Основы
теории решения изобретательских задач
6.4. Вещественно-полевые ресурсы
Вещественно-полевые ресурсы (ВПР) - это ресурсы, которые можно использовать при решении задач или развитии системы. Использование ресурсов увеличивает идеальность системы.
Система ВПР включает: структуру, состав ВПР и правила их изменения [8,15].
Структура ВПР определяет системный уровень, откуда берутся ресурсы:
- система,
- надсистема,
- подсистема,
- внешняя среда.
По составу ресурсы разделяются на:
- вещество,
- поле (энергия и информация);
- время,
- пространство.
Изменение ресурсов производится:
- во времени,
- в пространстве,
- в структуре.
В качестве ресурсов может быть и любой параметр системы ВПР, в частности, форма.
Кроме того, могут быть функциональные ресурсы.
Для определения функциональных ресурсов выявляют основные и вспомогательные функции и строят функциональное дерево по специальной методике. Более детально эта последовательность изложена в [8], [9].
Использование функциональных ресурсов осуществляется путем выявления и использования новых функций в имеющихся системах19.
Первоначально выявляются свойства этих систем.
Выявление свойств систем может проводиться в следующей последовательности:
1. Определение свойств системы в целом.
1.1. Описание известных свойств системы, взятых из справочников и документации, в том числе главной, основных и второстепенных функций.
1.2. Описание явных свойств системы, не описанных в справочной литературе, например, особенностей формы, чистоты поверхности, цвета, объема и т.п.
1.3. Описание нежелательных, вредных, бесполезных и вспомогательных свойств, выявленных, например, в процессе эксплуатации.
2. Расчленение системы на подсистемы и выявление их свойств аналогичным образом.
3. Выявление свойств веществ, из которых состоят подсистемы, аналогично п.1. Выявление свойств полей, которыми обладает данная система и подсистема.
4. Выявление системных свойств, не описанных ранее, полученных в результате соединения подсистем известными и новыми способами.
Кроме того, свойства системы меняются в зависимости от надсистемы, в которую ее поместили, и от среды, в которой находятся (работают, функционируют) система и надсистема.
Используя выявленные таким образом свойства, можно расширить функциональные возможности имеющихся систем, т.е. применять их по новому назначению.
Последовательность применения выявленных свойств по новому назначению системы может быть следующая:
1. Применение системы в целом.
1.1.Применение вспомогательных свойств, функций, действий в целом.
1.2. Применение вспомогательных функций в качестве основных.
1.3. Применение ненужных или вредных функций в качестве полезных.
1.4. Применение свойств, функций и действий, обратных выявленным.
2. Применение подсистем аналогично п.1.
3. Применение веществ и полей подсистем.
3.1. Применение основных для системы и подсистемы свойств веществ и полей.
3.2. Применение вспомогательных для данной системы свойств веществ и полей в качестве основных.
3.3. Применение ненужных для данной системы веществ и полей в качестве полезных.
3.4. Применение вредных для данной системы веществ и полей в качестве полезных.
4. Применение микроструктуры веществ подсистемы.
4.1. Применение основных свойств микроструктуры - молекул, атомов, элементарных частиц и т.п.
4.2. Применение вспомогательных для данной системы свойств микроструктуры.
4.3. Применение ненужных для данной системы свойств микроструктуры в качестве нужных.
4.4. Применение вредных для данной системы свойств микроструктуры в качестве полезных.
Развертывание функций может осуществляться и приданием системе более общей функции, включая, в частности, и первоначальную функцию.
Например, функция "сверление" может быть заменена более общей - "делание отверстий" или еще более общей - "обрабатывание материала" или вообще - обработки, которая подразумевает обработку или преобразование не только вещества, но и энергии и информации.
Приведем примеры использования ресурсов.
Пример 6.37. В качестве еще одного примера возьмем двигатель реактивного самолета.
Основная его функция - создание тяги. Она осуществляется с помощью струи газа. Нежелательный эффект - прогорание сопла из-за большой температуры струи газа. Покажем некоторые применения этих свойств: очистка взлетных полос от ледяной корки; транспортировка в мощной газовой струе полезных ископаемых в открытых карьерах; реактивный канавокопатель, удешевивший стоимость мелиорации в 15 раз по сравнению с использованием экскаватора; очистка бытовых стоков и воды в замкнутых технологических системах. Грязная вода с большой скоростью проходит под струей раскаленного двигателя. 900-градусный жар мгновенно убивает все микробы. Один реактивный двигатель способен обезвредить и переработать бытовые стоки города со стотысячным населением20.
Пример 6.38. Рассмотрим механизм развертывания функций на примере автопокрышек.
Основная функция автопокрышки - предохранять камеру от повреждений. Покрышка имеет форму тора, упруга в радиальном и поперечном направлениях, состоит из резины и металлического корда. Покрышки используются как кранцы (амортизаторы) на бортах судов, ограждения автомобильных дорог , берегозащитные сооружения , покрытие откосов гидротехнических сооружений , в дренажных колодцах , как строительные блоки для гаражей, складов, мастерских , для закрывания водоемов, в качестве добавки при изготовлении асфальта и т.д.
В задаче 6.3 об изнашивании сопла абразивом в качестве ВПР использовали:
1. вещества:
- абразив (примеры 6.23 - 6.25),
- воздух (примеры 6.26 - 6.27).
2. параметров:
3. полей
- вакуум - производное поле из имеющегося - потока воздуха (пример 6.23),
- магнитное поле (пример 6.24)
В задаче 6.4 о подводном крыле использованы ресурсы:
1. веществ:
- воды (примеры 6.30 и 6.31)
- видоизменения воды:
- лед (пример 6.28)
- пар (пример 6.29)
2. параметров:
- формы (примеры 6.32 и 6.33)
3. полей:
- разницы давлений (пример 6.30)
- центробежные силы (пример 6.31).
