Главная    ТРИЗАЛ    Ситуации и виды их задач
Исследовательский проект "ТРИЗАЛ"

Паренчик Г.И.

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ТРИЗ

4. Ситуации и виды их задач

В отличие от ТС, понятие "ИС" слова "изобретательская" лишилось еще при ее определении: "Исходную информацию, из которой предстоит выделить задачу, мы будем называть изобретательской ситуацией, или просто ситуацией. Ситуация - это описание устройства или процесса с указанием на какое-то недостающее качество" (/36/, с. 39). Тем не менее, термин "ИС" употреблялся Г.С Альтшуллером как в "сокращенном", так и в полном виде: "Процесс изобретательского творчества начинается с выявления и анализа изобретательской ситуации" (/23/, с.43). "… Одна и та же ситуация порождает разные изобретательские задачи" (с. 44). Следует ли из этого, что Г.С. Альтшуллер не придавал никакого значения наличию или отсутствию слова "изобретательская" в понятии "ИС"?

Поскольку он сам по этому поводу никаких разъяснений не дал, попробуем разобраться в этом самостоятельно. Перевод исходной информации в статус "ИС" нужен нам не сам по себе как таковой, а для выявления недостатка с тем, чтобы дополнить его преимуществом, и на этой основе сформулировать ТП, т.к. именно наличие/отсутствие его, а не слова "изобретательская" - есть критерий отнесения/не отнесения чего-либо к области решения изобретательских задач. Другими словами, пока ТП не выявлено - нет и изобретательства. С таких позиций - действительно, характеристика ситуации словом ""изобретательская" вроде как и не нужна, поскольку именно о ТП в определении "ИС" не говорится. Но и полностью отрицать принадлежность этого понятия к области изобретательства все же не следует, т.к. специфическим признаком, отличающим его от других видов ситуаций, есть одна из частей будущего ТП - "какое-то недостающее качество". И если оставить этот признак в определении, то надо как-то отличить название его от других подобных. Например, от такого: "Ситуация - совокупность идеальных или материальных объектов и связей между ними, существующих в момент речевого действия или описываемых в высказывании" /37/. Иначе неизбежно постоянное смешение смыслов - ситуации вообще (как просто описания составляющих ее объектов и связей между ними) и той же (по сути) ситуации с дополнительным указанием на какое-то недостающее качество. С другой стороны, и называть "изобретательской" ситуацию, в которой имеется лишь часть возможного ТП, не вполне уместно. Тем более что ведь еще доподлинно и не известно, действительно ли на основе выделенного недостатка можно сформировать ТП. Из чего вполне следует, что надо говорить скорее о "потенциальной" ИС. Тем более, что по своей сути ИС еще и противоречива: в соответствии со своим определением она должна содержать один недостаток, тогда как из контекста следует, что в ней содержится "целый клубок задач" (/36/, с. 48). Для более ясного понимания этого момента рассмотрим задачу (8), содержание которой Г.С. Альтшуллер определил как "весьма неопределенную информацию" (/36/, с. 18): "При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак (смесь окислов алюминия, магния, кальция и др., температура около 1000°), который сливают в ковши и увозят на шлакоперерабатывающие установки. Шлак, залитый в ковш, охлаждается, на его поверхности появляется твердая корка. Чтобы вылить шлак из ковша, в корке с помощью специального копрового устройства пробивают два отверстия. Однако эти отверстия приходится делать не у стенки ковша, поэтому часть шлака остается в ковше. Пробивать отверстия в корке по ряду причин невозможно (ковши по-разному заполняются шлаком, корка имеет разную толщину, стенки ковша - конусные и т.д.). Это отпадает.

Основное охлаждение происходит с открытой поверхности шлака. Но закрыть ковш теплоизолирующей крышкой затруднительно, поскольку потребуются громоздкие устройства для открывания и закрывания крышки. Затвердевание шлака в ковше и неполный слив приводят к тому, что примерно одна треть шлака не используется на шлакоперерабатывающих установках. Приходится сооружать специальные эстакады: там выбивают затвердевший в ковшах шлак, сливают остатки жидкого шлака, охлаждают водой и самосвалами вывозят в отвалы, громоздящиеся вокруг заводов.

Возникает задача: как обеспечить полный слив жидкого шлака?"
Итак, что же представляет собой содержание текста задачи 8?

Первый абзац задачи действительно представляет собой описание существующей до решения ситуации. Но оно заканчивается на словах " … пробивают два отверстия", ибо далее описывается уже существующий недостаток и дается оценка одного из способа его устранения.

Второй абзац задачи также начинается с описания происходящего процесса. Но уже вторым предложением формулируется (возможный) недостаток и дается его оценка.
В третьем абзаце продолжается описание реально существующей ситуации.
В четвертом абзаце ставится вопрос, т.е. формулируется цель решения задачи.

