6.1. Основные понятия и структура четвертой части АРИЗ

Цель четвертой части АРИЗ-85-В — повышение эффективности использования вещественно-полевых ресурсов (ВПР). Схематично 4-я часть представлена на рис. 17.

Рис. 17. Функция 4-й части АРИЗ-85-В

На рис. 17 обозначено:

4 — номер части АРИЗ-85-В;

ФП — физическое противоречие;

ВПР — вещественно-полевые ресурсы.

На шаге 2.3 были определены имеющиеся ВПР, которые можно использовать бесплатно. Четвертая часть АРИЗ включает планомерные операции по увеличению ресурсов: рассматриваются производные ВПР, получаемые почти бесплатно путем минимальных изменений, имеющихся ВПР.

Правило 4. Каждый вид частиц, находясь в одном физическом состоянии, должен выполнять одну функцию. Если частицы А не справляются с действиями 1 и 2, надо ввести частицы Б; частицы А выполняют действие 1, а частицы Б — действие 2.

Правило 5. Введенные частицы Б можно разделить на две группы Б-1 и Б-2. Это позволяет «бесплатно» — за счет взаимодействия между уже имеющимися частицами Б — получить новое действие — 3.

Правило 6. Разделение частиц на группы выгодно и в тех случаях, когда в системе должны быть только частицы А: одну группу частиц А оставляют в прежнем состоянии, у другой группы меняют главный для данной задачи параметр.

Правило 7. Разделенные или введенные частицы после отработки должны стать неотличимыми друг от друга или от ранее имевшихся частиц.

Правила 4‒7 относятся ко всем шагам четвертой части АРИЗ.

Детальная технология выявления и использования ВПР описана в тексте АРИЗ-85-В. Общая последовательность шагов показана на рис.18. Она следующая:

4.1. Метод моделирования маленькими человечками (ММЧ).

4.2. Шаг назад от ИКР.

4.3. Применение смеси ресурсных веществ.

4.4. Замена веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

4.6. Использование ресурсных полей и их сочетаний

4.7. Поле и отзывчивое вещество.

Рис. 18. Анализ задачи

На Рис. 18 обозначено:

4.1‒4.7 — шаги 4-й части АРИЗ-85-В

Цель мобилизации ресурсов при решении мини-задачи не в том, чтобы использовать все ресурсы. Цель иная — при минимальном расходе ресурсов получить хотя бы один максимально сильный ответ.

 

6.2. Применение метода ММЧ

Метод моделирования маленькими человечками (ММЧ) — один из методов развития творческого воображения (РТВ). Основная функция метода ММЧ — снять психологическую инерцию. Кроме того, с помощью этого метода легко представить модель системы или процесса. В процессе моделирования с помощью толпы маленьких человечков легче представить идею решения. Моделирование начинают с построения условий задачи. Для этого делается рисунок или серия рисунков (чтобы показать динамику). Как минимум делается два рисунка: конфликтная ситуация и возможный путь ее разрешения. В процессе моделирования человечки должны разрешить физическое противоречие. При этом человечки могут быть как веществом, так и полем.

«Конфликтующие требования» — это конфликт из модели задачи или противоположные физические состояния, указанные на шаге 3.5.

На рисунке желательно показать, что действует большое число «маленьких человечков» (группа, несколько групп, «толпа»). Изображать в виде «маленьких человечков» следует только изменяемые части модели задачи (инструмент, икс-элемент).

Метод ММЧ рекомендуется применять в следующей последовательности:

4.1.1. Построить схему конфликта, используя метод ММЧ;

4.1.2. Изменить схему так, чтобы «маленькие человечки» действовали, не вызывая конфликта;

4.1.3. Перейти к технической схеме.

Иногда шаг 4.1.2 можно выполнить, совместив на одном рисунке два изображения: плохое действие и хорошее действие. Если события развиваются во времени, целесообразно сделать несколько последовательных рисунков.

