Закончил Казанский химико - технологический институт, кандидат технических наук.

"Работал и работаю в прикладной науке. Поэтому было решено множество различных практических задач. При этом жизнь заставляла не только использовать инструменты ТРИЗ, но и доводить полученные с ее помощью "виртуальные" решения до реальных, пригодных к практическому использованию.

Области интересов: химия, электроника, измерительная техника."

Автор около 40 изобретений.

Публикации по ТРИЗ:
1. Владимир Уразаев. Путешествие в страну ТРИЗ. Записки изобретателя. - М.: Солон Пресс, 2003.
2. Владимир Уразаев. ТРИЗ в электронике: что такое ТРИЗ // Компоненты и технологии, 2005, № 2.
3. Владимир Уразаев. ТРИЗ в электронике: вокруг печатных плат // Компоненты и технологии, 2005, № 3.
4. Владимир Уразаев. ТРИЗ в электронике: в мире измерений // Компоненты и технологии, 2005, №

В марте 2006 года Президиум МАТРИЗ принял решение о выдаче Владимиру Уразаеву серификата 4 уровня.

Решение этой задачи совпало по времени с моим знакомством с ТРИЗ. Это решение преследовало три цели:

1. Самое главное - решить реальную производственную задачу.

2. Не менее значимая задача - освоить на практике основные элементы ТРИЗ.

3. И еще, научиться защищать оригинальные технические решения. А точнее - на практике освоить весь цикл, начиная с оформления заявки, заканчивая получением охранного документа.

По прошествии многих лет можно констатировать, что с большим или меньшим успехом все эти задачи удалось решить. Подробнее о задаче:

Изобретательская ситуация.

В НИИ, где я работал, в технологии изготовления печатных плат осваивался новый электролит химического меднения. Проблема состояла в том, что электролит нужно было подогревать, а сделать это было не так просто. Если использовать металлические электронагреватели, то медь в первую очередь осаждается на них, а не на печатной плате. Защитные полимерные покрытия (эпоксидные, фторопластовые) в таких жестких условиях эксплуатации оказались недолговечными. Остановились на погружных электронагревателях с корпусом из неэлектропроводных материалов (стекла или керамики). (Рис. 1а)

Опыт эксплуатации показал, что корпус таких нагревателей также недолговечен. Чаще всего он разрушался в зоне изменения уровня жидкости. Уровень жидкости в ванне резко изменялся при погружении (или случайном падении) и подъеме подвесок с печатными платами. Снижение толщины стенок корпуса и использование стекла с пониженным коэффициентом теплового расширения увеличивали их долговечность. На этом основании был сделан вывод о том, что причиной разрушения корпуса является термический удар, вызываемый резким изменением уровня жидкости в ванне. При этом резко изменялась температура корпуса в зоне изменения уровня, и механические напряжения превышали предел прочности материала. Желаемого уровня долговечности таких нагревателей все же достичь не удавалось. Как быть?

Для справки:

Термический удар - резкое температурное воздействие (быстрый нагрев или быстрое охлаждение), которое может привести к высоким температурным напряжениям, вызывающим деформацию и разрушение. Термический удар представляет наибольшую опасность для хрупких тел. Он сильно зависит от температурного коэффициента термического разрушения, теплопроводности и модуля упругости. В нашем случае это характеристики изделия, которые нежелательно изменять, а точнее которые уже предельно изменены. Величина термического удара определяется скоростью изменения уровня жидкости, разностью температур корпуса нагревателя на границе раздела: жидкость - воздух.

Решение задачи по АРИЗ.

1. Анализ задачи.

Шаг 1.1. Мини-задача.

Техническая система для нанесения химических покрытий на печатные платы включает: ванну, жидкость (электролит), электронагреватель с корпусом из стекла или керамики погруженный в жидкость, подвеску с печатными платами.

ТП 1. Если подвеска с печатными платами погружается в ванну с жидкостью быстро, то обеспечивается необходимая производительность процесса нанесения покрытия, но при этом резко изменяется уровень жидкости и в результате термического удара в зоне изменения уровня разрушается корпус электронагревателя.

ТП 2. Если подвеска с печатными платами погружается в ванну с жидкостью медленно, то уровень жидкости изменяется медленно, корпус электронагревателя не разрушается, но не обеспечивается необходимая производительность процесса.

Необходимо при минимальных изменениях в технической системе обеспечить необходимую производительность процесса, без разрушения корпуса электронагревателя.

(Несколько вариантов физических противоречий (ФП) могут быть сформулированы уже на данном этапе:

ФП 1. Уровень жидкости должен изменяться быстро и должен изменяться медленно.

ФП 2. Уровень жидкости должен изменяться и не должен изменяться.

На данном этапе уже могут быть найдены и конкретные решения задачи.

Решение 1.

