На главнуюНаписать намenglish version
Прогнозные карты развития
Николай Шпаковский, Елена Новицкая, Петр Чуксин

15 сентября 2002
Методика составления прогноза для технических систем на основе «дерева преобразований» в сочетании с функциональным подходом. Полезна для обхода патентов и проектирования новых продуктов.

Чтобы создать перспективный продукт, нужно с максимально возможной точностью спрогнозировать ситуацию в будущем для аналогичных технических систем.

Как делается прогноз развития технической системы? Обычно прогноз выполняют методом экстраполяции. Изучают развитие технической системы в прошлом, определяют ее место на S-образной кривой развития. Затем, с учетом тенденций развития технической системы и улучшаемых параметров, делают заключение о вероятном варианте ее развития. Этой информации обычно недостаточно, и получить полноценный прогноз таким методом затруднительно.

 

Можно провести аналогию с разведкой полезных ископаемых. Если мы ищем некий полезный минерал и ранее уже находили его в горах, то это совсем не значит, что мы найдем его под любой горой. Для результативного поиска нужно составить подробную карту исследуемого района, отметив на ней все особенности рельефа, сложения земной коры, определить и нанести на карту магнитные поля, отметить особенности климата, расспросить, куда чаще бьют молнии во время грозы, и посмотреть, какие там растут растения. А затем по полученной карте проанализировать все известные нам признаки залегания данного минерала и их совокупности. После этого можно дать заключение: весьма вероятно залегание минерала на этом участке и маловероятно на том. Основной документ для подобного прогноза это карта района поисков с максимально полной информацией.

Прогнозирование развития технической системы имеет много общего с этой ситуацией. Задача облегчится, если мы будем иметь развернутую информацию в виде таблицы или карты, на которой показаны все основные варианты выполнения данной технической системы, реализованные и нереализованные. Тогда, зная современное состояние технической системы, зная, какие эксплуатационные параметры технической системы уже достигли своего предела, а какие еще можно и нужно повышать (производительность, скорость, точность выполняемой операции и т.п.), мы можем с большой степенью достоверности выбрать варианты технической системы, которые появятся в будущем, т.е. предсказать ее развитие.
Как создать такую карту?

Любая техническая система имеет свою главную полезную функцию. В тоже время, любую техническую систему можно представить как набор простейших, элементарных функций, выполняемых взаимосвязано и в определенной последовательности. Если бы мы могли исчислить все возможные способы выполнения этих функций, то мы могли бы создать исчерпывающую модель технического мира и получить таким образом материал для составления прогнозных карт. Простейшая, элементарная функция это производная некоего законченного полезного для пользователя действия, не поддающаяся дальнейшему разделению на качественно отличающиеся функции. Примеры таких функций: «разрезать объект», «перемещать объект», «облучать объект», «охлаждать объект» и т.п.
Чтобы описать все возможные способы выполнения элементарной функции, ее нужно представить в виде элементарного действия в оперативной зоне. Для выполнения действия нужен инструмент (объект, выполняющий действие) и изделие (этому действию подвергающееся). Кроме того, можно учитывать и окружающую среду.

К примеру, выполнение функции «очищать поверхность объекта» представлено на рисунке. Оно включает 3 элемента:

  1. Инструмент, совершающий основное рабочее движение (скребок).
  2. Изделие (очищаемая поверхность).
  3. Окружающая среда

 

 

Затем необходимо описать все возможные преобразования каждого из элементов в оперативной зоне. Простейший, всем известный «преобразователь», морфологический ящик. Применение его в ТРИЗ весьма ограничено, поскольку он дает огромное количество вариантов, не выделяя релевантные решения. Еще один недостаток морфологического ящика состоит в том, что при его построении признаки исследуемого элемента или системы располагаются по его осям случайным образом. Это приводит к получению на выходе субъективной и неполной выборки вариантов преобразований. В нашем случае огромное количество получаемых вариантов скорее не помеха, а преимущество, поскольку нам нужно закрыть все возможное поле преобразований элемента.
Б. Голдовский [1] предлагает следующее.
Чтобы в получаемой карте не оказалось «белых пятен», нужно использовать некий объективный ориентир. Для технического мира это тенденции развития Технических Систем. Мы можем расположить по осям морфологической структуры не случайный набор признаков, а варианты преобразования данного элемента, выполненные согласно тенденциям развития. Поскольку количество линий больше трех, то можно говорить о многомерном морфологическом ящике или о дереве преобразований элемента.
Таким образом, мы получаем структурированный список возможных преобразований выбранного элемента.


 

Для получения всех возможных вариантов выполнения элементарной сцены для данной функции необходимо поочередно выбрать устраивающий нас вариант инструмента, вариант изделия и окружающей среды, в которой происходит действие. Преобразования для одного элемента можно комбинировать. Выбранные преобразованные элементы объединяются, демонстрируя один из возможных вариантов выполнения функции.

 

Продемонстрируем методику, построив фрагмент дерева преобразований для функции «Очищать поверхность объекта»:
Отправной точкой служит наиболее простой с точки зрения тенденций развития ТС вариант один монолитный жесткий объект с плоскими поверхностями и не имеющий внутренней структуры, жесткий скребок.
По вертикальной оси откладывается линия развития скребка, построенная согласно тенденции «Дробление объектов». Это ствол будущего дерева. По вертикальной оси монолитный скребок разделяется на несколько более узких лезвий, превращается в щетку, струю песка, липкого вещества, жидкости, пены, газа, плазмы. Затем дробится до полевого уровня и далее до вакуума.
Затем от каждого варианта «раздробленного» скребка откладываются горизонтальные боковые ветки-линии, характеризующие развитие именно этого варианта скребка. Количество и состав этих линий определяется ресурсами. Например, для скребка важными ресурсами являются его режущая кромка и передняя поверхность. Поэтому, в состав линий развития скребка целесообразно ввести линии «Геометрическая эволюция линейных конструкций» и «Дробление поверхности».

