Основные правила преобразования и развития систем

Первое правило состоит в повышении эффективности и управляемости вепольных систем, что невепольные системы (один элемент - вещество или поле) и неполные вепольные системы (два элемента - поле и вещество, два вещества) необходимо - для повышения эффективности и управляемости - достраивать до полного веполя (три элемента - два вещества и поле).

Вспомним Задачу о разделении щеп коры и дерева Оказывается, в электрическом поле частицы коры заряжаются отрицательно, а частицы древесины - положительно. Это позволяет построить сепаратор, обеспечивающий надежное разделение щепок.

Дана смесь двух веществ, эти вещества сами не хотят разделяться. Решение состоит в достройке веполя, причем вместо В₂ надо взять комплекс (В₂ В₃).

П

B₁ ~~~~~~~~® B₂ Þ B₁ « (B₂B₃)

Возможность строить «комплексные» веполи намного расширяет область применения правила о достройке веполя.

Правило достройки веполя непосредственно вытекает из самого определения понятия «веполь»: минимально полная техническая система заведомо эффективнее неполной системы, поэтому данные в задачах невепольные и неполные вепольные системы надо достраивать до полных веполей.

Второе правило связано с развитием веполей: с увеличением степени дисперсности вещества (инструмента) эффективность веполя повышается чем меньше частицы, тем более гибким может быть управление инструментом. Очевидно также, что выгоднее менять инструмент (это зависит от нас), а не изделие (зачастую являющееся природным объектом, которое изменять невозможно).

Для очистки горячих газов от немагнитной пыли применяют фильтры, представляющие собой пакет, образованный многими слоями металлической ткани. Эти фильтры удовлетворительно задерживают пыль, но именно поэтому их потом трудно очищать. Приходится часто отключать фильтр и подолгу продувать его в обратном направлении, чтобы выбить пыль. Как быть? Задача была решена так: в качестве фильтра стали использовать ферромагнитный порошок, помещенный между полюсами магнита и образующий пористую структуру. Отключая и включая магнитное поле, можно эффективно управлять фильтром. Поры фильтра могут быть маленькими (когда ловят пыль) и большими (когда идет очистка фильтра). В условиях этой задачи уже описана вепольная система: есть В₁ (пыль), есть В₂ (пакет ткани), есть П (механическое поле сил, создаваемых потоком воздуха). Решение состоит в том, что:

- В₂ раздробили в ферромагнитный порошок В_ф;

- действие поля П направили не на В₁ (изделие), а на В_ф (инструмент);

- само поле стало не механическим (П_мех.) а магнитным (П_м).

Это можно записать так:

Пмех Пм B1 ~~~~~~~~® B2 Þ B1 Bф

Сильное решение получено благодаря тому, что реализовано увеличение степени дисперсности В₂ (инструмента);

В некоторых изобретательских задачах требуется устранить вредное взаимодействие двух объектов. В таких случаях надо использовать правило разрушения веполей. Запишем формулу веполя в общем виде:

П B1 ¾¾¾ B2

Разломать этот «треугольник» можно различными путями: удалить один из элементов, «оборвать» связи, заменить поле третьим веществом и т. д. Анализ большого числа задач на разрушение веполя показал, что самым эффективным решением оказывается введение третьего вещества, являющегося видоизменением одного из двух имеющихся.

Первая система стандартов была составлена в 1979 г., состояла из трех классов и включала 29 стандартов. Систематизация велась с позиций вепольного анализа. В последующие годы, по мере интенсивного изучения законов развития технических систем, появлялись новые стандарты, корректировалась их структура. В настоящее время 77 стандартов разделены на 5 классов*.

Класс 1. Построение и разрушение вепольных систем.

Класс 2. Развитие вепольных систем.

Класс 3. Переход к надсистеме и на микроуровень.

Класс 4. Обнаружение и измерение систем.

Класс 5. Применение стандартов.

Во многих случаях возможно решить изобретательскую задачу без фундаментального анализа физических противоречий и вепольного анализа, просто путем использования имеющихся стандартных решений. Имеется 10 таких стандартных решений, называемые стандартами, чье решение должно быть рассмотрено перед любым дальнейшим передовым способом решения задачи.

СТАНДАРТ 1.

Если трудно найти объект при рассмотрении и если к нему можно добавить дополнительные элементы, тогда задача может быть решена путем добавления легко различаемых элементов к этому объекту, таким образом производя поле или воздействуя на объектную среду.

СТАНДАРТ 2.

Если должна быть определена разница между данным объектом и стандартным объектом, то задача может быть решена путем сравнения оптической проекции данного объекта со стандартным объектом или его оптической проекцией. Оптическая проекция данного объекта должна быть другого цвета по отношению к стандартному объекту или его оптической проекции.

СТАНДАРТ 3.

Если два движущихся вещества должны соприкасаться и если этот контакт производит нежелательные эффекты, то проблема может быть решена путем добавления третьего вещества, отличающегося от одного из основных веществ.

СТАНДАРТ 4.

Если движение какого-то объекта должно быть направленным, то тогда к нему необходимо добавить ферромагнитное вещество и использовать магнитное поле.

СТАНДАРТ 5.

Если технические параметры данной ТС не могут быть улучшены, тогда эта система должна стать компонентом надсистемы.

СТАНДАРТ 6.

Если трудно управлять хрупким или непрочным объектом, тогда во время манипуляции объект должен быть связан с веществом, которое должно усилить его и которое позднее может быть удалено с использованием растворения, испарения и т.д.

СТАНДАРТ 7.

Если должны быть выполнены две противоположные операции, то каждая операция должна выполняться периодически и координироваться с другой операцией.

СТАНДАРТ 8.

Если невозможно прямо измерить изменения в данной механической системе, то можно использовать колебания и их частоту для определения изменений в этой системе косвенно.

СТАНДАРТ 9.

Если технические параметры данной ТС не могут быть улучшены, тогда необходимо выполнить переход с макро- на микро-уровень: система или ее компонент заменяются веществом, которое под воздействием поля, может выполнить требуемую функцию.

СТАНДАРТ 10.

Если вещество должно быть добавлено к данной системе, но это не возможно по причине скованности задачи, тогда можно использовать следующие способы:

1. Используем поле вместо вещества.

2. Вместо внутренней добавки используем внешнюю.

3. Вводим небольшое количество вещества.

4. Вводим это вещество только на ограниченный период времени.

5. Используем как вещество, необходимое для добавления, часть

существующего вещества, но в различной форме.

6. Вместо системы используем ее модель, к которой это вещество

можно добавить.

7. Добавляем вещество как часть химического продукта, из которо-

го оно может быть высвобождено в указанное время.

Все эти стандарты чрезвычайно мощны и их прямое использование

обычно возможно в случае наличия инженерной проблемы низкого уровня.

Для задач более высокого уровня Стандарты должны быть использованы в

соответствии с процедурой АРИЗ, описанной ниже.