Поставлено на сайт 19.05.2009
Окончание. Начало смотри в Разбор учебной задачи « ПЕРЕЛИВ КРАСКИ» Часть 1
Часть2
Задача №7 «Верхний слой краски, используя свое понижение температуры при испарении, включает и выключает насос»
Явных противоречий нет. Решение очевидное – нужно использовать пониженную температуру верхнего слоя краски для включения и выключения насоса. Можно применить обычный электроконтактный термометр, который неподвижно установлен в ванне на глубине соответствующей минимальному уровню краски. При понижении уровня краски до термометра, он начинает регистрировать температуру ее верхнего слоя, который по причине испарения растворителя, имеет более низкую температуру, чем внутренние слои краски и выдает сигнал на включение насоса. При повышении уровня краски термометр оказывается утопленным в краску, внутренние слои которой имеют уже другую более высокую температуру и он выдает сигнал на отключение насоса. (Рисунок не приводится) Возможен другой вариант. Используется термопара, которая вырабатывает ЭДС в зависимости от температуры. Если термопара контактирует с поверхностными слоями краски, она охлаждается и вырабатывает меньший ЭДС и выдается сигнал на включение насоса. Когда термопара полностью погрузится в краску, она становится теплее и вырабатывает более высокий ЭДС , тогда выдается сигнал на выключение насоса. На рисунке изображена возможная схема такого устройства, где цифрой 4 обозначена термопара, а цифрой 6- гальванометр
Такое решение осуществимо в условиях, которые определил заказчик, однако имеет свои ограничения. В различное время года краска может иметь различную температуру, поэтому необходимо будет применить какие то системы корректирующие сигнал на включение насоса в зависимости от первоначальной температуры краски, а так же от температуры окружающей среды и других параметров. Возможно, что устройство станет излишне сложным и не надежным.
Продолжим разбор задач №1 и № 2 в которых присутствуют явные физические противоречия, для этого выполняем следующие шаги алгоритма
Шаг 5.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИЛЕГАЮЩИХ РЕСУРСОВ.
К каждому элементу, определенному в шаге 5.2., подобрать из ресурсов прилегающих к оперативной зоне (см. шаг 4.5.2.) тот, который имеет наиболее высокую энергонасыщенность. Выбранный ресурс записать.
Образец записи;
В задаче №1. К элементу, (указать из шага 5.2.) прилегает... (указать прилегаемый ресурс из шага 4.4.)
В задаче № 1- К ВЕРХНЕМУ СЛОЮ КРАСКИ прилегают воздух и борт ванны.
Выбираем борт ванны как наиболее энергонасыщенный ресурс.
В задаче № 2- К СТРУЕ КРАСКИ прилегают воздух, краска в ванне, наливной патрубок, борт ванны.
Выбираем наливной патрубок как ближайший и наиболее энергонасыщенный ресурс из имеющихся.
(Выбранные прилегающие ресурсы будут использоваться в части
Часть 6
Выявление ФИЗИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ Цель: - выявить суть физического противоречия и выбрать принцип его разрешения.
Шаг 6.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ. Описать противоречивые физические состояния - ПЕРВОЕ и ВТОРОЕ, которые испытывают элементы, выбранные в шаге 5.2.
Описать физические состояния по следующей схеме:
ПЕРВОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ «ЭЛЕМЕНТ...(указать элемент выбранный в шаге 5.2.) ВЫПОЛНЯЯ… (указать существующею(!) функцию, действие) ДОЛЖЕН БЫТЬ …(указать существующее(!) физическое состояние)»
ВТОРОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ- «ЭЛЕМЕНТ... (указать элемент выбранный в шаге 5.2.) ЧТОБЫ НЕ ДОПУСТИТЬ… (указать Нежелательное Явление из шага3.1.) ДОЛЖЕН БЫТЬ… (указать требуемое(!) физическое состояние)»
ОТВЕТ НА ШАГ 6.1.
