Для получения сертификата 1-3 уровня необходимо решить задания по ТРИЗ. Ниже приведены примеры заданий, утвержденные Мастером ТРИЗ Ю.П.Саламатовым. Время на выполнение заданий ограничено (обычно 2-3 дня).
Задание 1.1.
Для покрытия различных поверхностей защитным полимерным слоем используют установку для распыления расплавленной пластмассы. Расплав подают в сильную струю горячего воздуха, закрученный поток которого подхватывает полимерный состав, разбивает его на мелкие капельки и с помощью сопла направляется на покрываемый участок поверхности. - Здорово работает! - сказали ребята из кружка юных изобретателей, когда технолог выключил установку и вытащил горячую еще деталь с готовым покрытием. - Когда-то это и нас радовало. А теперь - нет! - технолог взял штангельциркуль, измерил толщину покрытия и показал ребятам, - Видите, два миллиметра, а кое-где и все три... Это очень много, надо 0,5, а еще лучше 0,1-0,3 мм. Из-за больших размеров капель большой перерасход пластмассы получается. Подумайте, что тут можно сделать. - А почему нельзя получить мелкие капли? - По очень простой причине. Пластмасса очень вязкая, густая как мед. Пробовали увеличить скорость воздушной струи, поднимали температуру расплава, подогревали покрываемые детали, еще больше закручивали поток - все бесполезно. - Можно ли вносить добавки в полимер? - Добавлять в расплав можно что угодно, лишь бы это не портило две главные характеристики покрытия: адгезионность (прилипаемость к поверхности детали) и его сплошность, т.е. не должно быть отслаиваний, вздутий, непокрытых участков. Это направление мы также пробовали, и тоже бесполезно - добавляли растворители, разжижители... Чем больше растворителя, тем жиже расплав, но тем больше вздутий и разрывов в покрытии из-за испарения растворителя... - ...а чем его меньше (или вообще без растворителя) - тем лучше покрытие, но тем оно толще, - подхватили ребята, - это же типичное противоречие! Вот теперь нам задача ясна - будем разрешать это ТП.
Задание 1.2. Показать какие понятия и инструменты ТРИЗ здесь использованы.
При ремонте водопровода требуется перекрыть поток воды. Как загнать в трубу пробку, не вскрывая и не перекрывая ее? Изобретатели западногерманской фирмы "Ротенбергер" решили изготавливать эти пробки в трубе из протекающей по ней воды. На трубу надевают полый резиновый манжет и сквозь него из баллончика прогоняется охлаждающий газ - фреон или фриген. Через пять минут в трубе образуется плотная ледяная пробка, наглухо забивающая ее сечение - ни капли не просочится. Так с обеих сторон поврежденного участка. Теперь можно его снимать и ремонтировать. Для пайки повреждений фирма разработала оригинальный паяльник. В место пайки вставляется кольцо из припоя и к нему подносится в одной точке паяльник. В него вмонтирован миниатюрныи циклон, закручивающий газ так, что вырывающееся из сопла пламя развномерно обтекает трубу со всех сторон и запаивает поврежденное место. Не надо ползать с паяльником вокруг трубы - особенно удобно при работе в труднодоступных местах. По окончании ремонта тем же паяльником разогревают трубу и ледяные пробки исчезают. Все это время водопровод и отопление в доме функционировали нормально.
Задание 1.3. Какие понятия и инструменты ТРИЗ необходимо использовать при решении данной задачи?
В патенте США 4 084 157 описано устройство тревожной противопожарной сигнализации, которое реагирует на повышение температуры в помещении и включает звуковой сигнал. Это устройство состоит из сжатой пружины, удерживаемой легкоплавким веществом (например, сплав Вуда, парафин и т.п.). В случае пожара вещество плавится, пружина распрямляется и освобождает клапан на баллоне со сжатым воздухом, воздух поступает в звуковую сирену - раздается сигнал тревоги. Не очень надежная система: пожар ведь может не случиться много лет, за это время пружина может потерять упругость, вещество может испортится (например, окислиться, разложиться). Кроме того, после срабатывания устройства необходимо тщательно подготовить его к следующему циклу работы - поставить новый баллон со сжатым воздухом, взвести пружину, залить ее легкоплавким веществом... Подумайте, что можно упростить в этой системе, повысить надежность работы, сократить количество элементов; короче говоря - нужно пройти как можно дальше по пути совершенствования этой системы или придумать абсолютно новую. Здесь может быть множество красивых решений - ведь надо использовать бесплатный ресурс - тепловое поле, возникающее при пожаре. Пусть оно само и сигнализирует!... Что бы вы предложили?
