Карточка №1112 «Человек в мире автоматов»

 

ИСТОЧНИК:

*Иванов И. Человек среди автоматов. – М.: Знание, 1989. – С.70.

 

СИТУАЦИЯ:

В карточке №765 «Не попади под пресс» описана система, автоматически отключающая прессовое оборудование при попадании в опасную зону руки оператора. Продолжим эту тему.

 

«…Все прессы оборудованы теперь фотоэлементами, которые выключают машину, как только рука оператора оказывается слишком близко от штампа и пересекает световой луч. Но фотоэлемент не способен отличить руку от другого предмета, да и запретная зона нередко имеет чересчур сложную конфигурацию…». 

Как быть?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Система контроля опасной зоны должна реагировать на появление объекта (руки), чтобы исключить несчастный случай, и не должна реагировать на появление объекта (заготовки, детали, элементов оснастки), чтобы не вызывать ложных остановок.

 

РЕШЕНИЕ:

Цитата из книги-источника: «…на помощь приходит иной принцип, использованный известным изобретателем Л.С.Терменом в электромузыкальных инструментах. Когда рука (только рука!) рабочего приближается к штампу или к резцу, изменяется настройка колебательного контура высокочастотного генератора, и электрический сигнал останавливает машину».

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Физический эффект

*Стандарт 2.2.1. Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена заменой неуправляемого (или плохо управляемого) рабочего поля управляемым (хорошо управляемым)…

 

КОММЕНТАРИЙ:

Терменвокс представляет собой электронный музыкальный инструмент, в котором звуки генерируются двумя высокочастотными электронными колебательными контурами. Один из контуров имеет постоянную частоту, второй — изменяется под воздействием ёмкости, обусловленной положением руки музыканта относительно антенны. При приближении руки ёмкость увеличивается, что приводит к изменению частоты второго контура и, соответственно, к разнице в частотах двух контуров. Эта разница выделяется и преобразуется в звуковой сигнал, управляемый положением руки, что позволяет изменять высоту и тембр звука без прикосновения к инструменту.

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1098 «Идеальный пирометр»

 

ИСТОЧНИК:

*Форд Г. Моя жизнь, мои достижения. – М.: Издательство АСТ, 2020. – С. 152.

 

СИТУАЦИЯ:

«Наш старый руководитель закалки был, в полном смысле слова, мастер своего дела. Он должен был устанавливать градусы накаливания. Ему случалось угадывать, случалось и не угадывать. Это было истинным чудом, что ему так часто везло. Процесс накаливания при закалке стали – весьма важная вещь: все зависит от того, достигнута ли настоящая температура. Примитивные методы здесь не годятся. Необходим точный расчет». Как быть?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Пирометр должен быть, чтобы измерить температуру закалки металла, и пирометра быть не должно, чтобы сохранить идеальность системы.

 

РЕШЕНИЕ:

«Мы ввели систему, при которой человек у доменной печи не имеет дела с температурой. Он вовсе не видит пирометра – прибора, измеряющего жар. Цветные огни служат ему сигналом».

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Стандарт 4.2. Синтез измерительных систем

В синтезе измерительных систем проявляется тактика, типичная для синтеза «изменительных» систем: любым путем достроить веполь, вводя недостающие вещества или поля. Отличается синтез измерительных веполей тем, что структура веполя должна обеспечить получение поля на выходе. В данном случае используется электромагнитное поле (изменение цвета огней), легко воспринимаемое наблюдателем.

 

КОММЕНТАРИЙ:

Центральное положение стандартов на измерение и обнаружение в системах гласит: «Если дана задача на обнаружение или измерение, целесообразно так изменить систему, чтобы вообще отпала необходимость в решении этой задачи».

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1082 «Задача с отблеском меди»

 

ИСТОЧНИК:

*Певзнер­ Л.­­Х., Рыбникова Т.А. Азбука изобретательства.— Екатеринбург: Сред-Урал, кн. изд-во, 1992. — С. 99.

 

СИТУАЦИЯ:

Известна технология рафинирования меди, при которой этот металл очищают электролитическим методом, растворяя аноды из черновой меди в электролите и осаждая чистую медь на катодах. Для равномерного процесса и снижения производственных потерь важны точность изготовления и однородность анодов.