Из чего следует, что "весьма неопределенная информация" на самом-то деле представляет собой не только описание материальных объектов и действий с ними и над ними, но и возникающего при этом недостатка, а также недостатка одного из путей его устранения. Или, другими словами, - фактически в тексте описано две изобретательские ситуации. Однако это не отдельные ИС, потому что таковыми не являются их недостатки, связанные между собой последовательно, начиная от неполного слива шлака из ковша. Т.е. это не клубок разных задач, а нечто вроде цепи. Но это ясно, если известно, в каком направлении устранять недостатки, например, посредством АРИЗ. А в отсутствие такого знания указанный текст кажется сложным для понимания, тем более, что описываемая ситуация фактически разбита на три фрагмента. Кроме того, недостатков там два, а вопрос - один. В итоге возникает мысль о какой-то неправильности текста задачи, тем более что в ней таки действительно упущены важные для уяснения подробности:

1.     Cлив шлака производят опрокидыванием ковша, поэтому открывать крышку при этом, в общем-то, несложно - достаточно перед опрокидыванием ковша жестко связать ее с неподвижным основанием.
2.     Другое дело, что после возврата ковша в транспортное положение крышка вновь закрывает ковш, а поскольку такое положение ковша сохраняется и при заливке шлака, то нужен специальный механизм для принудительного открывания крышки перед заливкой и закрывания после нее.
3.     Но им вовсе не обязательно оборудовать каждый ковш, поскольку откидывание крышки можно производить непосредственно перед местом заливки, для чего там или перед ним необходимо установить приспособление для перевода крышки в устойчивое открытое положение. Например, нажатием, для чего крышка должна быть несколько больше отверстия ковша.
4.     Другое дело, что на всем пути следования после разгрузки может не быть места для установки такого приспособления. Но тогда вполне можно было бы открывать крышку и в месте слива шлака, при условии, что открытое положение крышки не нарушало бы транспортных габаритов.
5.     Тогда после заливки нужен был бы только механизм принудительного закрывания крышки, например, посредством воздействия на нее подпружиненного копира.
6.     Другое дело, что в условиях свободной наливки шлака во все стороны летят его брызги, которые могут попасть как на торец ковша, так и на оси вращения крышки. И, поскольку ковш достаточно холодный, то вполне вероятно затвердевание брызг на торце ковша до установления на нем крышки. Т.е. доступ холодного воздуха к шлаку все же будет.

Из перечисленных соображений только в последнем пункте "всплыла" возможная причина признания использования металлической крышки для ковша нецелесообразным. А именно то, что не сложность устройств для открывания или закрывания крышки есть условие отказа от применения накладной крышки вообще, а возникновение в процессе заливки шлака на внутренней поверхности крышки в зоне ее прилегания к торцу ковша и на самом торце наплывов, нарушающих после опускания крышки герметичную изоляцию ковша от окружающего холодного воздуха. Это усугубляет отрыв смысла задачи от поставленного в ней вопроса. Но тогда и текст задачи следует формулировать несколько по-иному. В частности, следует сначала по возможности полно изложить содержание ситуации, т.е. перечислить элементы речевого высказывания и указать связи между ними, например: "При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак (смесь окислов алюминия, магния, кальция и др., температура около °), который сливают в ковши и увозят к месту его разлива. Шлак, залитый в ковш, охлаждается, на его поверхности появляется твердая корка. Поэтому для слива шлака сначала пробивают в корке два отверстия, а потом наклоняют ковш".

Этот момент существенный, его нельзя обойти, иначе решатель не осознает в полной мере смысл "речевого высказывания", и, соответственно, - не сможет представить себе адекватную образную картину. Поэтому лишь после уяснения ситуации, а не во время этого процесса, имеет смысл приводить присущие этой картине недостатки, т.к. для этого потребуется более глубокая информация. Поиск ее "провоцирует" постановка вопроса - формы "мышления, в которой выражается затребование информации об объекте при условиях его существования, выраженных в предпосылках вопроса" (/9/, с. 46). Тем самым мы как-бы прочерчиваем иную плоскость рассмотрения (описательной) ситуации.

Таким вопросом по отношению к ситуации, приведенной выше, есть следуюший: "Какие недостатки присущи описанной ситуации?". Это "вынуждает" решателя к выяснению состава частей объектов ситуации и связей между ними: "Однако полного слива шлака достичь удается далеко не всегда. Так, отверстия у самой стенки ковша пробить не удается, потому что его выходное отверстие, для уменьшения площади контакта с холодным воздухом, имеет уменьшенный размер по сравнению с ковшом. Кроме того, и сами отверстия по ряду причин (ковши по-разному заполняются шлаком, корка имеет разную толщину, стенки ковша - конусные и т.д.) пробить удается не всегда. В итоге примерно одна треть шлака не используется. Приходится сооружать специальные эстакады: там выбивают затвердевший в ковшах шлак, сливают остатки жидкого шлака, охлаждают водой и самосвалами вывозят в отвалы, громоздящиеся вокруг заводов".

В формулировке задачи 8 здесь следовало бы поставить точку, посколько именно этому содержанию отвечает поставленный в ней вопрос: "Как обеспечить полный слив жидкого шлака?" Тогда как последующие рассуждения касаются другого недостатка, а именно использования крышки для ковша: "Охлаждения открытой поверхности шлака можно избежать, если закрыть во время транспортировки шлака ковш металлической крышкой. Но для этого надо на каждом ковше установить устройство, обеспечивающее откидывание крышки при заливке шлака в ковш и последующий ее возврат в закрытое положение после заливки шлака, а также открывание крышки при сливе шлака. Крышки всех ковшей можно открывать и одним приспособлением, если его установить в месте слива шлака, после чего крышки можно не закрывать, а оставлять ковши открытыми с тем, чтобы закрывать их уже после заливки в них шлака опять-таки посредством общего приспособления, установленного в начале пути следования ковшей от домны. Это дает возможность снизить затраты, необходимые для изготовления крышек и устройств их открывания/ закрывания.