Из анализа ФП 1 следует, что его можно разрешить, используя один из стандартных приемов ТРИЗ: "разделить противоречивые требования в пространстве". Уровень жидкости должен изменяться быстро в ванне, но должен изменяться медленно у поверхности нагревателя. Конкретное техническое решение, в котором использованы известные из школьной физики закон сообщающихся сосудов и эффект снижения скорости при истечении жидкости через отверстия малого диаметра (известен большинству на примере принципа работы обычных автомобильных амортизаторов), представлено на Рис. 1б. Корпус нагревателя в зоне изменения уровня жидкости охватывается стаканом 6 с отверстиями в нижней части. При изменении уровня жидкости в ванне она в соответствии с законом сообщающихся сосудов перетекает из ванны 5 в стакан 6 через отверстия в стакане или, наоборот, из стакана 6 в ванну 5. Скорость изменения уровня жидкости в стакане 6 (у поверхности корпуса нагревателя) можно сделать как угодно малой, изменяя число и/или диаметр отверстий. Это решение можно "внедрить" за несколько минут. Достаточно взять резинку от известного всем вантуза, проколоть в нем шилом дырку и натянуть на корпус нагревателя.

Решение 2.

Из анализа ФП 2 следует, что его можно разрешить также, используя известный из школьной физики закон Архимеда (Рис. 1 в). Следует всего лишь исключить жесткое крепление нагревателя относительно ванны и снабдить его поплавком. При изменении уровня жидкости нагреватель поднимается и опускается вместе с жидкостью, а граница раздела фаз у поверхности корпуса нагревателя просто отсутствует.

Решение 3.

Еще один вариант решения задачи на основе ФП 2 представлен на Рис. 2.

Для созидания этого технического решения вновь достаточно знаний школьной физики. В решении использован капиллярный эффект. На корпус нагревателя 2 в зоне изменения уровня жидкости надевается муфта 4, изготовленная из капиллярно-пористого материала. По аналогии с фитилем, знакомым всем по керосиновой лампе или спиртовке, жидкость непрерывно поднимается по муфте вверх и испаряется. И, если в ванне есть четкая граница раздела: жидкость - воздух, то у поверхности корпуса нагревателя ее нет или она просто размыта. Есть граница - есть проблема, нет границы - нет проблемы.

К этому же решению можно прийти и другим путем от технического решения, в котором корпус нагревателя охватывается стаканом с отверстиями в нижней части (Рис. 1 б). Можно использовать оператор РВС. Уменьшая до нуля зазор между стаканом и корпусом нагревателя и, одновременно увеличивая почти до бесконечности число отверстий в стакане, мы получим эту же самую муфту).

Шаг 1.2. Конфликтующая пара.

Изделия: электронагреватель (Н), подвеска с печатными платами (П).

Инструмент: жидкость (Ж).

Уровень жидкости: - изменяется быстро,
 - изменяется медленно.

Шаг 1.3. Графическая схема ТП 1 и ТП 2.

ТП 1.

ТП 2.

(Указанные схемы несколько отличаются от цепочки взаимодействий, принятой за основу при формулировке ТП 1 и ТП 2. В ТП исходный элемент - подвеска с печатными платами, по-разному воздействующая на жидкость, которая в свою очередь по-разному действует на корпус электронагревателя. В данном случае исходным элементом выбрана жидкость, находящаяся "в середине" этой причинно-следственной связи. Такие схемы также имеют право на существование, поскольку отражают реальные взаимодействия в технической системе).

Шаг 1.4. Выбор ТП.

Поскольку главная функция производственного процесса - нанесение покрытия, в качестве основного выбираем ТП 1.

Шаг 1.5. Усиление конфликта.

Будем считать, что подвеска с печатными платами погружается в жидкость не быстро, а мгновенно. (Уровень жидкости в ванне изменяется не быстро, а мгновенно).

Шаг 1.6. Модель задачи.

Конфликтующая пара: электронагреватель - жидкость.

Усиленная формулировка конфликта: Подвеска с печатными платами погружается в ванну мгновенно, следовательно, уровень жидкости в ванне изменяется мгновенно, при этом обеспечивается необходимая производительность процесса, но из-за термического удара разрушается корпус электронагревателя.

Необходимо найти такой Х-элемент, который, сохраняя мгновенное изменение уровня жидкости в ванне, обеспечивал бы устойчивость корпуса электронагревателя к термическим ударам.

Уточненная схема ТП 1.

Шаг 1.7. Применение стандартов.

Предварительный анализ показывает, что для решения задачи могут быть использованы стандарты класса 1.2. "Разрушение веполей и устранение или нейтрализация вредных связей".

2.Анализ модели задачи.

Шаг 2.1. Оперативная зона.

Оперативная зона (ОЗ) - пространство, включающее поверхность корпуса электронагревателя в зоне изменения уровня жидкости, а также прилегающие к нему жидкость и воздух (Рис. 1а).

Шаг 2.2. Оперативное время (ОВ).

ОВ=Т₁+Т₂

Т₁ (конфликтное время) - время изменения уровня жидкости,

Т₂ - остальное время.