В задаче №1
ПЕРВОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ - «Верхний слой краски, находясь в ванне, должен испаряться
ВТОРОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ- «Верхний слой краски , чтобы не допустить засыхание краски на поплавке не должен испаряться» .
В задаче №2
ПЕРВОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ- «Струя краски, выходя из патрубка должна иметь давление».
ВТОРОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ. – «Струя краски, чтобы не утопить поплавок не должна иметь давление»
Шаг 6.2. ВЫБОР ПРИНЦИПА РАЗРЕШЕНИЯ ПРОТИВОРЕЧИЯ.
Для каждого элемента, рассмотренного в шаге 6.1., выбрать по нижеследующим правилам принцип разрешения противоречия. Для этого определить, с каким параметром связано выявленное физическое противоречие, - с ПРОСТРАНСТВОМ, ВРЕМЕНЕМ или с тем и другим. В зависимости от параметра выбирается одно из трех правил;
ПРАВИЛО 1
Если от элемента (шаг 6.1.) требуется проявить противоречивые действия (требования) в один и тот же момент времени, то такое противоречие связано со временем и выбирают, принцип №1 - «РАЗНЕСЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ ОБЪЕКТА»
ПРАВИЛО 2
Если от элемента (шаг 6.1.) требуется проявить противоречивые действия в одном и том же месте, то такое противоречие связано с пространством и тогда выбирают- принцип № 2 - «РАЗНЕСЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ ВО ВРЕМЕНИ»
ПРАВИЛО 3
Если от элемента (шаг 6.1.) требуется проявить противоречивые действия в одном и том же месте и в один и тот же момент времени, тогда выбирают - принцип №3 - «ИЗМЕНЕНИЕ СИСТЕМНЫХ ОТНОШЕНИЙ»
(Полный текст части 6 не приводится)
ОТВЕТ НА ШАГ 6.2.
В задачи № 1 противоречие связано со временем, тоесть краска должна испаряться и не испаряться в одно и то же время. Поэтому выбирается принцип №1 «РАЗНЕСЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ»
В задачи № 2 противоречие так же связано со временем, так как краска одновременно должна иметь большое и малое давление в одно и то же время. Поэтому так же выбирается принцип №1 «РАЗНЕСЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ»
Часть 7
РАЗРЕШЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПР0ТИВ0РЕЧiiй Цель: - Получить принципиальное направление решения задачи.
Шаг 7.1. Формулирование задачи с использованием принципа РАЗНЕСЕНИя ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ ОБЪЕКТА
Если для элементов в шаге б.2.выбран принцип №1, задачи составляется по следующей схеме ;-
ЭЛЕМЕНТ...(указать из шага 5.2 элемент, испытывающий противоречивые требования) РАЗДЕЛЯЕТСЯ НА ДВЕ ЧАСТИ. ОДНА ЧАСТЬ... (указать из шага б.1.ПЕРВОЕ физическое состояние элемента) А ДРУГАЯ ЧАСТЬ, С ПОМОЩЬЮ... (указать из шага 5.3. примыкающий вещественный ресурс) ВЫПОЛНЯЕТ (НАХОДИТСЯ, СТАНОВИТСЯ....(указать из шага 6.1. ВТОРОЕ физическое состояние) НЕ ДОПУСКАЯ... (указать из шага 3.1. Нежелательное Явление).
Каждую задачу пояснить рисунком, в котором показать принцип разрешения противоречия. В некоторых случаях целесообразно выполнить два рисунка - «КАК ЕСТЬ» и «КАК НАДО»
Ответ на шаг 7.1.
Задача № 1 (Разделение верхнего слоя краски) Верхний слой краски в ванне разделяется на две части, одна часть испаряется, а другая часть, с помощью материала борта ванны, не испаряется и не допускает засыхания краски на поплавке.