Однако введение крышки лишь уменьшит контакт холодного воздуха с горячим шлаком, а не устранит его полностью. Это вызвано тем, что слив жидкого шлака из домны в ковш происходит свободной струей, поэтому во все стороны летят его брызги, в том числе и на торец ковша. В случае же наличия откинутой крышки они будут попадать и на внутреннюю поверхность ее в зоне прилегания к торцу ковша. В итоге на сопрягаемых (и достаточно холодных по сравнению с температурой жидкого шлака) поверхностях ковша и крышки будут образовываться наплывы шлака, которые после опускания крышки исключат плотное ее прилегание к торцу ковша. Безусловно, объем холодного воздуха, поступающего в ковш, будет значительно меньшим по объему, однако корка появится также. С другой стороны, она тоже в каком-то смысле является крышкой. Т.е. в начальный момент образование корки - это полезный процесс. А вредным он становится потому, что после образования (достаточного для функции изоляции горячего шлака от холодного воздуха) слоя первичной твердой корки течение этого процесса не останавливается по причине сохраняющегося контакта горячего шлака со сравнительно холодной коркой. Из чего напрашивается и такой путь решения, как создание условий для отрыва достаточно прочного слоя твердой корки от поверхности жидкого шлака. Но непонятно, как это сделать, а также, когда это надо делать.

Таким образом, металлическая крышка, накрывающая ковш сверху уже после окончания заливки туда шлака, ввиду особенностей слива расплавленного жидкого шлака из домны в ковш, не исключает возможность контакта наружнего холодного воздуха с горячим шлаком во время транспортирования. Металлическую крышку можно не делать, если использовать в ее качестве достаточный по прочности слой твердой корки, оторвав его от поверхности жидкого шлака, т. е. закрыть ковш крышкой изнутри. Но каким образом это сделать - непонятно. Как быть?".

Спровоцированный предыдущим вопросом поиск недостатков в ситуации привел нас к пониманию, что основные затруднения при сливе шлака вызваны свободным контактом горячего шлака и значительно более холодного окружающего воздуха. И если на этом остановиться, то дальше логично следует вывод о необходимости использования крышки для закрывания ковша с последующим конструированием ее самой и устройства для манипулирования положением на ковше. Возможно ли назвать эту информацию "изобретательской ситуацией"? На первый взгляд, - да, поскольку мы действительно описали процесс, точнее, часть технологического процесса доставки шлака на место его дальнейшей переработки, в виде совершаемых действий, а также указали технические средства, посредством которых эти действия совершаются. Кроме того, мы выяснили, что во время транспортировки один из вещественных элементов ситуации, а именно горячий шлак, сохраняет свое жидкое состояние только для нижней части своего объема. Однако утрата частью горячего шлака жидкого состояния не есть в прямом смысле недостающим качеством, потому что в случае пробивки двух сквозных отверстий в корке жидкий шлак сливается из-под нее без проблем. Другое дело, что сливается только часть шлака. Но опять-таки - по причине использования неприспособленных для сохранности жидкого состояния шлака ковшей. И именно к ним следует отнести недостающее качество. В том числе и потому, что все проблемы с пробивкой отверстий также обусловлены неудачной конструкцией ковша. Ведь если бы, например, ковш был разборным по высоте, то его верхнюю (съемную) часть вполне можно было бы выполнить в виде сквозных форм для того, чтобы в процессе транспортирования без крышки твердая корка превращалась бы в готовые изделия, например, шлаковые блоки, а не в глыбу, которую надо пробивать, а потом выбрасывать. Тем самым и жидкий шлак бы сливался, и корка бы использовалась. Как обходной вариант, вполне можно было бы не переделывать ковш, а снабдить его конической надставкой, опущенной через отверстие ковша в глубь жидкого шлака. Тогда при сливе шлака надставка вынималась бы из ковша краном с последующим извлечением из нее готовых изделий, а шлак бы сливался из ковша обычным образом. Такой вариант решения интересен еще и тем, что в отличие от откидываемой металлической крышки, для него несущественны брызговые наплывы при сливе жидкого шлака из домны в ковш.

Итак, установление недостатка "продолжительный контакт холодного воздуха с горячим расплавленным шлаком в ковше во время транспортировки шлака" фактически перевело (описательную) ситуацию в "изобретательскую". Но что это нам дает? Ведь ситуация, представляет собой только констатацию; там, в отличие от задачи, - вопроса нет, т.е. она, фактически, - это решение предыдущей задачи и условия будущей. И если следовать "патентоведческой" логике, эта будущая задача - "техническая", целью которой должно быть, повторюсь, создание конструкций крышки и устройства для манипулирования ее положением на ковше. И это вполне логичное решение оказывается нецелесообразным лишь потому, что слив шлака из домны в ковш свободной струей вызывает появление брызговых наплывов на торце ковша. Поэтому в случае введения в эту зону откинутой крышки вполне можно ожидать их появления и на ее внутренней поверхности по линии контакта с торцом ковша, которые, к тому же, будут постепенно накапливаться при последующих заливках шлака. Это может привести к неполной герметичности ковша после опускания крышки, и, в итоге, - со временем снизит эффективность переоборудования ковшей. Поэтому следует отказаться от решения указанной ТЗ вообще и ставить для выяснения следующий вопрос: "Что может быть заменой открываемой металлической крышки?".