Типичная ошибка, совершаемая на шаге 4.1, в том, что ограничиваются беглыми, небрежными рисунками. Хорошие рисунки:

а) выразительны и понятны без слов;

б) дают дополнительную информацию о физическом противоречии, указывая в общем виде пути его устранения.

Шаг 4.1 — вспомогательный. Он нужен, чтобы перед мобилизацией ВПР нагляднее представить, что, собственно, должны делать частицы вещества в оперативной зоне и близ нее. Метод ММЧ позволяет отчетливее увидеть идеальное действие («что надо сделать») без физики («как это сделать»). Благодаря этому снимается психологическая инерция, фокусируется работа воображения. Таким образом, ММЧ — метод психологический. Но моделирование «маленькими человечками» осуществляется с учетом законов развития технических систем. Поэтому ММЧ нередко приводит к техническому решению задачи. Прерывать решение в этом случае не надо, мобилизация ВПР обязательно должна быть проведена.

Метод ММЧ был подробно изложен в книгах.

Продемонстрируем метод ММЧ на рассматриваемой задаче.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

4.1. Метод ММЧ.

4.1.1. Построить модель конфликта

Преградитель представим себе в виде «маленьких человечков» (рис. 19 и 20).

Рис. 19. ММЧ. Преградитель — сплошная стена

Рис. 20. ММЧ. Преградитель — отсутствует

На рис. 19 показана модель конфликта, когда преградитель представляет собой сплошную стену, а на рис. 20 — отсутствующий преградитель. На рисунках показаны только конфликтные действия.

4.1.2. Изменить схему, представленную на шаге 4.1.1 так, чтобы «маленькие человечки» действовали, не вызывая конфликта.

Как нужно перестроить модель, чтобы устранить конфликт?

Рис. 21. ММЧ. Огня нет, человечков (преградителя) не должно быть

Рис. 22. ММЧ. Огнь появился, человечки должны перекрыть трубу. Человечки — Вещество

Рис. 23. ММЧ. Огонь появился., человечки должны воздействовать с силой на огонь. Человечки — Поле

На рис. 21 показано, что пока нет огня, человечков (преградителя) не должно быть, но когда появляется огонь, человечки должны или перекрыть трубу (рис. 22), или воздействовать с силой на огонь, препятствуя его прохождению (рис. 23). На рис. 22 человечков можно представить в виде вещества, а на рис. 23 — в виде поля.

 

6.3. Шаг назад от ИКР

Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача сводится к определению способа получения этой системы, можно использовать метод «шаг назад от ИКР». Изображают готовую систему, а затем вносят в рисунок минимальное демонтирующее изменение.

Разрешение такой микро-задачи обычно не вызывает затруднений и может подсказать способ решения общей задачи.

Перейдем к рассмотрению шага 4.2 — шаг назад от ИКР.

4.2. Шаг назад от ИКР.

4.2.1. ИКР — (указать);

4.2.2. Шаг назад — (осуществить);

4.2.3. Что сделать, чтобы от 4.2.2 перейти к 4.2.1? (описать).

Задача 3. Детали

Имеются две цилиндрические детали — вал и втулка. Внутренний диаметр втулки меньше диаметра вала, на который нужно ее надеть, или наоборот — втулка с натягом (плотно) надета на вал и ее нужно снять с вала.

4.2. Шаг назад от ИКР.

4.2.1. ИКР : Две детали соприкасаются.

4.2.2. Шаг назад от ИКР : Между деталями надо сделать минимальный зазор.

4.2.3. Что необходимо сделать, чтобы от «Шага назад от ИКР» перейти к ИКР : Возникает новая задача (микро-задача): как устранить дефект? Как соединить эти детали в этом случае? Например, если детали металлические, то их можно нагреть.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

4.2. Шаг назад от ИКР.

Пример этого шага условный. Дается у учебных целях.

