Генрих Альтов - Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач
Попытки составить списки приемов предпринимались давно. В некоторых списках было по 20-30 приемов. Но отбор производился субъективно, в списки попадали приемы, которые тому или иному автору почему-то казались важными. Да и само понятие «прием» не имело четкого определения: в списках могли соседствовать «дробление» и «аналогия», хотя первое относится к технической системе, а второе - к мышлению изобретателя.
Приемы, используемые в АРИЗ, - это операторы преобразования исходной технической системы (устройства) или исходного технического процесса (способа). Причем не любых преобразований, а только таких, которые достаточно сильны, чтобы устранить технические противоречия при решении современных изобретательских задач. Такие приемы можно выявить только путем анализа больших массивов патентной информации, относящейся (это очень важно!) не ко всем изобретательским решениям, а только к решениям высших уровней (с третьего и выше).
Работа по составлению списка таких приемов была начата еще на ранних этапах становления теории решения изобретательских задач. Число исследованных авторских свидетельств и патентов постоянно увеличивалось. Список, входящий в АРИЗ-71, включал уже 40 приемов. Для их выявления пришлось просмотреть массив патентной информации в сотни тысяч единиц и отобрать свыше 40 тыс. сильных решений, которые подвергались затем тщательному анализу.
Знакомясь с этими приемами, обратите внимание: многие из них включают подприемы, которые нередко образуют цепь, где каждый следующий подприем развивает предыдущий.
Пусть вас не смущают «несерьезные» названия некоторых приемов. Конечно, вместо «принцип матрешки» можно сказать «принцип концентрирующей интеграции». Суть одна, но «матрешка» запоминается с первого знакомства и навсегда. И еще одно соображение: приемы для наглядности и компактности пояснены простыми примерами, это не значит, что приемы годятся только для простых изобретений.
ИНСТРУМЕНТЫ ТВОРЧЕСТВА
Рассмотрим 40 основных приемов устранения технических противоречий.
1. Принцип дробления
а. Разделить объект на независимые части.
б. Выполнить объект разборным.
в. Увеличить степень дробления объекта.
П р и м е р. Грузовое судно разделено на однотипные секции. При необходимости корабль можно делать длиннее или короче.
2. Принцип вынесения
Отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее» свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть или нужное свойство.
В отличие от предыдущего приема, в котором речь шла о делении объекта на одинаковые части, здесь предлагается делить объект на разные части.
П р и м е р. Обычно на малых прогулочных судах и катерах электроэнергия для освещения и других нужд вырабатывается генератором, работающим от гребного двигателя. Для получения электроэнергии на стоянке приходится устанавливать вспомогательный электрогенератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Двигатель, естественно, создает шум и вибрацию. Предложено разместить двигатель и генератор в отдельной капсуле, расположенной на некотором расстоянии от катера и соединенной с ним кабелем.
3. Принцип местного качества
а. Перейти от однородной структуры объекта или внешней среды (внешнего воздействия) к неоднородной.
б. Разные части объекта должны выполнять различные функции.
в. Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.
П р и м е р. Для борьбы с пылью в горных выработках на инструменты (рабочие органы буровых и погрузочных машин) подают воду в виде конуса мелких капель. Чем мельче капли, тем лучше идет борьба с пылью, но мелкие капли легко образуют туман, это затрудняет работу. Решение: вокруг конуса мелких капель создают слой из крупных капель.
4. Принцип асимметрии
а. Перейти от симметричной формы объекта к асимметричной.
б. Если объект уже асимметричен, увеличить степень асимметрии.
П р и м е р. Противоударная автомобильная шина имеет одну боковину повышенной прочности - для лучшего сопротивления ударам о бордюрный камень тротуара.
5. Принцип объединения
а. Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты.
б. Объединить во времени однородные или смежные операции. Пример. Сдвоенный микроскоп-тандем. Работу с манипулятором ведет один человек, а наблюдением и записью целиком занят второй.
6. Принцип универсальности
Объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.
П р и м е р. Ручка для портфеля одновременно служит эспандером (а. с. № 187964).
7. Принцип «матрешки»
а. Один объект размещен внутри другого, 'который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.
б. Один объект проходит сквозь полость в другом объекте.
П р и м е р. «Ультразвуковой концентратор упругих колебаний, состоящий из скрепленных между собой полуволновых отрезков, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью уменьшения длины концентратора и увеличения его устойчивости полуволновые отрезки выполнены в виде полых конусов, вставленных один в другой» (а.с. № 186 781). В а. с. № 462 315 абсолютно такое же решение использовано для уменьшения габаритов выходной секции трансформаторного пьезоэлемента. В устройстве для волочения металла по а. с. № 304 027 «матрешка» составлена из конусных волок.
8. Принцип антивеса
а. Компенсировать вес объекта соединением с другим объектом обладающим подъемной силой.
б. Компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (преимущественно за счет аэро- и гидродинамических сил).
П р и м е р. «Центробежный тормозного типа регулятор числа оборотов роторного ветродвигателя, установленный на вертикальной оси ротора, отличающийся тем, что с целью поддержания скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов при сильном увеличении мощности грузы регулятора выполнены в виде лопастей, обеспечивающих аэродинамическое торможение» (а. с. № 167 784).
Интересно отметить, что в формуле изобретения четко отражено противоречие, преодолеваемое изобретением. При заданной силе ветра и заданной массе грузов получается определенное число оборотов. Чтобы его уменьшить (при возрастании силы ветра) нужно увеличить массу грузов. Но грузы вращаются, к ним трудно подобраться. И вот противоречие устранено тем, что грузам придана форма. создающая аэродинамическое торможение, т. е. грузы выполнены в виде крыла с отрицательным углом атаки.
Общая идея очевидна: если нужно менять массу движущегося тела, а массу менять нельзя по определенным соображениям, то телу надо придать форму крыла и, меняя наклон крыла к направлению движения, получать дополнительную силу, направленную в нужную сторону.
9. Принцип предварительного антидействия
Если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить антидействие.
П р и м е р. «Способ резания чашечным резцом, вращающимся вокруг своей геометрической оси в процессе резания, отличающийся тем, что с целью предотвращения возникновения вибрации чашечный резец предварительно нагружают усилиями, близкими по величине и направленными противоположно усилиям, возникающим в процессе резания» (а. с. № 536866).
10. Принцип предварительного действия
а. Заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично).
б. Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затрат времени на доставку и с наиболее удобного места.
Примером может служить приведенное выше решение задачи 41.
11. Принцип «заранее подложенной подушки»
Компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.
П р и м е р. «Способ обработки неорганических материалов, например стекловолокон, путем воздействия плазменного луча, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения механической прочности на неорганические материалы предварительно наносят раствор или расплав солей щелочных или щелочно-земельных металлов» (а. с. № 522 150). Заранее наносят вещества, «залечивающие» микротрещины. Есть а. с. № 456 594, по которому на ветвь дерева (до спиливания) ставят кольцо, сжимающее ветвь. Дерево, чувствуя «боль», направляет к этому месту питательные и лечащие вещества. Таким образом, эти вещества накапливаются до спиливания ветки, что способствует быстрому заживлению после спиливания.
12. Принцип эквипотенциальности
Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.
П р и м е р. Предложено устройство, исключающее необходимость поднимать и опускать тяжелые пресс-формы. Устройство выполнено в виде прикрепленной к столу пресса приставки с рольгангом (а. с. № 264 679).