Возможный путь - использовать в качестве крышки саму корку (см. выше), для чего ее после достижения некоторой толщины надо чем-то поднять над жидким шлаком таким образом, чтобы закрыть отверстие ковша изнутри. Возникший "разрыв" между нижним торцом корки и поверхностью жидкого шлака, по идее, должен бы прервать процесс образования корки. Возможно, что и пробивать такую "крышку" при сливе шлака не придется - это сделает сам поток шлака. Правда, определенные неудобства будут представлять куски корки, сливаемые вместе с ним. Но есть и другие недостатки: 1. достаточно сложная конструкции механизма отрыва корки; 2. ввиду разного уровня налива шлака возможны случаи недостаточного расстояния (для прерывания процесса затвердевания) отрыва корки; 3. жидкий шлак при транспортировке плещется в ковше, и все равно будет касаться корки снизу. Это ставит под сомнение целесообразность такого пути. Другое средство - съемная коническая вставка в отверстие ковша, нижний конец которой ниже уровня налитого шлака (см. выше). Ее плюсом является значительно меньший размер корки, а также изоляция ее по толщине от горячего шлака. И если при заливке шлака не будут возникать заторы, то вставку вполне можно принять "за основу", тем более, что каких-либо новых устройств для ее снятия и установки не нужно - это вполне под силу крану в месте слива шлака. Вместе с тем, если "почему-то" не удастся встроить в нее формы с тем, чтобы сразу разделять корку на готовые изделия, то ее придется перерабатывать. Или же использовать в целом виде.

Иных средств пока не мыслится. Т.е. отказ от накрывающей ковш полностью металлической крышки ведет к замене ее комбинированной конструкцией из металла и твердого шлака, затраты на изготовление металлической части которой значительно ниже. Тем не менее - они остаются. А также затраты на снятие и установку вставки для каждого ковша. К тому же число вставок должно превышать число ковшей, чтобы не задерживать процесс слива шлака. Поэтому вполне логична постановка следующего вопроса: "Как вообще уйти от какого-либо изготовления крышки, а также от средств манипулирования ней?". Ответ на него известен: крышкой вполне может служить сама корка. Другое дело, что способ, посредством которого мы уже пытались использовать ее в таком качестве, оказался не вполне надежным, а также затратным. Для поиска иного пути решения формулируем новую задачу: "Расплавленный жидкий шлак сливают из домны в открытые ковши и перевозят к месту его слива из них. Поскольку крышек на ковшах нет, то на поверхности шлака при перевозке образуется твердая корка. Как использовать эту корку в качестве изоляции горячего шлака от холодного воздуха?".

Что представляет собой эта задача? Поскольку ТП в ней еще не выделено, то это не ИЗ. А также - не ТЗ, поскольку путь, метод решения задачи нам не известен. Подобные задачи называют "проблемами" (/38/, с. 85). Собственно, тип задачи не важен вообще, поскольку не он, а только "задачная ситуация" определяет зону поиска ответа. Тем более, что в связи с изменением нормативного определения изобретения, а именно переноса критерия "техничность" с задачи на ее решение (/39/, п. 21), с 1974 г. понятия "ТЗ", "ИЗ", "ТП" стали несколько неопределенными. Ведь если из названия понятия "техническая задача" (изобретения) исчезло слово "техническая", то не вполне понятно, как на основе условий "нетехнической" задачи формулировать "ТП". Не устранило эту неясность, а наоборот, - еще больше запутало, новое определение понятия "ИС": "Изобретательская ситуация - это любая технологическая ситуация, в которой отчетливо выделена какая-то неудовлетворяющая нас особенность" (/23/, с. 43), потому что Г.С. Альтшуллер только перечислил виды технологических ситуаций (с.44), но не разъяснил, как и в чем именно они различаются между собой. А этот момент существенный, потому что надо знать, что решение любой "технологической" задачи может быть признано изобретением лишь в случае, если его сущность описана с помощью технических средств, под которыми в патентоведении понимаются признаки объектов изобретений (ОИ) разных видов. Т.е. для формулировки ТП необходимо, чтобы, например, "военная" совокупность материальных объектов и связей между ними была охарактеризована именно техническими признаками.

Кроме того, требует уточнения и содержание специфического признака нового понятия "ИС". В общепринятом смысле "особенность - это характерное, отличительное свойство чего-нибудь" (/40/, с. 408). В логике - это "характерная, специфическая, отличительная черта кого-либо или чего-либо; то, что придает необычность, неповторимость, своеобразие кому-либо или чему-либо (/41/, с. 417). Из чего следует, что "особенность" как таковую саму по себе рассматривать не имеет смысла, т.к. это просто другое название того специфического признака, которым один предмет отличается от другого. Т.е. специфическим признаком есть именно "неудовлетворяющая нас особенность". Но что именно она собой представляет - в самом определении "ИС" не сказано. Т.е. налицо ситуация С1 из прил. 1 - определение "ИС" дано для проформы и требует привлечения контекста. Таковой находится во фрагментах текстов, касающихся сущности мини-задачи (/23/, с.44; /36/, с. 49) и представляет собой разъяснение, что в ИС указан недостаток, т.е. "несовершенство, изъян, неправильность в кое-чем-нибудь" (/40/, с. 355). Поскольку специального термина "недостаток" среди терминов ТРИЗ (по электронной книге) нет, то следует ориентироваться на общеизвестное значение. Т.е. "неудовлетворяющая нас особенность" - это просто то, что представляется нам плохим.