Задание 2.1. Используйте закон динамизации для решения этой задачи.
В сварочном автомате сварочная проволока подается с помощью двух прижимных роликов. Недостаток: при сильном прижатии роликов проволока подается хорошо, но деформируется ее верхний слой. При слабом прижатии проволока не деформируется, но часто проскальзывает. Какая часть противоречия должна выполняться? Та, которая отвечает ГПП (главному производственному процессу), т.е. прижатие д.б. слабым.
Задание 2.2.
Для проектирования автоматических кормушек на фабриках для производства куринного мяса требуется знать ответы на вопросы: - как далеко может вытянуть шею курица? - с какой силой ударяет клювом, подбирая корм? - сколько зернышек поедает за день? и множество других вопросов. В некоторой исследовательской лаборатории сделали следующее изобретение. А.с. 1340693: Устройство для исследования параметров живой птицы, состоящее из клетки с отверстием, в которое птица просовывает голову, кормушки из нескольких ячеек (ближе-дальше от отверстия) с эластичным дном. Под дном протягивают индикаторную ленту (бумажная лента покрытая копировальной бумагой). Чем сильнее ударит курица, тем больше пятно на бумаге. По числу и силе ударов на разных расстояниях от края кормушки получают параметры процесса кормления во времени. Недостатки очевидны каждому. Надо усовершенствовать процесс измерения. Прежде всего надо автоматизировать регистрацию, а это невозможно без отказа от использования механического поля (удары клювом по копирке, движение ленты). К какому полю надо перейти? Ваше предложение?
Задание 2.3.
В рассказе Р.Шекли "Квидак" из-за небрежной дезинфекции прибывшего с Марса корабля на нашу планету проник, под видом небольшого паука, супермозг - страшное существо погубившее миллион лет назад марсианскую цивилизацию и ждавшее все это время встречи с новой жертвой... Большие рефрижераторы (вагонные, автомобильные) для перевозки овощей и фруктов тоже требуют тщательной дезинфекции перед каждым рейсом, хотя, конечно, цена ошибки здесь не столь велика. И все-таки, чем лучше будет проведена санобработка, тем меньше испортится груза во время пути и меньше будет проблем с нашим здоровьем. Однако в горячий период уборки урожая теряется много времени на обработку каждого холодильника. В дверь холодильника просовывают шланг с соплом на конце и включают распылитель. Внутренний объем холодильника заполняется дезинфицирующим туманом, который долго не оседает на стенки. Холодильник через 2-3 часа все же проветривают - это загрязняет окружающую среду и требует повышенного расхода дезинфицирующей жидкости, т.к. приходится поливать с избытком ("с гарантией"). Как ускорить оседание абсолютно всех микрокапелек и обеспечить равномерное их распределение по всей внутренней поверхности? Жидкость должна распыляться именно до туманообразного состояния, крупные капли не обеспечат хорошую обработку - а мелкие проникнут в самые укромные уголки и щели. Итак, типичная противоречивая ситуация: большие капли быстро оседают, но плохо обрабатывают, а микрокапельки хорошо обрабатывают, но долго не оседают. Как сделать, чтобы туман осел за несколько минут, еще лучше - секунд? Необходимо использовать вепольный анализ и один из законов развития ТС.
Задание 3.1.а.
Все электробытовые приборы (утюг, электроплита, холодильник, чайник...) могут стать причиной пожара. Особенно подвержены этому телевизоры. В среднем 50-100 загораний на 1 миллион телевизоров (в Великобритании, например, этот показатель равен 82). Как полностью исключить это? Причем иногда ТВ может загореться и в отключенном состоянии (ТВ всегда подключен к электрической сети). Это может произойти в отсутствие человека. Т.е. надо, чтобы пожар... сам себя тушил! Ваше предложение?
Задание 3.1.б.
В цехе наладили производство литых пластмассовых деталей сложной формы, но возникли трудности с их окончательной обработкой. После литья требовалась зачистка внутренней поверхности деталей от заусенцев и налипших частичек материала литьевой формы. Для этого внутрь детали с сильной струей воздуха подавались абразивные частички (например, песок), вихрь частиц "слизывал" все неровности и загрязнения. Но после такой обработки во все внутренние полости и мелкие отверстия набивались абразивные частицы и приходилось долго вытряхивать эти, уже не нужные, инструменты обработки. Попробовали применить стальную дробь и магниты - операция ненамного упростилась, т.к. для вылавливания всех дробинок требовалось также немало времени. Как быть?