 

Черновая медь — это промежуточный продукт металлургического производства меди, содержащий около 98–99% меди и значительные примеси (например, серебро, золото, железо, цинк, сурьму и др.). Она получается после плавки и конвертирования медной руды или содержащего медь концентрата. Черновая медь не является чистым металлом и требует дальнейшей очистки (рафинирования), чтобы получить высокочистую промышленную медь (обычно 99,99% чистоты), пригодную для использования в электротехнике и других областях.

 

Как происходит рафинирование? В ванну одновременно устанавливают 24 анода, но из-за невысокой точности их изготовления (±4 мм по толщине) в конце процесса часть анодных пластин полностью растворяется, а часть остается значительной по толщине. Это приводит к дополнительным затратам, так как остатки анодов отправляют на переплав.

 

Для уменьшения потерь было бы желательно повысить точность изготовления анодов до ±1 мм, что снизило бы затраты. Но практически осуществить такое решение сложно и дорого. Как быть?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Точность изготовления анодов должна быть высокой, чтобы они мало отличались друг от друга по толщине, и точность изготовления анодов не должна быть высокой, чтобы не удорожать технологию их изготовления.

 

РЕШЕНИЕ:

Специалисты нашли гораздо более простое и легко осуществимое решение — рассортировать аноды по толщине и помещать в одну ванну однотипные пластины. Это улучшило равномерность электролиза и уменьшило потери сырья до приемлемого минимума.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип объединения:

а) Соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты.

 

КОММЕНТАРИЙ:

Довольно часто точность изготовления сопряженных изделий может быть обеспечена не увеличением чистоты обработки, а переходом в надсистему – за счет селективного отбора элементов и сортировки их по однородным группам.

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1058 «Самокат для слитка»

ИСТОЧНИК:

*Юный техник. – 1985. - № 6. – С. 20.

 

СИТУАЦИЯ:

Металлургам издавна приходилось перевозить раскаленные металлические слитки с одного места на другое. Процедура эта весьма трудозатратная. При этом слиток всегда выполняет пассивную функцию, – роль «пассажира». Изобретатели задумались: вот если бы металл был способен перевозить себя сам… Реально ли это?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Энергия для перевозки слитков должна быть, чтобы можно было перемещать изделия, и такой энергии быть не должно, чтобы сохранить идеальность системы.

 

РЕШЕНИЕ:

Питерский изобретатель Ю.Д. Тарасов в свое время сконструировал подобие транспортного средства для перевозки раскаленных слитков металла. Необычная тележка чем-то напоминает одновременно электромобиль и самокат. Тепло остывающего слитка запускает установленный на тележке термоэлектрический генератор. Колеса начинают вращаться. Слиток фактически перевозит себя сам.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип самообслуживания:

а) объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции

б) использовать отходы (энергии, вещества)

 

КОММЕНТАРИЙ:

Изобретение позволило использовать тепловую энергию, которая до этого пропадала зря.

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1054 «Образ для абразива»

ИСТОЧНИК:

*Авторское свидетельство ЧССР 203675

 

СИТУАЦИЯ:

Для очистки деталей и их шлифовки широко применяется абразивная обработка поверхностей. Ее основной недостаток состоит в загрязнении среды: крошки абразива летают в воздухе, осаждаются где попало. Как быть?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Абразив должен быть, чтобы обработать поверхность, и абразива быть не должно, чтобы он не загрязнял среду

 

РЕШЕНИЕ:

Чехословацкий инженер Иржи Алекс предложил использовать в качестве абразива растворимые вещества. Например, обрабатывать пластмассы предлагается кристаллами поваренной соли. Подходят для этой цели и некоторые органические кислоты, растворимые в воде или иных безвредных растворителях.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Разделение противоречивых свойств во времени

*Принцип отброса или регенерации частей:

а) выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т.д.) или видоизменена

 

КОММЕНТАРИЙ:

Ведутся исследования по созданию других синтетических абразивных материалов такого вида. Главное требование к абразиву – быть тугоплавким, поскольку от сильного трения частицы очень сильно нагреваются.

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1044 «Винтики и шпунтики»

ИСТОЧНИК:

*Юный техник. – 1984. – №4. – С. 2-3.

