Функционально-стоимостный анализ. Алгоритмические методы поиска технических решений

Алгоритмические методы поиска технических решений

Эффекты и явления при поиске технических решений

Исследования патентного фонда показали, что наиболее эффективные технические решения связаны с применением определенных физических эффектов и явлений. Трудность состоит в том, что таких эффектов и явлений в физике насчитывается более 3000, в то время как можно реально знать не более 200, а использовать на практике не более 100.

Поэтому в настоящее время разработан перечень физических и химических эффектов и явлений, рекомендуемых для решения новых технических задач. Из этого перечня сформирован фонд физико-технических эффектов. Наиболее часто используются явления связанные с температурой:

· Тепловое расширение и вызываемое им изменение собственной частоты колебаний;

· Термоэлектрические явления;

· Спектры излучений;

· Переход через точку Кюри;

· Эффект Гопкинса и Бархаузена;

· Фазовые переходы;

· Эффект Джоуля-Ленца;

· Эффект Ранка;

· Магнитокалорический эффект;

· Термоэлектрические явления;

· Электромагнитная индукция;

· Вихревые токи;

· Поверхностный эффект;

· Диэлектрический и электронный нагрев;

· Электрические разряды;

· Поглощение излучения веществом;

· Термоэлектрические явления;

Другая группа явлений связана с индикацией положения и перемещением объекта и управления им:

· Введение люминофоров и ферромагнетиков;

· Отражение и испускание света;

· Фотоэффект;

· Деформация;

· Рентгеновское и радиоактивное излучение;

· Люминесценция;

· Изменения электрических и магнитных полей;

· Действие электрическим и магнитным полем на объекты;

· Передача давления жидкостью или газом;

· Механические колебания;

· Центробежные силы;

· Тепловое расширение;

· Световое давление;

Эффекты и явления передачи энергии:

· Волновое движение;

· Ударные волны;

· Излучение;

· Теплопроводность;

· Конвекция;

· Электромагнитная индукция;

· Сверхпроводимость;

· Отражение света.

Применение химических эффектов при поиске новых технических решений также может быть разделено на три группы: Преобразование вещества, преобразования энергии и преобразование информации.

А.И. Половинкиным был предложен автоматизированный поиск новых физических принципов действия.

Лекция 7. Функционально-стоимостный анализ технических решений.

АРИЗ - пошаговая программа для анализа и решения изобретательских задач. Первая модификация появилась в 1959 г. (АРИЗ-59) ³⁶. Имелись модификации АРИЗ-61 ³⁷, АРИЗ-71 ³⁸, АРИЗ-77 ³⁹, АРИЗ-82, АРИЗ-85-В ⁴⁰. Последние модификации АРИЗ включали три основные компоненты: программу, информационное обеспечение и методы управления психологическими факторами.

1. Программа АРИЗ представляет собой последовательность операций по выявлению и разрешению противоречий (см. основную линию АРИЗ), анализу исходной ситуации и выбору задачи для решения, синтезу решения, анализу полученных решений и выбору наилучшего из них, развитию полученных решений, накоплению наилучших решения и обобщению этого материала для улучшения способа решения других задач. Структура программы и правила ее выполнения базируются на законах и закономерностях развития техники.

2. Информационное обеспечение питается из информационного фонда, который включает систему стандартов на решение изобретательских задач; технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности, наиболее разработанных из них в настоящее время - геометрических); приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.

3. Методы управления психологическими факторами необходимы вследствие того, что программа АРИЗ предназначена не для компьютера, и задачи решаются не автоматически, а с помощью человека. Поэтому у решателя часто возникает психологическая инерция, которой необходимо управлять. Кроме того, эти методы позволяют развить творческое воображение, которое необходимо для решения сложных изобретательских задач.

Рассмотрим структуру модификации АРИЗ-85-В. АРИЗ-85-В содержит 9 частей:

1. Анализ задачи.
2. Анализ модели задачи.
3. Определение ИКР и ФП.
4. Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов.
5. Применение информационного фонда.
6. Изменение и/или замена задачи.
7. Анализ способа устранения ФП.
8. Применение полученного ответа.
9. Анализ хода решения.

Структурная схема АРИЗ-85-В представлена на рис. 4.9.

Прежде чем приступить к решению задачи по АРИЗ, целесообразно сформулировать задачу. Это необходимо сделать в связи с тем, что чаще всего заказчик предоставляет не задачу, а достаточно туманную ситуацию (С). Такую ситуацию называют изобретательской, и, как правило, она содержит несколько поверхностных противоречий (ПП):

С = f (ПП₁, ПП₂... ПП_n).

Выбор задачи из изобретательской ситуации сводится практически к выбору поверхностного противоречия. Суть этой методики в нашей интерпретации следующая:

1. Составляется функциональная цепочка всех имеющихся в системе (включая надсистему и внешнюю среду) элементов и их воздействий друг на друга.
2. Выявляются вредные, ненужные и лишние взаимодействия.
3. Используя, оператор отрицания получают список задач, как не допустить или устранить вредные действия и сократить или убрать полностью ненужные или лишние операции.

Более подробно с данными методами и их многочисленными примерами можно ознакомиться в книге Генриха Альтшуллера: Найти идею: Введение в ТРИЗ - теорию решения изобретательских задач