Задание 3.2. По основным шагам АРИЗ кратко последовательно сформулируйте "образ" решения (техническое решение необязательно).
Из книги Клюкина И.И. "Звук и море", Л., Судостроение, 1984. Во 2-й мировой войне велась ожесточенная подводная война между Германией и союзниками (США и Англией). У союзников были чувствительные гидролокаторы и немцы стали нести сильные потери в своем подводном флоте. Встала проблема: как обманывать гидролокатор? Первое изобретение немцев был патрон "Больд" с пенообразующим веществом. Возникающее концентрированное облако газовых пузырьков отражало сигнал локатора также хорошо как и корпус лодки. Английские и американские охотники за подводными лодками были сбиты с толку, когда вместо одной лодки вдруг появлялось две, три... Вскоре хитрость была разгадана и задача обнаружения была решена - с помощью эффекта Доплера. Если объект не двигался, то оператор кричал "Доплера нет", значит это был ложный сигнал. Тут же появились двигающиеся иммитаторы - это были снаряды, двигавшиеся на определенной глубине и излучавшие шум похожий на шум подводной лодки. С тех пор появляются все новые изобретения на иммитаторы и средства их распознавания. Многие английские корабли снабжались "фоксером" - отвлекающим торпеду-ищейку "хвостом". Такой "хвост" представлял собой две связанных параллельно стальных трубы на длинном тросе. При движении корабля трубы ударялись одна о другую, создавая сильный шум широкого спектра. Но любой способ обмана со временем раскрывался и локаторы различали имитацию от настоящей лодки. Каким должен быть идеальный иммитатор? Он должен излучать шум абсолютно реальной лодки, тогда никакая дешифровка шума не поможет. Его не должно быть в том месте откуда идет шум, тогда его невозможно уничтожить или захватить и изучить. Он должен быть подвижным и перемещаться по любому направлению, т.е. уводить охотников по ложному пути. Что это?
Задание 3.3.
При обследовании подземного трубопровода, отслужившего уже несколько десятилетий, но все еще не потерявшего прочности обнаружили лишь небольшие трещины и другие мелкие дефекты на нескольких стометровых пролетах между смотровыми колодцами. Было решено не заменять эти трубы, а покрыть их изнутри поли- мерным материалом. Идея простая: намазать полимерный рукав снаружи клеем, протащить его внутрь трубопровода (между соседними колодцами), а затем наполнить его под давлением водой или воздухом и подержать так доя схватывания клея. Но уже первые попытки протаскивания оказались неудачными. Во-первых, для этого нужен шнур, за который можно было бы тянуть начало рукава с другого конца трубы. Но как протащить шнур через трубу?! "Блестящая" идея прораба - применить кошку - обернулась посмешищем: кошка уселась в десяти метрах от конца и никакие крики, постукивания по трубе и улюлюкание рабочих не могли заставить ее бежать к противоположному концу с привязанным капроновым шнуром. Пока не испробовали более радикальный метод - пустили воду по дну трубы... Во-вторых, подтягивание шнура было эффективно лишь вначале, затем рукав смялся, скрутился, застрял в трубе, клей начал схватываться, еле успели вытащить куски липкого рукава... Как же все-таки протащить полимерный рукав? Как обеспечить, чтобы он "сам" двигался в трубе и ровно, аккуратно прижимался к внутренней поверхности трубы?
Задание 4.1. Дайте вепольное объяснение этому решению.
Ппамя пожара бушует, пожирая воздух. Но не весь. Известно, что азот и прочие газы, содержащиеся в воздухе, горение не поддерживают. Пожару нужна лишь пятая часть окружающей атмосферы - кислород. Нет кислорода - нет горения. Как изъять кислород из очага пожара, придумали С. К. Балашов с соавторами (Отдел теоретических проблем АН СССР ВНИИ противопожарной обороны). Герметичный баллон объемом 500 литров на 80 % заполняют жидким пропаном. Горловина баллона выполнена в виде сопла Лаваля и имеет выпускной клапан. К днищу баллона приставлена камера с твердым топливом. Баллон устанавливают как можно ближе к очагу пожаpa и запальным устройством с дистанционным управлением поджигают топливо в камере. За минуту-другую температура в баллоне достигает 80-100С и до 90-100 атмосфер повышается давление. При этом пропан в баллоне переходит в пар. По команде с пульта открывается выпускной клапан, и пропан, вырываясь из сопла, поступает в зону пожара. При взаимодействии с огнем газовоздушная смесь воспламеняется и начинает интенсивно поглощать кислород. При этом зона "кислородного голодания" достигает объема 5 000 кубометров и более за секунды. Зона такого объема достаточна, чтобы практически мгновенно потушить пламя, бушующее над буровой, очаг лесного пожара или пылающий многоэтажный дом.
