2020-05-11
277
Лабораторная работа №1а.
Изучение структуры и возможностей компьютерной программы «Изобретающая машина», версия IMLab 2.11., разделы «Эффекты» и «Принципы».
Цель работы: ознакомление с разделами «Демо» компьютерной программы «Изобретающая машина», версия IMLab 2.11., разделы «Эффекты» и «Принципы», получение навыков поиска нужной информации, знакомство и описание назначения всех «иконок» (см. рис.2), навыки формирования отчета по работе с IMLab 2.11.
Начальная информация для пользователей компьютерной программы «Изобретающая машина», версия IMLab 2.11.
“Изобретающая машина” (ИМ) разработана в Лаборатории изобретающих машин в Минске в 1988 году под руководством разработчика и преподавателя ТРИЗ В.М. Цурикова. Общение с системой требует лишь знания простейших правил общения с ПЭВМ. Однако есть одно серьёзное требование к пользователям системы ИМ – для того чтобы понимать и без боязни воспринимать её сильные подсказки, необходимо знать ТРИЗ.
Базой знаний системы ИМ является ТРИЗ. По сути, система ИМ – это ТРИЗ, заложенная в виде программы в персональной ЭВМ. Это означает, что так же как и специалисты по ТРИЗ, общающиеся между собой с помощью профессиональных понятий, например таких, как Идеальный Конечный Результат (ИКР) и Техническое Противоречие (ТП), изобретательская ситуация и мини-задача, модель задачи и Физическое Противоречие (ФП), вепольный (Вещество-Поле) анализ и Законы Развития Технических Систем (ЗРТС),- так и система ИМ общается со своими пользователями, используя профессиональный “тризовский” язык. Этот язык не ограничивается знаниями понятий и терминов. Он включает также понимание того, что, например, “дикая” формулировка ФП или ИКР – это не ошибка системы ИМ, а необходимая ступенька на пути к сильному решению задачи.
|
|
|
Начало работы
Для начала работы с “изобретающей машиной” необходимо выполнить файл “IM.EXE”. В результате выполнения данной программы на экране появится следующее окно (рисунок 1):
Изобретающая машина – программный продукт, обеспечивающий помощь изобретателю в поиске решения инженерных задач.
Он включает в себя три программы:
1 Изобретающая Машина «Эффекты» (IM Effects). Помогает найти приближения для выполнения требуемого действия.
Например: Требуется переместить жидкость.
ИМ рекомендует 35 физических эффектов, выполняющих это действие – от электроосмоса до ударной волны.
2 Изобретающая Машина «Принципы» (IM Principles). Решает задачи, в которых на этапе их формулирования возникает противоречие техническое или физическое.
Например: Требуется увеличить давление внутри цилиндра без изменения толщины стенок или материала. Это создает проблемы с прочностью.
|
|
|
ИМ рекомендует: Использовать изобретательский Принцип (Прием) – «Предварительное Действие», чтобы создать предварительное напряжение внутри цилиндра.
Изобретающая Машина «Прогноз» (IM Prediction).
Например: В настоящее время пылесосы используют непрерывное всасывание.
 |
ИМ прогнозирует будущие изобретательские решения, которые улучшат эту конструкцию. Они начинают развиваться от прерывистого всасывания до всасывания с помощью резонанса частот и бегущих волн. Каждая идея будет существенно улучшать процесс, увеличивать качество очистки.
Рисунок 1 - Окно Invention Machine Lab 2.12
· Работа с пакетом “Эффекты” (IM Effects).
В данной программе экран разделен на три поля: Функции (functions), Предложение (proposition) и Примеры (examples). В окне функций выбирается нужный раздел, в нем необходимое действие, в окне “предложение” появляется список физических процессов и явлений, с помощью которых можно осуществить данное действие. Для каждого выбранного эффекта в окне “пример” появляется список технических разработок, в которых данный эффект или явление реализованы на практике. При нажатии на клавишу “Концепции/эффекты” (Concepts/Effects...) можно посмотреть описание выбранного эффекта. При нажатии на кнопку “Примеры” (Examples) появляются примеры применения эффекта на практике.
