобы не расходовать много нефти.
Pulsuz fraqment bitdi.