Шаг 2.3. Вещественно-полевые ресурсы

Источники ресурса	Вещества	Поля	Другие
			Функциональные ресурсы	Свойства	Другие
1.Ресурсы ОЗ
инструмент	Электропроводная жидкость	Физико-химические
изделие	Корпус электронагревателя	Тепловое поле Электрическое поле	Изменение формы	Соединение с ничем (пустотой)	Изменение на время
2. Внешней системы	Воздух	Фоновые поля (гравитационное, магнитное)
	Подвеска с печатными платами	Механическое поле

3. Определение ИКР и ФП.

Шаг 3.1. Формулировка ИКР-1

Х-элемент абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений устраняет в течение ОВ в пределах ОЗ нестойкость корпуса электронагревателя, сохраняя способность жидкости в ванне резко (мгновенно) изменять свой уровень.

Шаг 3.2. Усиленный ИКР-1

Отсутствующий Х-элемент абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений устраняет в течение ОВ в пределах ОЗ нестойкость корпуса электронагревателя, сохраняя способность жидкости в ванне резко (мгновенно) изменять свой уровень.

Шаг 3.3. ФП на макроуровне

ФП 3. В ОЗ в течение ОВ граница раздела: жидкость - воздух должна быть и не должна быть.

После формулировки ФП 3 вновь выходим на решение 2 (Рис. 1 в) и решение 3 (Рис 2).

Шаг 3.4. ФП на микроуровне

Формулировка ФП на микроуровне вызывает затруднение. Переходим к следующему шагу.

Шаг 3.5. Формулировка ИКР 2.

В ОЗ в течение ОВ должно само обеспечиваться отсутствие границы раздела фаз: жидкость - воздух.

(Очередная отсылка к решениям 2 и 3).

4. Мобилизация и применение вещественно полевых ресурсов.

Начинаем с шага 4.2., пропустив ММЧ, эффективный преимущественно для разрешения ФП, сформулированных на микроуровне.

Шаг 4.2. Шаг назад от ИКР.

Возвращаемся к решению 1 (Рис. 1 б). По сути дела это и есть решение на уровне шаг назад от ИКР, поскольку в техническую систему все-таки вводится незначительное изменение, а величина термического удара лишь уменьшается до приемлемых значений.

Шаг 4.3. Переход от двух моновеществ к неоднородному бивеществу.

На первый взгляд, можно изменить структуру корпуса электронагревателя (хотя и изменения изделия не приветствуются). В развитие решения (Рис. 2) капиллярно-пористую структуру (муфту) можно переместить в наружную часть корпуса нагревателя (изготовить непосредственно в стекле или керамике).

Другой вариант - превратить из моновещества в бивещество жидкость.

Это происходит автоматически при доведении жидкости до кипения. При этом четкая граница раздела: жидкость - воздух исчезает. Но в данном конкретном случае - это не приемлемо. Оптимальная температура процесса лежит в диапазоне 60 - 70 0С. Можно конечно снизить температуру кипения жидкости и до 60 - 70 0С. Решения известны. Но уж очень такое решение будет далеко от идеального.

Если сделать "шаг назад от ИКР" и ввести небольшое количество поверхностно-активного вещества (ПАВ) (получить на поверхности пену), то можно вновь избавиться от границы раздела. С большой долей вероятности такое решение работоспособно, но требует экспериментальной проверки. Как это может повлиять на эффективность главного производственного процесса - нанесение покрытия?

Шаг 4.4. Использовать смесь ресурсных веществ с пустотой.

Если под пустотой понимать воздух, то вновь возвращаемся к решениям, сформулированным на шаге 4.3.

Шаг 4.5. Применение веществ, производных от ресурсных.

В процессе химического осаждения меди возможно протекание конкурирующей реакции, сопровождающейся выделением газа (водорода) - источника "пустоты". Но, увы, эта реакция приводит к тому, что качество осажденной химической меди становится хуже. А это - основной, главный производственный процесс.

Шаг 4.6. Введение электрического поля.

Электрическое поле уже есть - внутри электронагревателя, но его приходится изо всех сил защищать от электропроводной жидкости. Иначе может случиться непоправимое. Введение дополнительных внешних полей - может снизить идеальность решения.

Какова же судьба этих технических решений? Как уже было сказано выше, эта задача была использована еще и для того, чтобы научиться защищать изобретения. Научился.

Решение 1 (Рис. 1 б) было признано изобретением (А.с. № 1690226).

Решению 2 (Рис. 1 в) был противопоставлен абсолютно схожий с ним патент Германии с приоритетом от 1898 г. (В реальной жизни между ними оказалась дистанция в 100 лет).

Следы от решения 3 (Рис. 2) затерялись на Бережковской набережной (так уж получилось, что его рождение совпало с коренными изменениями в жизни страны, с коренными изменениями в жизни НИИ, с коренными изменениями патентного законодательства и т.д.).