4.2.1. ИКР : Икс-элемент (преградитель или газ), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не допускает распространение огня  в течение ОВ (во время образования пожара) в пределах ОЗ (в пределах внутреннего объема трубы), сохраняя способность отсутствующего преградителя свободно пропускать газ .

4.2.2. Шаг назад: Незначительно (почти незаметно) пропускается огонь, газ проходит не совсем свободно (имеется небольшое сопротивление).

4.2.3. Переход от 4.2.2 к 4.2.1: Предположим, что в газе имеются составляющие, которые при высокой температуре выделяют инертный газ или специально вводят какие-то частицы, которые это делают.

Или при нормальной температуре газ проходит без сопротивления, а при повышенной температуре газ, а следовательно и огонь, не проходят совсем. Например, преградитель сделан из материала с обратимой памятью формы.

 

6.4. Применение преобразованных ВПР

Группа шагов 4.3‒4.7 нацелена на максимально эффективное использование имеющихся ресурсов. Для этого с ними проделывают различные преобразования, объединения и комбинации.

Шаг 4.3. Смесь ресурсных веществ.

Далеко не всегда можно получить решение использованием ресурсных веществ в том виде, в каком они даны. Часто для решения задачи нужны новые вещества, но введение их связано с усложнением системы, появлением побочных вредных факторов и т. д. Суть работы с ВПР в четвертой части АРИЗ в том, чтобы разрешить это противоречие и ввести новые вещества, не вводя их.

Первоначально нужно использовать ресурсы оперативной зоны. Для этого, прежде всего, нужно описать все вещества внутри оперативной зоны.

В простейшем случае шаг 4.3 состоит в переходе от двух моновеществ к неоднородному бивеществу.

Может возникнуть вопрос: возможен ли переход от моновещества к однородному бивеществу или поливеществу? Аналогичный переход от системы к однородной бисистеме или полисистеме применяется очень широко (см. закон перехода системы в надсистему и стандарт 3.1.1). Но в этом стандарте речь идет об объединении систем, а на шаге 4.3 рассматривается объединение веществ. При объединении двух одинаковых систем возникает новая система. А при объединении двух «кусков» вещества происходит простое увеличение количества.

Один из механизмов образования новой системы при объединении одинаковых систем состоит в том, что в объединенной системе сохраняются границы между объединившимися системами. Так, если моно-система — лист, то полисистема — блокнот, а не один очень толстый лист. Но сохранение границ требует введения второго (граничного) вещества (пусть это будет даже пустота).

Отсюда шаг 4.4 — создание неоднородной квазиполисистемы, в которой роль второго — граничного вещества — играет пустота. Правда, пустота — необычный партнер. При смешивании вещества и пустоты границы не всегда видны. Но новое качество появляется, а именно это и нужно.

Шаг 4.4. Замена веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.

Пустота — исключительно важный вещественный ресурс. Она всегда имеется в неограниченном количестве, предельно дешева, легко смешивается с имеющимися веществами, образуя, например, полые и пористые структуры, пену, пузырьки и т. д.

Пустота — это не обязательно вакуум. Если вещество твердое, пустота в нем может быть заполнена жидкостью или газом. Если вещество жидкое, пустота может быть газовым пузырьком. Для вещественных структур определенного уровня пустотой являются структуры нижних уровней, которые будут описаны на следующем шаге. Так, для кристаллической решетки пустотой являются отдельные молекулы, для молекул — отдельные атомы и т. д.

Под «пустотой» можно понимать и вкрапление веществ меньшей плотности в вещества с большей плотностью.

Шаг 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных (или применение смеси этих производных веществ с «пустотой»).

Этот шаг должен развить идею, полученную на шаге 4.3.

Производные ресурсные вещества получают, например, изменением агрегатного состояния имеющихся ресурсных веществ или их разложением на составляющие.