Задание 4.2. Задача на всю систему стандартов.
В серии медицинских экспериментов по изучению процессов распространения эпидемий срочно потребовалось определить количество капель разбрызгивающихся... при чихании - у разных людей, в разные стадии болезни. Просмотрев мировую литературу ученые убедились, что разброс данных у разных авторов слишком велик: назывались цифры от 100 капеллек (у маленьких детей) до 20 000 и более (при сильном чихании у взрослых). Достоверность этих данных была под сомнением, т.к. методика подсчета нигде не описывалась. Предстояло самим придумать методику и воплотить идею в простой прибор... Как быть? Что бы вы им предложили? Недостатка в добровольцах - "чихателях" не было (эпидемия гриппа была в самом разгаре). Их можно было бы пригласить в лабораторию. Ну а дальше? Как быстро подсчитать количество капель в каждом "чихе"?
Задание 4.3. На всю систему стандартов.
Как убрать старинную кирпичную трубу постройки 1915 г.? Диаметр внизу 6 м, вверху 3 м, высотой 43 м, толщина стенки 0,4 м, общая масса 75 т. Рядом - цех, другие постройки. Разобрать? - труба в трещинах, кирпичи сыпятся. Альпинистский клуб "Вибрам" отказался. Взорвать? - эвакуировать людей, технику, но нет гарантии сохранности соседних зданий. Авиаотряд на вертолетах - отпиливать по кусочку?... Как быть?
Задание 5.1. Объяснить какие положения ТРИЗ иллюстрирует это решение (на сильном физэффекте):
а.с. 1026550 Дозиметр в виде пластины из монокристалла с нанесенной пленкой, причем монокристалл и пленка имеют разные коэффициенты радиационного изменения модуля упругости. Под действием радиации би-система (монокристалл+пленка) изгибается и стрелка на конце показывает на шкале величину радиации. ФЭ: под действием радиации плотность материалов и модуль упругости изменяются линейно в диапазоне от 102 до доз 1012 рад. Д ля восстановления свойств элемент прогревают 5 мин при т-ре 600-7000С током от источника.. После отжига пластина распрямляется. Пара материалов: BeO-Al2O3, SiO2-Si и др. ТС в идеальном веществе.
Задание 5.2.
Часто при медицинских исследованиях требуется узнать объем тела пациента. Для этого используют погружение в специальную ванну с делениями на стенке. Но "мокрый" способ Архимеда довольно неудобен, он требует частой смены теплой воды, полотенец, многим он неприятен. Но недовольство взрослых пациентов не идет ни в какое сравнение с проблемами измерения объема тела маленьких детей - крик, шум, брызги во все стороны, искажение показаний из-за рук матери и медсестры, колебания уровня воды - очень трудно взять точный отсчет... Еще более затруднительно использование "мокрой" методики при массовых измерениях на фермах, например, при откорме бычков, поросят, а также в зоологических исследованиях "на объектах" живой природы. Как быть?
Задание 5.3. Развить дальше используя ФЭ, стандарты.
Тренировочные мяч и шайба. Необходимо предложить мяч и шайбу с меняющейся сложной непредсказуемой траекторией полета. 704 632: груз, смещенный от центра тяжести мяча. 782817: груз по стержню с пружиной. пат Германии 347326, 1922 г. - груз в центре на 3-х пружинах. Но груз мало смещался при полете и не влияет на положение центра тяжести. 1347 951: непредсказуемые траектории полета. Груз свободно перемещается по стержню-полукольцу, которое прикреплено на шарнирах в диаметрально противоположных точках шара. Точки лежат на серединном меридиане. 1 347 952 Мяч Ф.К.Агашина: полость делится перегородкой на две половины. В каждой емкости расположены пневмокамеры. На перегородке в центре мяча - груз-вибратор (эл.двигатель с эксцентриком) и источник питания. Регулировка напряжения - по программе или по кабелю. Заданная частота колебаний - траетория полета.
Задание 5.4. Комплексное задание на все инструменты ТРИЗ (включая приемы фантазирования). Из фонда достойных целей: письмо в ХХХ век и дальше.