Однако такого понимания в технике недостаточно. Ибо одно дело, если недостаток вызван несовершенством конструкции устройства, и совсем другое, если он обусловлен неправильным порядком действий (способа) с материальными объектами или отсутствием какого-либо действия вообще. И этот момент существенный, потому что касается аспекта борьбы с психологической инерцией мышления решателя. В частности, при решении ИЗ посредством АРИЗ-85В решатель оперирует именно действиями с материальными объектами, начиная с оценки их значимости /42/, - это отвлекает его внимание от мыслей, связанных с улучшениями конструкции материальных объектов. И на этой же основе построен весь последующий ход решения изобретательской задачи, представляющий собой поиск (физических) средств реализации перехода от ИС к мини-задаче: "… все остается без изменений или упрощается, но при этом появляется требуемое действие (свойство), или исчезает вредное действие (свойство)" (/30/, с. 12). Из этого следует, что новое действие должно быть одно. Тогда как в задаче о корке шлака Г.С Альтшуллер указывает (в качестве возможных новых) два действия: "…подогревать шлак горелками (или электронагревателем) и оборудовать ковш теплоизолирующими крышками" (/36/, с. 49). К слову сказать, в числе других идей им была отвергнуто использование конусной пробки в качестве крышки для ковша. С чем, в свете проведенного выше анализа этой задачи, вполне можно согласиться. Тем более, что такая оценка была сделана с позиций мини-задачи. Однако упоминание двух новых действий, а не одного, не вполне понятно.

Возможно, это связано именно с неопределенностью смысла понятия "недостаток", а также невозможностью уяснения из контекстов понятия "мини-задача", является ли она изобретательской задачей? Ведь что есть ИС по определению? Описание технологической ситуации, в которой указан недостаток. Но это ведь лишь половина ТП. Где же искать такое противоположное недостатку качество (назовем его преимуществом), с которым он связан "обратнопропорционально"? Г.С. Альтшуллер считал, что для этого надо попытаться решить одну (из имеющегося в ИС клубка) задачу "обычным путем" (/36/, с. 48). Но какую именно? Поскольку ТП еще не сформировано, то об ИЗ говорить не имеет смысла. Но и "технической", в связи с пониманием ИС как технологической ситуации, эту задачу называть нельзя, поскольку она - лишь частный случай задачи "технологической". Однако понятия такой задачи в ТРИЗ отсутствует. С другой стороны, из задачи о корке шлака следует, что таким известным путем может быть конструирование металлической крышки для ковша и механизмов ее манипулирования. Но понимание искомой задачи как конструкторской исключает возможность выявления ТП в инженерных задачах (/23/, с. 19). Налицо противоречие, разрешить которое можно либо введением нового понятия, либо путем отказа от использования видов задач вообще (т.е. понимая задачу только как "цель, поставленную в конкретных условиях, требующую исполнения, решения" /43/). Последний путь более предпочтителен, поскольку переход к мини-задаче фактически исключает необходимость поиска "обратнопропорционального" преимущества. Однако здесь надо понимать, что в АРИЗ-77 содержание мини-задачи было несколько иным, чем в АРИЗ-85В. Это обусловлено как разным смыслом недостатка и разной целью решения мини-задачи (таблица 6), так и разными смыслами ТП (таблица 7).

Таблица 6

АРИЗ-77
/36/, с. 48
"… любую изобретательскую ситуацию надо прежде всего перевести в мини-задачу по принципу: все остается так, как было, но исчезает вредное, ненужное качество или появляется новое полезное качество"
АРИЗ-77
/36/, с. 203
2.1. Записать условие задачи, не используя специальные термины.
АРИЗ-77
/36/, с. 163
2.1. Шлак, залитый в ковш, при перевозке охлаждается, и сверху образуется корка, затрудняющая слив шлака и увеличивающая его потери. Закрыть ковш крышкой - теплоизолятором - плохое решение, поскольку придется вводить оборудование для закрывания и открывания ковша. Подогрев в пути - тоже недопустимо сложное решение. Нужно, не усложняя имеющегося обрудования, обеспечить перевозку и полный слив жидкого шлака.
АРИЗ-85В
/30/, с. 12
"Мини-задачу получают из изобретательской ситуации, вводя ограничения: все остается без изменений или упрощается, но при этом появляется требуемое действие (свойство), или исчезает вредное действие (свойство)"
АРИЗ-85В
/44/
ШАГ 1.1. Записать условия мини-задачи (без специальных терминов) по следующей форме: Техническая система: для (указать назначение) включает (перечислить основные части системы).
Техническое противоречие 1 (ТП-1): (указать).
Техническое противоречие 2 (ТП-2): (указать).
Необходимо при минимальных изменениях в системе
(указать результат, который должен быть получен).
АРИЗ-85В
/45/
Шаг 1.1. Мини-задача.
ТС для перевозки расплавленного доменного шлака включает железнодорожную платформу, ковш, расплавленный шлак.
ТП-1: если ковш имеет крышку, не образуется твердой корки застывшего шлака, но обслуживание системы замедляется.
ТП-2: если ковш не имеет крышки, обслуживание не замедляется, но образуется твердая корка. Необходимо при минимальных изменениях в системе предотвратить образование твердой корки шлака.

