Главная    Конференция     Приложения 1-5 к алгоритму решения инженерных проблем (АРИП-2008)

Размещено на сайте 09.07.2008.

Приложения 1-5 к
алгоритму решения инженерных проблем (АРИП-2008)



Приложение 1

Какой  алгоритм  нужен  инженеру

Иванов  Г. И.
genivanov@irmail.com

- Идите туда, где ищут истину, и
бегите оттуда, где ее нашли.-

Сократ

Невозможно одним лекарством  лечить все болезни.  Невозможно  решать все  изобретательские задачи одним алгоритмом, пусть даже самым универсальным.  Мир бесконечно разнообразен.

   Инженерная практика показывает, что АРИЗ85В хорошо работает на предварительно очищенных задачах, то есть на задачах где ясна исходная ситуация и понятна конечная цель.  На реальном производстве такие условия почти всегда отсутствуют. Исходная ситуация, как правило, имеет массу неопределенностей и неточностей,  что приводит к ошибкам уже в начале анализа. Сложность взаимосвязей и многоярусность отношений в иерархии технических систем затрудняют выявление главного звена в цепи нежелательных явлений. Поэтому вопрос выявления  задач из производственной ситуации остается актуальным.

 Еще в начале 80 годов сам Генрих Саулович Альшуллер отмечал необходимость развития первой части АРИЗ, в которой выявлялась и формулировалась задача. Усилия многих разработчиков были направлены на решение именно этой проблемы. Некоторые успехи в этой области уже имеются, но они еще недостаточны, чтобы с полной уверенностью  заявить о том, что проблема выбора задачи из производственной проблемной ситуации решена.

  У профессионалов четко сформировалась мысль о  том, что  для  производственно -технологической проблемной ситуации нужен свой  специальный  алгоритм

 Этот алгоритм должен выявлять место и время возникновения первопричины и устранять ее,  привлекая имеющиеся ресурсы  и разрешая  физические противоречия.  

   Похожая, но все же иная ситуация  в конструкторской деятельности, когда требуется изменить конкретный узел или машину в целом. В этом случае понять исходную ситуацию  и выбрать задачу  легче. Однако, требуется определить на каком этапе развития находится рассматриваемая система и какой, в соответствии с ЗРТС, необходим следующий эволюционный или качественный шаг приближающий систему к идеалу.  Затем, как и в предыдущем случае, мы должны выявить физические  противоречия и применить инструменты их разрешения.   Для того чтобы уверенно делать такую работу требуется уже свой конструкторский алгоритм.

Особняком стоят измерительные задачи. В них, как правило, требуется провести анализ входящих и выходящих полей, несущих информацию. Это накладывает  свои особенности, которые, к сожалению, в существующем алгоритме не всегда учитываются. Возникает необходимость создания алгоритма измерительных задач.

Совсем  не похожая ситуация наблюдается при аварийных и научно-исследовательских проблемных ситуациях. В этих случаях  почти отсутствует информация о предшествующих событиях, а есть только последствия,  причина возникновения которых так же не известна.

Итак, многолетняя практика использования АРИЗ85В привела к мысли о необходимости  разработки как минимум пяти специализированных алгоритмов для  различных  проблем.

Следует сразу же подчеркнуть, во всех  специализированных алгоритмах  должны присутствовать все те же основополагающие  диалектические понятия ТРИЗ - системность и законы развития систем, идеальность и составление ИКР,  противоречия и принципы их разрешения,  ресурсы и их использование. Это те понятия, которые Г,С, Альшуллер первым ввел в  изобретательскую практику, которые прошли проверку временем  и которые составляют суть эффективного изобретательского мышления.

Разработанный алгоритм - АРИП2008(п.т.)  специализирован для решения инженерных задач из производственно- технологической проблемной ситуации. Другие типы алгоритмов еще предстоит создать.

Полный текст статьи Г. Иванова «Какой алгоритм нужен инженеру» смотрите на сайте http://www.metodolog.ru

Приложение №2

Виды технических проблем

Производственно – технологические проблемы

Признаки: - Сбои, остановки, неритмичность и не эффективность технологических процессов. Выход технологических параметров за приделы допускаемых норм, возникновение брака, неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Конструкторские проблемы.

Признаки: -   Низкая производительность, большая энергоемкость, масса, размеры, ненадежность, недолговечность и сложность рассматриваемой технической системы.

Конструкторские проблемы имеют подвиды:

·Развитие системы.- Изменяются любые части системы кроме рабочего органа.

·Создание новой системы. - Создается новый рабочий орган с новым принципом действия.

Измерительно – обнаружительные проблемы

Признаки: - Отсутствие информации о промежуточных или крайних состояниях технической системы или ее частей.

Научно – исследовательские проблемы

Признаки:- Отсутствие информация о происходящих физико – химических процессах, несовпадение полученных результатов с ожидаемыми, возникновение ранее неизвестного явления или события, непонимание происходящих событий.

Аварийные проблемы

Признаки: - Возникновение в технической системе саморазвивающихся, неуправляемых процессов, приводящих к разрушению самой технической системы и окружающей среды.

Примечание: Для решения производственно- технологических проблем создан алгоритм АРИП2008(пт), который прошел достаточно длительную проверку.  Алгоритмы для решения  конструкторских и измерительно - обнаружительных проблем находятся в стадии разработки.

 Возможно перечислены не все виды технических проблем для которых требуется свои специализированные алгоритмы. Поэтому мы будем благодарны за уточнения и дополнения.

Приложение №3

Уровни описания производственно-технологических проблем

Описание производственно – технологической проблемы может быть выполнено на различных уровнях: - Социально-административном, Техническом, Физическом.

