Тема «Идеальное техническое решение – азимут главной магистрали развития технических объектов»

Лекция 7. Идеальное техническое решение. На пути к идеальным параметрам технических объектов. Миниатюризация технических объектов – веление времени. На пределе расчетных возможностей.

Цель лекции: Идеальное техническое решение – азимут главной магистрали развития технических объектов.

Ключевые слова: азимут, техническое решение, технический объект.

Любой класс технических объектов имеет вполне определенное (исторически сложившееся в прошлом и прогнозируемое в будущем направление своего развития, называемое главной магистралью. По А. И. Половинкину, границы главной магистрали развития проходят по стыкам прогрессивных (высокоэффективных, долго живущих и конкурентоспособных) и тупиковых (малоэффективных, не жизнеспособных и неконкурентоспособных) технических решений. На рис.4.7 границы этой магистрали в пространстве возможных вариантов очерчены штрихпунктирными линиями. Представим себе, что рассматриваемый нами технический объект на историческом пути своего развития уже прошел целый ряд этапов, четыре из которых (А, Б, В, Е) были (в свое время) прогрессивными, а два (Г, Д) - оказались тупиковыми, выходящими из границ главной магистрали. В данный момент мы находимся на этапе Е и рассматриваем прототип технического объекта, который нас не устраивает по каким-то параметрам и показателям; в процессе эксплуатации он вошел в определенное противоречие с новыми возникшими потребностями.

Очевидно, что при поиске путей нового, улучшенного технического решения абсолютно нецелесообразно рассматривать все возможные варианты в секторе с углом а. Искать их следует в более узком секторе с углом Р, лежащем внутри границы главной магистрали развития объектов рассматриваемого класса.

И здесь азимутом, помогающим выбору нового технического решения и конструированию улучшенного технического объекта на главной магистрали (этап Д), может служить прием идеального технического решения (ИТР). Заметим, что под словом «азимут» (от арабского слова ас-сумут) понимается месторасположение земного объекта или небесного светила (звезда, луна), численно определяемое углом между плоскостью меридиана точки наблюдения и вертикальной плоскостью, проходящей через эту точку и наблюдаемый объект.

Ученые, конструкторы и изобретатели по-разному называют прием ИТР - идеальный конечный результат, идеальная машина, идеальная техническая система, увеличение степени идеальности. Одним из первых ввел в инженерную практику понятие идеального технического устройства («идеального радиоприемника») академик В. А. Котельников. Но даже он показал, что самый лучший приемник не может полностью избавиться от помех, а лишь максимально снижает их. Тем не менее, идея и теория «идеального приемника» позволили конструкторам и изобретателям искать новые технические решения на более узком и прогрессивном направлении, на главной магистрали развития того или иного технического объекта.

Техническое решение считается идеальным, если оно обеспечивает техническому объекту одно (или несколько) следующих свойств.

1. Если габариты (размеры) технического объекта приближаются или совпадают с габаритами (размерами) обрабатываемого или транспортируемого объекта (материала, изделия), а собственная масса технического объекта намного меньше массы обрабатываемого или транспортируемого им объекта.

2. Если габариты и масса технического объекта или его главных функциональных элементов приближаются к ничтожно малым величинам, а в идеальном случае становятся равным нулю. Это соответствует ситуации, когда необходимость в применении устройства или какого-то его элемента отпадает, но необходимые функции (с равным успехом или даже лучше) выполняются.

3. Если технический объект и все его элементы выполняют полезную работу в полную меру своих расчетных возможностей.

4. Если коэффициент полезного действия технического объекта приближается к единице, а в идеальном случае равен единице. Другими словами, потери энергии в таком объекте отсутствуют или приближаются к нулю.

5. Если технический объект обеспечивает обработку или транспортировку другого объекта (материала или изделия) за время, близкое к нулю или равное нулю.

6. Если технический объект функционирует бесконечно дли тельное время без отказов и дополнительных наладок, без ремонтов и остановок.

7. Если технический объект функционирует в полностью автоматическом режиме, т.е. без участия человека-оператора или при его минимальном участии.

8. Если технический объект не оказывает никакого отрицательного влияния на человека и окружающую его природную среду.

Изобретательский опыт выработал ряд рекомендаций по поискy идеальных технических решений. Главная из них - надо на какое-то время стать фантастом (может быть, даже футурологом), попытаться представить и подробно описать техническое решение будущего технического объекта заданного класса. Это решение должно обеспечить реализацию той или иной рассматриваемой функции, придать техническому объекту несколько, или хотя бы одно из восьми перечисленных выше идеальных свойств. При этом, как рекомендует автор АРИЗа Г. С. Альтшуллер, не следует заранее думать о реальности осуществления такого идеального технического решения и путях его реализации.

В процессе этой деятельности не следует ограничивать свою фантазию, но, в то же время, надо обращать особое внимание на конкретный физический принцип действия технического устройства и на основные показатели эффективности этого объекта.

Важность использования формулировок идеального технического решения заключается в том, что они позволяют в многомерном пространстве поиска выделить достаточно малый угол поиска Р (см. рис. 4.7), который обеспечивает более целенаправленную творческую деятельность и концентрирует интуицию разработчика в наиболее перспективном направлении. Суженный угол р предотвращает возможность выбора тупиковых технических решений, как это, например, уже случалось на этапах Г и Д развития технического объекта. Искомое решение Ж, как правило, оказывается в секторе этого угла между ИТР и исходным прототипом Е.

Целесообразность и эффективность приема поиска идеальных технических решений подтверждают объективно существующую закономерность развития техники: развитие всех технических объектов и технических систем идет в направлении увеличения степени их идеальности.

Предельный случай идеализации технического объекта заключается в его существенном уменьшении (и, в конечном итоге, в исчезновении) при одновременном увеличении количества выполняемых им функций. Как ни парадоксально звучит, но в идеале технический объект вырождается, исчезает, а полезные функции, нужные человеку и обществу, должны сохраняться и выполняться. При этом надо иметь в виду, что для выполнения этих функций требуется только материальный, а не эфемерный, призрачный, нереальный объект. А это значит, что за исчезнувший (идеализированный) объект его функции будут выполнять другие (соседние) технические объекты, или надсистема, в состав которой он входил как элемент. Если при этом принятая надсистемой «чужая» функция аналогична собственной, то происходит просто увеличение главной полезной функции, а если эти функции не совпадают, то происходит увеличение числа функций надсистемы.

В практике часто используют и третий, более общий вид идеализации технических решений, при котором добиваются снижения веса, габаритов и энергоемкости технических объектов при одновременном увеличении главной полезной функции (или количества функций).

При поиске новых технических решений для сложных систем, в структуру которых входят свои подсистемы (элементы) и которые сами как элементы входят в состав надсистем, (т.е. систем более высокого иерархического уровня), чаще всего используются смешанные виды идеализации. В частности, на уровне подсистем обычно используется процесс идеализации первого вида, а на уровне технического объекта - идеализации второго вида, что обеспечивает высокую ценность полученного этим способом нового технического решения.

Контрольные вопросы:

1. Что понимается под словом «азимут»?

2. Когда техническое решение считается идеальным?