Для ознакомления с работой IM Effects запустите демонстрацию, для чего 
нажмите кнопку Cue Cards
Выберете: “Описание действия“. В результате чего получите следующее окно. Данное окно и последующие раздела «Эффекты» можно увидеть в МУ для выполнения практических занятий по ТРИЗ […Карлов, Осипов СевНТУ 2013 г.]
В строке “требуемое техническое действие” (required technical action) опишите техническое действие, которое Вам необходимо модифицировать или представить в Вашем продукте или процессе.
Нажмите кнопку “Demo“ и ознакомьтесь с содержанием следующего окна. В нем сформулирована задача, которую необходимо решить:
«Два воздушных потока ускоряют гранулы по направлению друг к другу. Гранулы сталкиваются и разбиваются друг об друга. Однако потоки воздуха создают завихрения, которые выносят гранулы из зоны столкновения. Это уменьшает производительность и качество крошения».
Сформулировав требуемое действие, которое должно быть внедрено в процесс, в строке “требуемое техническое действие“, просмотрите список функций и выберите ту, которая близка к требуемому техническому действию. В данном примере - требуемое действие – “разделение гранул и газа“. В нашем случае наиболее близкой функцией является “извлечение частиц вещества из газа“ (SEPARATE A SUBSTANCE – extract substance particles from gas).
Получили окно “3. Применение ЭФФЕКТОВ (Демо)”. (При реальном использовании данного программного продукта переходим в окно “предложение“ и выбираем один из предлагаемых эффектов). В нашем случае это эффект Коанда (Coanda Effect). Эффект Коанда заключается в отклонении потока жидкости (газа), текущей по твердой цилиндрической поверхности по направлению к последней. Это происходит потому, что боковая стенка не дает воздуху свободно двигаться с одной стороны потока. При этом поднимается завихрение и снижается давление в зоне, которая отклоняет поток. При использовании эффекта Коанда пользователь приходит к идее о выпуклой поверхности: потоки воздуха “прижимаются“ к поверхности, в то время как гранулы двигаются прямо по инерции. Выберите один из примеров.
Сделайте аналогичные изменения в Вашей ситуации при выполнении задания по Л.Р. №2а.
Примером применения эффекта Коанда является шлифовальная машина (в промышленности применяют так называемы пескоструйные или дробеструйные машины). Воздухо - шлифующий поток проходит касательно к цилиндрической поверхности через плоское сопло. По аналогии с примером пользователь вводит поток воздуха касательно к цилиндрической поверхности сквозь плоское сопло.
|
|
|
· Работа с пакетом “Принципы” (IM Principles).
 |
Поле экрана в этой программе разделено на четыре окна: Улучшаемая характеристика (Improving Feature), Ухудшающаяся Характеристика (Worsening Feature), Предложение (Proposition) и Примеры (Examples).
Рисунок 2 - Окно пакета “Принципы”
В первом окне выбираем улучшаемую характеристику (строки «матрицы»), во втором – характеристику, которая при этом ухудшается (названия столбцов «матрицы»).
В окне “предложения” появляется список принципов (см. в теории «40 принципов» Альтшуллера), с помощью которых можно попытаться решить свою изобретательскую задачу.
Это компьютерная интерпретация очень популярного в ТРИЗ инструмента «Матрица Альтшуллера».
В окне “примеры“ появляется список технических разработок, в которых реализован данный принцип (рисунок 2).
В окне «Проблемы» следует сформулировать то противоречие, которое удалось сформулировать изобретателю при обсуждении изобретательской ситуации. Несмотря на то, что язык данной программы английский, в соответствующих окнах (например, в окне «Problem»), можно написать свою формулировку на родном языке, она в таком виде и будет распечатана в отчете автора лабораторной работы.
Для ознакомления с работой IM Principles запустим демонстрацию, для чего 
нажмите кнопку Cue Cards: получите панель CUE Card (рисунок3).
Выберите: “Постановка задачи” (Formulate Problem).
Сформулируйте Вашу проблему и запишите ее в трех строках. В первой опишите требуемое изменение вашего продукта или технологии, во второй – способ, с помощью которого Вы сможете сделать это изменение, и в третьей опишите проблему, которая возникает при этом (рисунок 4).