Таблица 7

АРИЗ-77
/36/, с. 203
2.3. Записать два взаимодействия (действия, свойства) инструмента и изделия: имеющееся и то, которое надо ввести (или: полезное и вредное).
2.4. Записать стандартную формулировку модели задачи, указав конфликтующую пару и техническое противоречие.
АРИЗ-77
/36/, с. 163
2.3. Воздух - в качестве крышки - обладает способностью легко пропускать жидкий шлак при заполнении ковша и опорожнении ковша (т.е. такую "крышку" не надо снимать и не надо потом снова ставить на место). Это качество хорошо бы сохранить. Воздух - в качестве крышки - не держит тепла, охлаждает шлак. Это качество необходимо устранить.
2.4. Даны жидкий шлак и воздух над шлаком. Воздух позволяет легко пропускать шлак при наполнении и опорожнении ковша, но охлаждает жидкий шлак.
АРИЗ-85В
/44/
Техническими противоречиями (ТП) называют взаимодействия в системе, состоящие, например, в том, что полезное действие вызывает одновременно и вредное. Или - введение (усиление) полезного действия либо устранение (ослабление) вредного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом.
АРИЗ-85В
/45/
ТП-1: если ковш имеет крышку, не образуется твердой корки застывшего шлака, но обслуживание системы замедляется.
ТП-2: если ковш не имеет крышки, обслуживание не замедляется, но образуется твердая корка. Необходимо при минимальных изменениях в системе предотвратить образование твердой корки шлака.

Указанные различия затрудняют правильное понимание совокупности "терминов", приведенных в электронной книге. Но это - следствия. Что же может быть их причиной?

Вернемся к задаче "О корке шлака". Если сравнить между собой ее тексты в редакции 1980 и 1985 г.г. на основе отделения недостатков от описания ситуации, то видно, что принципиальных отличий между ними нет (таблица 8).

Таблица 8

Редакция 1980 г.
При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак (смесь окислов алюминия, магния, кальция и др., температура около 1000°), который сливают в ковши и увозят к месту его разлива.
Первичный недостатокНа поверхности расплавленного шлака сразу после его заливки в ковш начинается кристаллизация поверхностного слоя. В итоге к моменту прибытия ковша с расплавом шлака к месту его слива на поверхности шлака образуется твердая корка.
Вторичные недостаткиПоэтому перед сливом в корке с помощью специального копрового устройства пробивают два отверстия. Однако эти отверстия приходится делать не у стенки ковша, поэтому часть шлака остается в ковше.
Пробивать отверстия в корке по ряду причин невозможно (ковши по-разному заполняются шлаком, корка имеет разную толщину, стенки ковша - конусные и т.д.).
Затвердевание шлака в ковше и неполный слив приводят к тому, что примерно одна треть шлака не используется на шлакоперерабатывающих установках. Приходится сооружать специальные эстакады: там выбивают затвердевший в ковшах шлак, сливают остатки жидкого шлака, охлаждают водой и самосвалами вывозят в отвалы, громоздящиеся вокруг заводов.
Известный путь устранения первичного недостаткаЗакрыть ковш теплоизолирующей крышкой
Возникающий новый недостатокПотребуются громоздкие устройства для открывания и закрывания ковша.
Редакция 1985 г.
Доменный шлак (температура paсплава 1000°С) перевозят к шлакоперерабатывающей установке в ковшах, установленных на железнодорожных платформах.
Первичный недостатокИз-за действия холодного воздуха на поверхности расплава образуется толстая корка твердого шлака.
Вторичные недостаткиТеряется около трети перевозимого жидкого шлака. В корке приходится пробивать отверстия для слива шлака, а после удалять затвердевший шлак.
Известный путь устранения первичного недостаткаПрименение теплоизолирующей крышки
Возникающий новый недостатокНужно будет снимать и надевать громоздкую крышку.

Однако "всплывает" иное: в обоих случаях рассказывается не о "запутанном" клубке недостатков, а они описываются в порядке их подчинения, т.е. в виде цепочки. А также указан "обычный путь" устранения первичного недостатка и объяснена причина его негативности, т.е. фактически показано "полное" ТП: если ковш закрыть крышкой, то корка на поверхности шлака образовываться не будет, но зато придется эту крышку чем-то открывать и закрывать. Другими словами, в обоих случаях условия представляют собой "симбиоз" ИС и ИЗ. Более того, там указана не одна, а несколько ИС, взаимосвязанных аналогично последовательности недостатков, т.е. в виде цепочки, во главе которой стоит ИС с недостатком "образование твердой корки на поверхности расплава шлака". Из чего вполне следует, что либо ситуация до ИС - миф, либо условия задачи подчинены какой-либо специальной цели, например, учебной. И если сравнить между собой условия задач и тексты описаний тех изобретений, которые служат в задачах контрольными ответами, то напрашивается именно последний вывод.