Варианты преобразований:
Монолитный скребок:

- введение в скребок нового вещества;
– моно-би-поли два, а затем несколько скребков, следующих друг за другом;
– динамизация введением гибких связей до гибкого скребка и многошарнирного цепного или ленточного «очистителя»;
– динамизация введением дополнительного действия вибрация, ультразвук, и т.п.;
– согласование действия резонансные явления;
– активизация повышением скорости и силы прижима скребка, изменения его температуры и других целесообразных параметров;
– геометрическая эволюция формы лезвия скребка, например выполнение лезвия волнистым;
– геометрическая эволюция передней поверхности скребка выполнение ее вогнутой в одном, а затем в двух направлениях для сбора загрязнений;
– дробление передней поверхности скребка, формирование направляющих выступов и шероховатостей;
– дробление объема скребка, например введение пустоты с подачей жидкости или воздуха в окололезвийное пространство.

Скребок, раздробленный до состояния «жидкость»:
– введение в струю жидкости новых и модифицированных веществ абразивных частиц, кусочков льда, пузырьков газа или пара, химически активных веществ и т.п;
– моно-би-поли две струи жидкости, несколько струй, многоструйная структура;
– динамизация усложнение траектории движения струи жидкости, генерация пульсаций и ультразвука, вращение жидкости в струе;
– согласование действия резонансные явления;
– активизация повышением скорости, изменение температуры жидкости, фокусировка и расфокусировка струи;
– геометрическая эволюция поверхности струи жидкости выполнение ее плоской, вогнутой или выпуклой, а также в виде полого цилиндра;
– эволюция формы пятна контакта как переход от точки к линиям различной кривизны дробление объема струи, переход к распылению струи и генерации тумана.

     

При этом часто возникает новый, неожиданный эффект. Например, если выбрать в качестве инструмента для очистки поверхности параллельный ей поток воздуха, очищающий эффект будет незначительным. Но если обдувать таким потоком изогнутую как часть цилиндра поверхность, то на ее выпуклой стороне возникнет аэродинамическая сила, аналогичная возникающей на крыле самолета. Отделение загрязнений резко улучшится.

 

Количество таких сцен очень велико и может выражается числом в 9-ой степени.
На первый взгляд, ориентироваться в таком массиве информации очень трудно. Однако, при реальном выполнении прогноза количество вариантов резко сокращается.
В этом случае нас интересуют преобразования элемента, направленные на улучшение требуемого эксплуатационного параметра. Следовательно, мы акцентируем внимание только на некоторых тенденциях. Благодаря такому подходу количество рассматриваемых вариантов резко уменьшается. Кроме того, можно ограничить количество вариантов, наложив дополнительный фильтр в виде вещественно-полевых ресурсов, присутствующих в данной изобретательской ситуации. В этом случае при прогнозе учитываются в первую очередь те варианты, в которых присутствуют ресурсы, доступные к использованию в прогнозируемой Технической Системе. При таком подходе мы получаем сравнительно небольшое количество сгруппированной по линиям развития информации, позволяющей выполнить более точный прогноз.

Кроме применения непосредственно при прогнозе развития, такая прогнозная карта исключительно удобна при обходе патентов и создании «патентного зонтика». 

Литература:

1. Голдовский Б.И. ТРИЗ в быстроменяющемся мире. О разных подходах к предмету ТРИЗ. Журнал ТРИЗ т.3, N 3.1.92 (с.6)

Вторая формула ТРИЗ / Семинар по обмену опытом (ТРИЗ коллоквиум №2) / Семинар по обмену опытом (ТРИЗ коллоквиум №1) / Эволюция технологий обработки почвы / Нари, нари, генари... / ТРИЗ и Six Sigma – друзья или соперники?  / Использование метода ФСА+ТРИЗ для совершенствования очесывающего зерноуборочного устройства / Беда в Мексиканском заливе (продолжение) / Беда в Мексиканском заливе / Этажи ТРИЗ / Алгоритм работы с изобретательскими проектами / История Галльской жатки  / Эмоциональная Toyota  / Безразмерные кроссовки / Переход на микроуровень одна из основных тенденций развития дисплея  / Преобразование структурно подобных элементов технических систем  / «Медный Всадник»  / ТРИЗ-приемы для арт-композиции / Человек и Техническая Система (часть II)
Идеи и решения / Инструменты и методы / Решённые задачи / Старые и новые байки / Эволюция
Алгоритмы решения задач / Деревья эволюции / Идеальный конечный результат / Приемы Альтшуллера / Противоречие / Ресурсы / Физические эффекты / ...
Автомобили / Безопасность / Дисплеи / Материалы с особыми свойствами / Медицина / Приятные мелочи / Юзабилити / ...
Обзорный семинар по ТРИЗ / Семинар «Прогнозирование как метод управления бизнесом» / Семинар «Технология обхода патентов»

Copyright © 2002-2019 «Генератор»
Авторы сайта Н.Шпаковский, Е.Новицкая