 

СИТУАЦИЯ:

Сборочный цех часового завода времен СССР, где изготовляют механические часы. Молодая сборщица выполняет рутинную операцию: требуется взять винтик и ввернуть его в резьбовое отверстие на стальной пластине, где монтируется вся начинка часов. Сложность в том, что винтик очень мал: длина всего миллиметр, а диаметр в два раза меньше. Его и взять-то со сборочного стола неискушенному человеку можно только после нескольких попыток. А как быстро и точно завернуть такой винт? Использовать магнит нельзя – это нарушит работу часового механизма.

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

«Держалка» для винтика должна быть, чтобы можно было без труда его завернуть, и такой «держалки» быть не должно, чтобы не усложнять систему.

 

РЕШЕНИЕ:

На кончике отвертки у сборщицы – капелька масла, к которой легкий винтик хорошо и надежно прилипает. Теперь его можно пристроить к отверстию и несколькими движениями завернуть.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип «посредника»:

а) использовать промежуточный объект – переносящий или передающий действие

б) на время присоединить к объекту другой (легкоудалимый) объект

 

КОММЕНТАРИЙ:

Без масла при сборке часов все равно не обойтись – так винт легче идет по резьбе.

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1039 «Дело было не в зазоре»

ИСТОЧНИК:

*Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара. – Петрозаводск: Карелия, 1980. – С. 99-101.

СИТУАЦИЯ:

Любой вид электрохимической обработки сводится к анодному растворению. Ток пропускают через электролит, при этом металл заготовки, подключенный к положительному полюсу, переводится в ионное состояние и растворяется в электролите. Там, где и будущей детали должна быть выпуклость, у инструмента делают впадину, и наоборот. Там, где растворение между электродами минимальное, проходит максимальный по силе ток. Здесь анод растворяется быстрее всего. В итоге заготовка принимает форму, противоположную по форме инструменту.

Но возникает проблема. Если зазор будет слишком большим, то разница в расстояниях между выпуклыми и вогнутыми точками инструмента сглаживается, рельеф на обрабатываемой поверхности становится размытым, мелкие детали на нем не воспроизводятся. Если же зазор уменьшить, этот недостаток исчезает, но появляется новый: становится трудно прокачивать электролит между инструментом и заготовкой. Зазор между электродами забивается шлаком, процесс прекращается. Налицо явное техническое противоречие. Как его устранить?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Зазор должен быть большим, чтобы между заготовкой и инструментом можно было легко прокачивать электролит, и зазор должен быть малым, чтобы избежать искажений в форме детали.

РЕШЕНИЕ:

По правилам алгоритма решения изобретательских задач необходимо выбрать то состояние инструмента, при котором гарантируется максимальная производительность производственного процесса. Зазор между заготовкой и инструментом все время остается большим. Инструмент делается с искаженным изображением: при этом искажение инструмента компенсирует искажение, создаваемое большим расстоянием между инструментом и изделием. Фактически одно искажение поглощает другое, готовое изделие получается без искажений.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип местного качества:

в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.

КОММЕНТАРИЙ:

Решавший эту задачу изобретатель поначалу пошел иным путем. Он попробовал сделать зазор переменным – то большим, то малым. Это позволило разнести прокачку электролита и обработку деталей во времени. Но машиностроители упорно не хотели внедрять запатентованный способ. Это не удивляет, ведь при таком подходе противоречие полностью не было устранено, эффективность системы оказалась недостаточной.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1038 «Режем ровно»

ИСТОЧНИК:

*Юный техник. – 1983. – № 12. – С. 24.

 

СИТУАЦИЯ:

При обычной резке каучука, асбеста, целлюлозы и текстиля и подобных материалов образуются заусенцы, которые потом необходимо удалять. Можно ли использовать способ резки, лишенный такого недостатка?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Режущий инструмент должен быть, чтобы обработать им изделие, и такого инструмента быть не должно, чтобы он не давал заусенцев.

 

РЕШЕНИЕ:

Австрийские инженеры придумали станок, где в качестве рабочего инструмента используется… вода. Тончайшая струя жидкости (ее диаметр не превышает 0.2 мм) подается к изделию со скоростью, вдвое превышающей скорость звука. Рез при этом имеет совершенно ровную поверхность.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип «Использование пневмо- и гидроконструкций»:

а) вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие

 

КОММЕНТАРИЙ:

А вот металл и стекло такой обработке, увы не подлежат.