Однако, если исходить из текста описания изобретения из а. с. № 400621 "Способ защиты доменного шлака от затвердевания в ковшах" (приложение 2), в условиях задачи "О корке шлака" перечислены не все присущие описываемой ситуации недостатки. Так, твердая корка образуется на поверхности расплавленного шлака не только во время его транспортировки, но и в случае заливки в ковш несколькими порциями, в связи с чем к месту слива "приезжает" не только твердая корка, возникшая на поверхности последнего налива при транспортировке, но и сохраняющиеся до момента ее окончания твердые корки предыдущих наливов. Именно этот недостаток делает невозможной возникшую (выше в процессе анализа условий задачи) идею закрывать крышку ковша посредством группового устройства, размещаемого на выезде из зоны заливки, поскольку из текста описания изобретения из а. с. № 400621 следует, что крышку надо закрывать уже непосредственно перед домной. Тем более, если имеет место прерывание процесса налива шлака в ковш. Из чего вполне следует, что вовсе не "перевозка расплава шлака" сама по себе как таковая (а также величина ее скорости) существенна для решения мини-задачи "О корке шлака", а другая присущая этой ТС основная функция - "защита шлака от затвердевания". Ибо шлак твердеет лишь там, где стенки ковша нет, и, соответственно, - не твердеет там, где она есть. Поэтому понимание назначения ТС только как осуществление (одной) перевозки (расплавленного доменного шлака) не вполне правильно, т.к. ТС обычно создаются для выполнения "комплекса полезных функций" (/31/, с. 20).

В итоге из внимания решателя выпадает истинный смысл возможного использования крышки - ликвидация "дырки" (в оболочке ковша), необходимой (полезной) для слива и заливки шлака, но ненужной (вредной) для защиты шлака от образования твердой корки. Такая трактовка сути "главного производственного процесса" (ГПП) и функции крышки обуславливает необходимость изменения и состава "участников" конфликта: вместо ненужной для дальнейшего решения железнодорожной платформы, на которой установлен ковш, в условиях мини-задачи появляется более существенный для решения элемент - оболочка ковша. И, соответственно, - изменяется смысл ТП: если оболочка ковша без "дырки", то твердой корки на поверхности шлака не образуется, но необходимо использовать технические средства принудительного образования "дырки" при заливке и сливе шлака. Тем самым уже на шаге 1.1 мы фактически можем сформулировать и ФП: оболочка ковша должна быть сплошная (т.е. без дырки), чтобы не образовывалась корка шлака после его налива в ковш, и должна быть не сплошная (т.е. с дыркой), чтобы не применять специальные технические средства ее принудительного образования. А также - усилить конфликт: оболочка ковша сплошная, а шлак сливается. Не говоря уже о том, что не искусственным путем, а как бы сам собой исчезает термин "крышка".

Все вышеперечисленное свидетельствует о том, что перед формулировкой условий мини-задачи в алгоритме неплохо было бы иметь специальный шаг, на котором уяснялся бы смысл ГПП. Особенно, если проблема касается не всего технологического процесса, а каких-либо отдельных его операций, где любая ТС удовлетворяет не конечную, а лишь промежуточную потребность. Тем самым удавалось бы избегать ошибок, существенно влияющих на ход поиска решения. Например, такой: "Модель задачи составлена неверно: ковш не конфликтует со шлаком. У ковша свое назначение - перевозка шлака, и ковш вполне с этим справляется" (/36/, с. 74). Ибо перевозка шлака - это назначение не ковша, а железнодорожной платформы с "паровозом". А ковш, во-первых, удерживает жидкий шлак от разлива, а во-вторых - защищает расплав шлака от охлаждения (по крайней мере, в пределах от своего низа до границы его контакта с воздухом). С другой стороны, шлак и ковш действительно не конфликтуют между собой. Однако нельзя согласиться и с тем, что "конфликт возникает между горячим шлаком и холодным воздухом (холодной внешней средой): шлак "хочет" нагреть воздух, а воздух "хочет" охладить шлак" (с. 75), т.к. образование корки - это естественный, природный процесс, взаимодействующие стороны которого ничего специально "хотеть" не могут.

В этой связи представляется целесообразным разобраться с сущностью понятия "конфликт". Тем более что в обиходе ТРИЗ неявно присутствует еще один вид ситуации - "конфликтный". Однако как именно такая ситуация соотносится с ИС - Г.С Альтшуллер прямо не разъяснил. А это момент, если следовать смыслу следующей цитаты, важный, поскольку касается смысловой связи ТП и его причины - ФП: "Знакомясь со стандартами, мы не раз встречали конфликтную ситуацию: вещество должно быть и вещества не должно быть" (/25/, с. 122).

Ссылки

9.   Петров Ю.А. Азбука логичного мышления. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1991. - 104 с.
23.   Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. - М: Советское радио, 1979. - 175 с.
25.   Альтшуллер Г.С. Найти идею: Введение в теорию решения изобретательских задач /Отв. ред. А.К Дюнин. - Новосибирск: Наука. Сиб отд. - 1986. - 209 с.
30.   Альтшуллер Г.С. АРИЗ - значит победа. Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85-В.//Правила игры без правил. - Петрозаводск: Карелия, 1989. - С. 10 - 50.
31.   Поиск новых идей: от озарения до технологии (теория и практика решения изобретательских задач). - Кишинев, Картя Молдовеняска, 1989. - 381 с.
36.   Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи. - Петрозаводск: Карелия. - 1980. - 224 с.
37.   Глоссарий.РУ: словари по естественным наукам / ситуация. - http://encycl.yandex.ru/cgi-bin/art.pl?art=gl_social/22/221_71.HTM.
38.   Сергеев К.А., Соколов А.Н. Логический анализ форм научного поиска. - Л.: Наука, 1986. - 121 с.
39.   Положение об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях. - http://www.libertarium.ru/libertarium/patent-1973.
40.   Ожегов С.И. Словарь русского языка: Ок. 57 000 слов / Под ред. докт. Филол. наук, проф. Н.Ю. Шведовой. - 15-е изд., стереотип. - М.: Рус. яз., 1984. - 816 с.
41.   Кондаков Н.И. Логический словарь-справочник. - 2-ое изд.. - М.: Наука, 1975. - 720 с.
42.   АРИЗ-85В/ Таблица 1 "Схемы типичных конфликтов в моделях задач". - http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v-t1.asp.
43.   Платонов К.К. Краткий словарь системы психологический понятий: Уч. пособие для учеб. заведений профтехобразования. - 2-ое изд. - М.: Высш. шк., 1984. - 174 с. - с. 39
44.   АРИЗ-85В/ Часть 1 "Анализ задачи". - http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v-p1.asp.
45.   АРИЗ-85В/ Приложение 1 "Задача о перевозке шлака". - http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v-p1.asp.
г. Коломыя, 03.08.2004 г. (Продолжение следует)