Если, например, ресурсное вещество — жидкость, к производным относятся лед и пар. Производными считаются и продукты разложения ресурсных веществ. Так, для воды производными будут водород и кислород. Для многокомпонентных веществ производные — их компоненты. Производными являются также вещества, образующиеся при разложении или сгорании ресурсного вещества.

Кроме того, могут быть и другие способы изменения веществ, например облучение веществ (в частности радиоактивным веществом), изменение его структуры (графит и алмаз) и т. д.

Правило 8 . Если для решения задачи нужны частицы вещества (например, ионы), а непосредственное их получение невозможно по условиям задачи, требуемые частицы надо получить разрушением вещества более высокого структурного уровня (например, молекул).

Суть правила: новое вещество можно получить обходным путем, разрушением более крупных структур ресурсных веществ или таких веществ, которые могут быть введены в систему.

Правило 9 . Если для решения задачи нужны частицы вещества (например, молекулы) и невозможно получить их непосредственно или по правилу 8, требуемые частицы надо получать достройкой или объединением частиц более низкого структурного уровня (например, ионов).

Суть правила: достройка менее крупных структур.

Правило 10 . При применении правила 8 простейший путь — разрушение ближайшего вышестоящего «целого» или «избыточного» (отрицательные ионы) уровня, а при применении правила 9 простейший путь — достройка ближайшего нижестоящего «нецелого» уровня.

Суть правила 10: разрушать выгоднее целые частицы (молекулы, атомы), поскольку нецелые частицы (положительные ионы) уже частично разрушены и сопротивляются дальнейшему разрушению; достраивать, наоборот, выгоднее нецелые частицы, стремящиеся к восстановлению.

Правила 8‒10: указывают эффективные пути получения производных ресурсных веществ из «недр» уже имеющихся или легко вводимых веществ. Правила подсказывают физический эффект, необходимый в том или ином конкретном случае.

Вещество представляет собой многоуровневую иерархическую систему. С достаточной для практических целей точностью иерархию уровней можно представить так:

— минимальное обработанное вещество (например, проволока);

— «сверхмолекулы»: кристаллические решетки, полимеры, ассоциации молекул;

— сложные молекулы;

— молекулы;

— части молекул, группы атомов;

— атомы;

— части атомов;

— элементарные частицы;

— поля.

Шаг 4.6. Использование ресурсных полей и их сочетаний.

Прежде всего, нужно описать ресурсные поля.

Если использование ресурсных веществ (имеющихся и производных) недопустимо по условиям задачи, надо использовать ресурсные поля. Например, электроны — подвижные (ток) или неподвижные. Электроны — «вещество», которое всегда есть в имеющемся объекте. К тому же, электроны — вещество в сочетании с полем, что обеспечивает высокую управляемость.

Шаг 4.7. Поле и отзывчивое вещество.

На шаге 2.3 рассмотрены уже имеющиеся ВПР. Шаги 4.3‒4.5 относятся к ВПР, производным от имеющихся. Шаг 4.6 — частичный отход от имеющихся и производных ВПР: вводят «посторонние» поля. Шаг 4.7 — еще одно отступление: вводят «посторонние» вещества и поля. Например, «магнитное поле — ферровещество», «ультрафиолет — люминофор», «тепловое поле — металл с памятью формы» и т. д.

Решение мини-задачи тем идеальнее, чем меньше затраты ВПР. Однако не каждая задача решается при малом расходе ВПР. Иногда приходится отступать, вводя «посторонние» вещества и поля. Делать это надо только при действительной необходимости, если никак нельзя обойтись наличным ВПР.

Задача 1. Газопровод (продолжение)

Ресурсы системы были выявлены в части 2.

Для дальнейшего решения задачи следует рассматривать ресурсы пространства — ОЗ (зона вокруг отверстия или узкая зона, где возникает огонь), и ОВ — время появления огня.

Применение других ресурсов в данной задаче демонстрироваться не будет.