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1033 «Производство стекла в деталях»

ИСТОЧНИК:

*Видео «Производство стекла в деталях»

 

СИТУАЦИЯ:

Производство оконного стекла содержит немало хитростей. Вот отлитое стекло в виде трехсотметровой ленты ползет по роликовому конвейеру. Теперь эту ленту необходимо нарезать на листы. При этом требуется соблюсти необходимые пропорции: отдельные фрагменты стекла должны быть нарезаны точно под прямым углом. Возникает противоречие: если резать неподвижную ленту, нет необходимости двигать нож вместе с лентой, но тогда процесс становится очень медленным. Если резать ленту в движении, то нож придется двигать по ходу движения вместе с лентой со скоростью, пропорциональной скорости перемещения стекла. А это сделать сложно. Как быть?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Стекло должно быть неподвижным относительно ножа, чтобы получить ровный рез под прямым углом, и стекло должно двигаться по конвейеру, чтобы процесс производства был более производительным.

 

РЕШЕНИЕ:

Нож для резки стеклянной ленты размещают под определенным углом. Это позволяет делать косой рез на движущейся ленте. В результате получаем правильные 90 градусов.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Закон согласования ритмики

*Принцип динамичности:

а) характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы

 

КОММЕНТАРИЙ:

Противоречие устранено согласованием ритмики элементов системы. В итоге стекло одновременно находится в движении (относительно конвейера) и неподвижно (относительно ножа).

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №1009 «Магнит для инструмента»

ИСТОЧНИК:

*Юный техник. – 1984. – №4. – С. 37.

 

СИТУАЦИЯ:

Инженеры, которые работают над изготовлением металлических инструментов (свёрл, метчиков и т.д.), особое внимание уделяют повышению прочности и механических свойств изделий. С этой целью на сталь и сплавы наносят износостойкие и антифрикционные покрытия, используют гальванические, химические, термомеханические и другие специальные методы. А можно ли повысить стойкость инструмента, используя прямым образом стандарты на решение изобретательских задач?

 

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Специальный метод обработки металла должен быть, чтобы упрочнить инструмент, и такого метода быть не должно, чтобы не усложнять систему.

 

РЕШЕНИЕ:

Исследованиями установлено, что металлический инструмент, побывавший в сильном магнитном поле, увеличивает свои полезные механические свойства примерно в полтора раза. Глубокое и точное физическое объяснение такому явлению еще предстоит сделать, но это нисколько не мешает использовать эффект от намагничивания для повышения эффективности инструмента.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Стандарт 2.4.1. Если дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена путем использования ферромагнитного вещества и магнитного поля

 

КОММЕНТАРИЙ:

Первые установки для намагничивания свёрл и метчиков были разработаны в СССР на Харьковском электромеханическом заводе.

 

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности

Карточка №990 «Подарок японскому токарю»

ИСТОЧНИК:

*Юный техник. – 1981. – №5. – С. 34.

СИТУАЦИЯ:

Коробка скоростей – часть привода шпинделя токарного станка, предназначенная для передачи движения от электродвигателя. Другое назначение этой системы – изменение частоты вращения шпинделя. В традиционном токарном станке предусмотрена довольно сложная система передач, состоящая из многочисленных зубчатых колес, валов и электромагнитных муфт. Такая схема ведет к появлению множества слабых мест – ведь чем больше элементов в конструкции, тем больше вероятность выхода их из строя. Как повысить простоту и надежность данной технической системы?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Устройство для передачи вращательного движения должно быть, чтобы шпиндель вращался, и такой системы быть не должно, чтобы сохранить идеальность системы.

РЕШЕНИЕ:

Японские конструкторы вовсе убрали коробку передач из схемы нового токарного станка. Привод здесь осуществляется непосредственно двигателем особой конструкции, ротор которого используется в качестве шпинделя. Из сообщения нельзя понять, как осуществляется в такой системе перемена скорости вращения вала.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Закон повышения степени идеальности технических систем

*Функционально-идеальное моделирование (свёртывание)

КОММЕНТАРИЙ:

Свертывание технических объектов является действенным способом повышения идеальности технических систем. Подход состоит в создании системы с минимальным числом элементов при сохранении выполняемых системой функций. Конструктор танка Т-34 Михаил Кошкин утверждал, что самая лучшая деталь в боевой машине та, которой нет: она не сломается и не подведет в самый ответственный момент.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в промышленности