Приложение 2

Описание изобретения к авторскому свидетельству № 400621 М. Кл. C 21 b 3/06
Заявлено 06.06.1972 ( № 1793831/22-2 )
Опубликовано 01.10.1973 Бюллетень № 40
Дата опубликования описания 21.01.1974
Авторы
изобретения      М.И. Шарапов, В.А. Коломиец, Ю.В. Яковлев и В.А. Щербииии
Заявитель       Магнитогорский металлургический комбинат

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДОМЕННОГО ШЛАКА ОТ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ В КОВШАХ

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано преимущественно при транспортировке в шлаковозных ковшах жидкого доменного шлака от доменных печей до шлакоперерабатывающих предприятий.

При транспортировке жидкого доменного шлака от доменных печей до шлакоперерабатывающих предприятий поверхностный слой шлака в шлаковозных ковшах быстро остывает и затвердевает. При этом образуются толстые и прочные шлаковые корки (скардовины), которые затрудняют слив жидкого шлака из ковшей и сокращают общий выход продукции, получаемой из шлакового расплава. Во многих случаях скардовины являются потерями шлака, так как они не используются и поступают в отвалы. Потери огнежидкого шлака вследствие затвердевания в ковшах достигают 30% от общего его выхода. Толстые корки на поверхности шлака не удается пробить даже специальными пробивными устройствами на шлакоперерабатывающих установках. Такие ковши приходится отправлять в отвал не слитыми, в результате чего повышаются потери ценного и дефицитного шлакового расплава. Потери шлака повышаются в шлаковозах, наполняющихся в несколько приемов. При этом корки, образующиеся на зеркале расплава при первых наливах, обычно сохраняются и препятствуют полному сливу жидкого шлака из ковшей.

При больших потерях огнежидкого шлака вследствие его затвердевания в ковшах приходится затрачивать значительные средства на строительство и эксплуатацию пунктов выбивки скардовин и шлаковых отвалов, содержащих большое количество механизмов и рабочих для охлаждения корок шлака, разделки их, погрузки в автомашины и вывоза в отвалы.

Цель изобретения заключается в разработке способа защиты доменного шлака от затвердевания в ковшах, позволяющего без больших трудозатрат и сложных устройств предупредить образование толстых и прочных корок на поверхности шлака в ковшах и, в конечном счете, значительно снизить потери шлакового расплава. В соответствии с изобретением задача решается за счет создания на открытой поверхности расплава теплоизолирующего слоя, получаемого путем вспенивания водой жидкого шлака в ковше. Вспенивание жидкого шлака в ковше достигается путем сосредоточенной подачи струи воды на поверхность расплава. Воду подают в место падения струи расплава во время наполнения ковша. При высокой температуре расплава и его интенсивной циркуляции в ковше воду подают после наполнения ковша на еще жидкую поверхность шлака.

Сосредоточенная подача воды на жидкую поверхность шлака приводит к его интенсивному вспениванию и к образованию слоя шлаковой пены требуемой толщины. Полученный теплоизолирующий слой шлаковой пены предупреждает охлаждение расплава и образование прочной шлаковой корки. Слой шлаковой пены не затрудняет слив жидкого шлака на шлакоперерабатывающих установках. Отпадает необходимость в применении механизмов для пробивки шлаковой корки в ковшах. Создаются условия для полного слива жидкого шлака из ковшей, в том числе наполнявшихся в несколько приемов.

Кроме того, при подаче воды во время наполнения ковша шлаком образующаяся на поверхности расплава шлаковая пена препятствует разбрызгиванию шлака, что позволяет значительно сократить трудовые затраты по уборке железнодорожных габаритов шлаковозных путей.

При высокой температуре жидкого шлака и его интенсивной циркуляции во время наполнения ковша происходит расплавление образовавшейся шлаковой пены в центральной зоне зеркала расплава. С целью предупреждения расплавления шлаковой пены в воду, подаваемую в ковш во время его наполнения шлаком, добавляют раствор тугоплавкого материала, например, раствор огнеупорной глины, известковое молоко и др. Предлагаемый способ защиты от затвердевания в ковшах прост в осуществлении и не требует больших материальных и трудовых затрат.

Предмет изобретения

Способ защиты доменного шлака от затвердевания в ковшах путем его вспенивания, отличающийся тем, что с целью создания теплоизолирующего слоя на поверхности шлака, на жидкий шлак подают воду или водный раствор тугоплавкого материала.


Главная    ТРИЗАЛ    Ситуации и виды их задач