Изобразим полученную формулировку задачи рисунками «КАК ЕСТЬ» и КАК НАДО»
На рисунке «КАК НАДО» видим, что краска в районе поплавка, почему-то не испаряется. Определяем, при каких условиях прекращается испарение жидкости в том числе краски. Из справочника узнаем, что жидкость, находясь в замкнутом объеме, перестает испаряться, когда возникает состояние насыщенного пара. (В состоянии насыщенного пара скорости испарения и конденсации равны.) Итак, в зоне поплавка должен быть насыщенный пар растворителя краски, но это возможно только в замкнутом объеме. Как организовать замкнутый объем? Еще раз читаем текст задачи. Там говорится, что краска не испаряется с «помощью материала борта ванны» Теперь ясно — борт ванны должен создать вокруг поплавка замкнутую зону, в которой после ее насыщения парами растворителя, испарение краски прекращается. Это уже чисто конструкторская задача, которая может быть решена несколькими вариантами. Ниже показан один из вариантов возможного решения.
Возможная конструкция.
Борт ванны имеет внутренний или внешний карман, в котором плавает поплавок, включающий и выключающий насос. Так как карман вместе с краской образует замкнутую полость, в ней через некоторое время возникает предельное насыщения паров растворителя и краска перестает испаряться. На поверхности поплавка уже не будет образовываться толстый слой засохшей краски и в течении всей своей работы он не потеряет своей плавучести. (Возможно применение приемов №2 «Вынесение», № 3 «Местное качество», №36 «Применение фазовых переходов»)
Это решение не потребует, каких либо больших изменений в конструкции ванны, и его внедрение возможно без остановки линии окраски. Однако и оно имеет некоторые недостатки. При подъеме уровня краски в ванне воздух в полости кармана будет сжиматься и потому оказывать повышенное давление на краску. В результате уровень краски в кармане будет несколько ниже, чем уровень краски в ванне. При малых перепадах минимальных и максимальных уровней краски, возможно это и не окажет вредного влияния на работоспособность поплавка, но потребует корректировку в конструкцию рычага, который взаимодействуют с выключателями.
Ввиду того, что в оперативной зоне простая и понятная картина, шаг алгоритма 7.1.1., направленный на уменьшение инерции мышления, не рассматривается.
Задача № 2 (Разделение струи краски)
Текст задачи составляется по той же схеме, по которой составлялась задача №1, тогда задача принимает следующий вид: Струя краски разделяется на две части, одна часть имеет высокое давление, а другая часть, с помощью наливного патрубка, имеет низкое давление и не допускает засыхания краски на поплавке.
Решение в прямом смысле диктуется формулировкой задачи. Становится ясно, что большую и мощную струю краски, которая поступает в ванну под давлением от насоса, необходимо разделить на части и ее малую часть в виде очень тонкой струйки, направить на поплавок. . Так как добавление краски происходит достаточно часто (через 20— 30 минут) поплавок будет постоянно смачиваться свежей краской и на нем не сможет образоваться слой засохшей краски. Достигнута цель приближенная к идеалу: — краска сама не допускает засыхания краски на поплавке и он не теряет плавучести. (Возможно применение приемов №1»Дробление» №2 «Вынесение», № 22 «Обратить вред в пользу», №25 «Самообслуживание») Конструктивно устройство может выглядеть следующим образом.
При работе насоса часть краски из наливного патрубка, в виде тонкой струйки направляется на поплавок и смывает с его поверхности засохшую пленку краски. . В рассматриваемых задачах шаги 7.2. и 7.3 не используются
Часть 8
АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕШЕНИЙ
Цель: - Выбрать лучшее решение и выявить задачи, которые возникнут при его внедрении.
Получено семь решений.
В реальной практике, с учетом требований заказчика, возможно использование решений полученных по задачам № 2 и №3 . Они в большей степени приближены к идеалу, чем остальные. Для своего внедрения эти решения не требуют больших затрат и значительных изменений в системе. При внедрении выбранных решений вредных последствий в будущем, на уровне системы и надсистемы, не обнаруживаются.
Задачи, которые могут возникнуть при внедрении решений, диктуются местными конкретными условиями, которые в данном разборе проблемной ситуации не рассматриваются.
