© Альтшуллер Г.С., "Техника и наука", 1980, №5
ПУТЬ К ВОСТОЧНОМУ ПОЛЮСУ
ИЛИ НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА ЗАДАЧ

В современной ТРИЗ два основных механизма решения задач - стандарты и АРИЗ. Посмотрим на конкретном примере, чем они отличаются. Возьмем для этого не учебную, а новую, еще не решенную задачу о снятии кружек с матрицы после калибровки ("ТиН", 1979, №10).

Дана система из двух веществ (кружка и матрица); в простейшем случае для управления системой надо ввести поле, меняющее состояние инструмента (матрицы). Таково предписание уже знакомого нам стандарта (см. "ТиН", 1980, № 4). Тепловое поле отпадает: применение теплового расширения и легкоплавких вставок запрещено условиями задачи. Механическое поле? Сложно, неудобно (поэтому и возникла задача). "Используем электромагнитное поле, - предлагает Б. Ляхомский (г. Химки Московской обл.) - Можно изменять диаметр матрицы, выполненной из магнитострикционного материала".

В стандарте, который мы должны использовать, есть примеры и на применение магнитострикции. В принципе эффект подходит, хотя магнитострикция дает небольшое относительное изменение размеров, и потому соприкасающиеся поверхности должны быть очень гладкими.

Применим теперь более сильное оружие - сочетание стандартов. Хотя условия задачи и запрещают вводить тепловое поле, использовать его очень заманчиво, поскольку сулит простоту и надежность. Есть стандарт, показывающий, как обходить такие запреты. Самый легкий обходной путь: все-таки поле, но в малых дозах (поле есть и его как бы нет). Нужен физэффект, позволяющий уже при небольшом нагревании получить изменение размеров в 10 или даже в 100 раз большее, чем при обычном тепловом расширении. Такие эффекты есть: фазовые переходы (но их применение запрещено условиями задачи) и эффект "памяти металла", т. е. обратимое изменение формы и размеров при нагревании-охлаждении некоторых сплавов, в частности, нитинола - сплава никеля и титана. Описание к а. с. № 647041 на инструмент для развальцовки труб содержит все подробности. Можно, как говорится, один к одному перенести готовое (и великолепное!) техническое решение.

О стандартах на решение задач еще мало знают, поэтому одно и то же техническое решение - даже типовое! - приходится многократно "переизобретать", теряя время и силы.

А теперь посмотрим, что можно "выжать" из этой задачи, если использовать АРИЗ. Кстати, среди присланных читателями решений хотелось бы отметить интересные работы Б. Старовойтова (г. Бийск Алтайского края), В. Белякова (г. Днепропетровск), Б. Ляхомского (г. Химки).

Полный текст анализа задачи по АРИЗ мы здесь не уместим. Рассмотрим основные этапы, "отключив" ту часть, которая возвращает к применению стандартов. Техническое противоречие: инструмент обладает способностью плотно прилегать к стенкам изделия, но нужны слишком большие усилия, чтобы потом его извлечь. Идеальный конечный результат: матрица сама легко извлекается из кружки, сохраняя способность обрабатывать следующую кружку.

Зона, которая не справляется с требуемым комплексом качеств: внешний слой матрицы. Физическое противоречие: выделенная зона должна быть твердой (для калибровки) и не должна быть твердой (для извлечения матрицы). Разделение противоречивых свойств перестройкой структуры: пусть выделенная зона в целом будет нетвердой, податливой, а ее части будут твердыми. Техническое решение: разделим выделенную зону на твердые концентрические окружности, мягко (гибко, податливо) соединенные между собой и потому способные сжиматься-разжиматься. То есть выполним матрицу в виде спиральной пружины (наружный слой можно сделать в виде тонкого бесшовного цилиндра). Вдоль оси матрицы оставим свободное пространство (на прочности это практически не отразится). При закручивании спирали матрица будет сжиматься, при раскручивании - разжиматься.

Обратите внимание: вплоть до последнего момента анализ шел по точным предписаниям, а потом потребовалось догадаться, что: а) концентрическую зону матрицы надо разделить на концентрические же тонкие слои - части зоны, б) сжимать-разжимать эти слои удобно, если они соединены в спиральную пружину. Хотя задача была резко упрощена предшествующим анализом и, в сущности, стала конструкторской, все равно потребовалось домысливание. Этим и отличается решение по АРИЗ. Иногда оно приводит вплотную к ответу, а иногда приходится "дотягивать" с помощью догадки. Как ни парадоксально, но эти последние случаи - самые интересные: если нужна догадка, значит, мы еще не знаем какого-то правила... и где-то впереди прячется новый стандарт. Как известно, медвежонок Винни-Пух, не лишенный своеобразной мудрости, из всех полюсов предпочитал Восточный: туда труднее добраться (кто знает, где он находится, этот полюс!), но там может оказаться нечто удивительное... Примерно так обстоит дело и с анализом по АРИЗ: это сложнее, чем пользоваться стандартами, зато можно прийти к чему-то большему, чем решение одной задачи. Вспомните генератор высокого давления (задача 18 в "ТиН" 1979, № 6) - там тоже использован спиральный расширяющийся вал. Свернутая в спираль лента может легко вытягиваться в длину (а. с. № 536308 на быстрораздвигаемую стальную мачту), служить кожухом для подвижных элементов (а. с. № 413321, № 512900 и др.), стать механизмом для захвата деталей неправильной формы (а. с. № 667397).

Применение спирально-пружинного стержня - это комплекс приемов, далеко выходящий за рамки одной задачи. Тут "жила" неиспользованных еще возможностей. Существуют и другие "геометрические" приемы, основанные на использовании ленты Мебиуса, параболоида, шариков, "матрешки" и т. д. Вырисовывается новый стандарт или своего рода фонд "геометрических эффектов".

Итак, стандарты и сочетания стандартов хороши для быстрого решения задач; АРИЗ работает медленнее, порой требует подключения догадки, но зато углубляет знания об особенностях решения задач и намечает пути к новым стандартам.

Задача 14. Сточные воды очищают от масел и смол, вводя в поток крупинки простой глины. Потом надо как-то выловить эти крупинки. Фильтры, отстойники, центрифуги - все это неэффективно. Предложите решение, основанное на стандарте. Если задача вызывает малейшие затруднения, перечитайте материал по ТРИЗ в "ТиН", 1979, № 4.

Ждем ваших писем.