Рисунок 3 - Панель CUE Card Рисунок 4 - Окно “Постановка задачи”
Большая раскаленная заготовка охлаждается и затвердевает в минеральном масле. Тем не менее, когда заготовка опускается, масло иногда загорается, что недопустимо. Что делать (рисунок 5)?
|
|
|
Нажмите: “Next Demo“. Получите окно: “Постановка задачи (demo)” (рисунок 6):
 |
Рисунок 5 - Пример постановки задачи
Сформулируйте задачу в трех строках:
Я хочу: избежать возгорания масла.
С помощью: крышки.
Проблема: процесс становится слишком сложным (для заготовок разных форм нужны разные крышки).
Нажмите: “Next Demo“. Получите окно: “Выбор улучшаемой и ухудшающейся характеристик (Демо)” (рисунок 6):
 |
Рисунок 6 - Окно “Формулирование проблемы» (demo)
 |
Рисунок 7 - Окно “Выбор улучшаемой (Improving) и ухудшающейся (Worsening) характеристик (Feature)» (Демо)
В окне “улучшаемые характеристики“ выберите то, что должно изменяться (улучшаться): для того, чтобы избежать возгорания, открытая площадь поверхности масла должна быть изменена (закрыта крышкой). Наиболее подходящая характеристика – “площадь неподвижного объекта“ (the area of a stationary object).
В окне “ухудшающаяся характеристика“ выберите то, что ухудшается: если крышка используется для устранения огня, то оборудование и процесс затвердевания становятся более сложными. Наиболее подходящая характеристика – “сложность устройства“ (device complexity).
Снова “Next Demo“ и получаем окно “Применение ПРИНЦИПОВ» (демо):
 |
Рисунок 8 - Окно “Применение ПРИНЦИПОВ» (демо).
В окне “предложения“ выберите один из принципов и примените его к своей проблеме. Внесите изменения в соответствии с принципом. В решении данной задачи предлагается три принципа: № 1- сегментация, №18- механическая вибрация, №36 - фазовые переходы (рисунок 8).
Применение первого принципа:
А) Разделить объект на независимые части.
Б) Изготовить объект таким образом, чтобы он мог легко распадаться на части.
В) Увеличить степень объектной сегментации.
Как предписывает принцип №1, мы должны “разделить крышку на независимые части” - маленькие частицы, или даже молекулы. Разделенная крышка предотвращает возгорание без усложнения процесса (рисунок 9).
Рисунок 9 - Применение принципа №1 «Сегментация
 |
»
Применение принципа №18 - механическая вибрация:
А) Сообщить объектам колебательные движения.
Б) Если объект уже колеблется, то увеличить частоту его колебаний (в сторону ультразвука).
В) Использовать резонансную частоту…
Г) Использовать ультразвуковые колебания в комбинации с электромагнитными полями.
Как предписывает принцип, мы должны сообщить крышке колебательное движение, затем увеличить его частоту. Колеблющаяся крышка создает бегущие волны и предотвращает возгорание без усложнения процесса (рисунок 10).
 |
Рисунок 10 - Применение принципа №18 «Механическая вибрация»
 |
Применение принципа №36 – фазовые переходы:
Рисунок 11 - Применение принципа №36 –«Фазовые переходы»
Использование явления, возникающего при фазовых переходах. Например: изменение объема, излучение или поглощение тепла, и т.д. Как предписывает принцип, крышка должна быть сделана из вещества, которое может изменять агрегатное состояние или содержать это вещество. Плавящаяся или испаряющаяся крышка вырабатывает жидкость или газ и предотвращает возгорание без усложнения процесса (рисунок 11).
Используя пример, сделайте аналогичные изменения в Вашей ситуации:
А) Анализируя предложения, изложенные в примере.
Б) Проецируя эти изменения из примера на Ваш продукт/процесс.
В нашем случае остановимся на применения принципа №1 – «Сегментация». Выберем “Next Demo“. Получили окно “Использование ПРИМЕРА (демо)”.
 |
Рисунок 12 - Окно “Использование ПРИМЕРА (демо)”
Пример: желобки, снимающие напряжения. Предлагается использовать принцип сегментации для уменьшения напряжений. Верхние слои разделены на отдельные секции с помощью желобков. По аналогии, крышка должна быть разделена на отдельные секции с помощью желобков. Это и есть идея гибкой крышки: она будет препятствовать огню и позволит заготовке проходить сквозь нее. Что разрешает проблему и не усложняет процесс (рисунок 12).