Перед нами стоит реальная угроза превратиться в "затерянную цивилизацию". Все наши восторги достижениями ХХ века, наши мысли, идеи, переживания, наши ошибки, радости и слезы - все это может кануть в вечность и станет неизвестно будущему человечеству. По простой причине - нет средств и способов записи информации расчитанных на длительное хранение - скажем, на тысячу, десять тысяч лет… Все чудеса "компьютерного века", все современные средства записи и хранения информации могут очень скоро оказаться похороненными в архивах - "технологических пещерах" - и станут столь же недоступными для будущих поколений, как для нас многие документы прошлого. Вот признание одного из архивариусов: "Современная технология со всеми ее чудесами превратилась в кошмар для тех, в чьи обязанности входит хранение информации. Прогресс превращает архивы в настоящие музеи записывающего оборудования. Но оборудование меняется, и мы вынуждены переписывать информацию с одних носителей на другие, либо идти на риск безвозвратно ее потерять." Звукозаписи, пластинки, диски, микрофильмы и видеопленки живут недолго. Но проблема даже не в этом (ведь, например, лазерные компакт-диски или голограммы на стеклообразных полупроводниках можно считать почти вечными), а в том, что для воспроизведения информации, хранимой с помощью технических средств, необходимы опять-таки те или иные технические средства. Без воспроизводящей аппаратуры записи хранить бессмысленно. Но и любая аппаратура рассыплется за это время. Да и сама эта аппаратура лишь конечное звено современной технологии (которая, конечно же, со временем исчезнет) - кто будет помнить все эти лазеры, голограммы и компьютеры через десять тысячелетий?! Возможно и электроэнергии не будет, не консервировать же для потомков электростанции… Поневоле приходишь к ироничному заключению: а не вернуться ли к "доброму старому" способу записи информации… на бумаге? С помощью этого способа мы успешно "общаемся" с давно исчезнувшими цивилизациями.. Но возрат к старому в истории человечества всегда происходил лишь на диалектически новом уровне - в той же точке, но расположенной на новом, более высоком, витке спирали развития. Ведь у "бумажной информации" масса недостатков: слишком мала плотность записи, легко поддается разрушению (грызунами, огнем, плесенью и т.д.), не дает возможности записать звук, изображение, запахи, эмоции, нервные импульсы, биоритмы и т.д. Любой аспект этой проблемы содержит сильнейшее противоречие. Возьмем, например, плотность записи. Современный рекорд: роман Л.Толстого "Война и мир" может быть записан на одном квадратном сантиметре. Но как легко потерять или разрушить этот сантиметр! И потомки лишаться выдающегося для нас литературного произведения. А способ восприятия? Сделать абсолютно неразрушаемую машину для воспроизведения романа с этого квадратного сантиметра? Или придать человеку свойство, способность самому воспроизводить микрозапись? Или производить запись в нормальном масштабе, но тогда где хранить биллионы томов? Не превратить ли нам часть планеты в библиотеку, или использовать для этой цели Луну?… У проблемы есть и очень серьезный современный аспект, требующий немедленного решения: потомки должны располагать абсолютно достоверной информацией о местах зажоронения радиоактивных отходов. Некоторые из этих отходов и через десять тысяч лет не потеряют своей активности. Единственное пока решение, к которому пришла комиссия министерства энергетики США, состоит в том, что над поверхностью таких участков будут сооружены земляные насыпи, а на них установлены гранитные колонны с прикрепленными к ним каменными плитами. На плитах будут изображены знаки-символы и картинки о содержании захоронения. Под насыпью в специальных подземных сооружениях будет заложена дополнительная информация. Решение явно заимствовано из археологии - вспомните курганы древних захоронений, пирамиды. Но опять все упирается в способ записи информации - требуется надежный, компактный способ записи, не требующий вопроизводящей аппаратуры. К тому же авторы проекта решили отказаться от английского и любого другого современного языка, т.к. вряд ли они будут понятны жителям Земли… Одно из возможных направлений решения. Ясно, что любая ТС - плохо. Между информацией и глазом не должно быть никаких ТС. ТС-воспроизведение должно свернуться (поглотиться): - в глаз человека, - в носитель информации. Первый путь потребует генетической переделки всего человечества. Второй: "бумага" на новом уровне развития - запись плотнее обычной в 109 раз, а читается как обычный текст! С другой стороны, оптика - как усилитель глаза - известна давно и скорее всего останется в будущем (станет еще совершеннее). Поэтому, если текст будет записан с огромной плотностью, то прочитать его не трудно. Например, уже есть: тонкая алюминиевая пластинка покрытая окисью меди, 25х25 мм, запись лучом лазера через кристалл, который при подаче электрического сигнала генерирует тот или иной знак - все торчество Конан Дойля на этой пластинке! В стопке толщиной 2 см - вся русская литература ХIХ века.