Социально-административный уровень описания проблемы:    Описывается конфликт между технической системой и надсистемой, между человеком и техникой.  Указываются финансовые, организационные, эксплуатационные, экологические и другие неблагополучия. Описания отмечает только вредные последствия. Даются административные указания на их устранение

Пример. "Завод платит большие штрафы за загрязнение прилегающих к нему территорий. Бетонные лотки, по которым отводятся жидкие отходы, переполняются и отходы выливаются на землю. Техническим службам завода срочно принять меры к устранению указанного недостатка и обеспечить транспортировку жидких отходов без загрязнения прилегающих территорий».

Технический уровень описания проблемы: -Описывается конфликт между двумя и более техническими системами. Как правило, описание отражает функционально - технологические неблагополучия в рассматриваемой системе. Предлагается устранить недостаток имеющейся системы.

Пример. «Бетонные лотки для транспортировки жидких отходов забиваются осадками и переполняются. Ручная очистка трудоемка и не эффективна. Применение механических самоходных скребков связано с большими затратами материалов, электроэнергии и сложностью устройства. Необходимо разработать новый способ или устройство для эффективной очистки лотков»

Физический уровень описания проблемы:- Описывается конфликт, происходящий внутри одной технической системы, отражаются нежелательные физико – химические явления. Как правило, рассматривается один(!) элемент и происходящие в нем физические процессы, которые являются причиной возникновения проблемы. О. Предлагается разработать способ или устройство для устранения нежелательного физико-химического процесса.

Пример. В лотках во время спуска жидких отходов, имеющиеся в них твердые частицы пропитываются водой, теряют плавучесть и оседают на дно, забивая лоток. Предложите способ предотвращения потери плавучести твердых отходов.

При всей краткости описания проблемы,  в нем отражены основные категории физического (материального) мира – Событие, Пространство, Время, Причина. При этом содержатсяполные ответы на вопросы;- "Что?" – частицы оседают на дно,  "Где?" - в лотках,  "Когда?" - во время спуска отходов,  «Почему?»- теряют плавучесть. Это и есть наиболее правильное и полное описание технической проблемы, которое выполнено на физическом уровне.

Рекомендация-Описаниелюбой производственно- технологической проблемы необходимо доводить до ее физического уровня, т.е. должны описываться конкретные физико - химические процессы, которые происходят в подсистемных элементах и которые являются причиной возникновения проблемы. Решать проблему можно только тогда, когда она описана на физическом уровне

Приложение № 4

Примеры разбора задач по алгоритму – АРИП 2008(п.т.) Часть 2. шаг 2.1.

Проверка проблемы на ложность

Шаг 2.1. Выяснить, возникают ли вредные последствия в будущем на уровнях системы, надсистемы и подсистемы, если технологическую операцию, при которой возникает проблема, не выполнять. Если вредных последствий не возникает, проблему считать ложной

Пример 1  Строгание бруса

По специальному заказу завод в массовом количестве изготовлял корпусные сварные изделия из брускового металла. На складе был большой запас бруса толщиной 20мм. Для выпускаемых изделий требовался брус толщиной 18 мм. Строгальный участок, на котором с бруса снимались лишние 2мм, не справлялся с объемом возросших работ. Возникла проблема, как повысить производительность участка, чтобы завод мог выполнить работу в договорные сроки. Была организована работа в три смены, но и это не спасало положения.

Дирекция завода уже была готова пойти на крупные расходы и закупить новые станки, чтобы не упустить выгодный заказ. Однако, при общении с заказчиком выяснилось, что толщина изделия 18 мм. является минимально допустимой, а если изделия будут толще, то это даже лучше и он, заказчик, готов даже немного доплатить за более прочные изделия.

Пример 3. Очистка газгольдера

Газгольдер – аппарат применяемый в химической промышленности для приема, хранения и выдачи газа. Аппарат выполнен в виде большого перевернутого колокола, который плавает в открытом водяном бассейне. Зимой при отрицательной температуре воздуха вода в бассейне подогревается. Однако верхняя часть газгольдера внутри покрывается толстым слоем инея, который в виде снеговой шубы нарастает все больше и больше. В технологической документации завода отдельным пунктом стоит требование через определенное время удалять эту снеговую шубу. Специальные люди, одетые в гидрокостюмы и противогазы с помощью скребков и лопат снимали иней с внутренней части газгольдера. Работа медленная, трудная и очень опасная для здоровья человека. Попытка механизировать данную операцию не увенчалась успехом. На большом химическом комбинате был объявлен конкурс на лучшее решение проблемы. Что делать?


Анализ и последующая практика показала, что данная проблема ложная. Снеговая шуба никаких вредных последствий на хранимый газ и на последующий технологический процесс не оказывает. Внутреннею поверхность газгольдера перестали чистить от нарастающего инея. Было замечено, что со временем рост снеговой шубы замедляется и останавливается. Таким образом, были сохранены финансовые средства, затрачиваемые на выполнение ненужной работы, и, главное, сохранено здоровье людей.

Приложение № 5

Примеры разбора задач по алгоритму – АРИП 2008(п.т.) Часть 2. шаг 2.2.

проверка проблемы на ложность

Шаг 2.2. Выяснить, возникают ли вредные последствия в будущем на уровнях системы, надсистемы и подсистемы, если недостаток, возникающий при выполнении какой либо операции, не устранять.Если вредных последствий не возникает или недостаток самоустраняется,  проблему считать ложной .

Пример 1.Скрутка пластины

После термообработки стальная пластинка иногда приобретала небольшую осевую скрутку. По этой причине 10% изделий уходило в брак .Технологи цеха потратили много усилий, чтобы устранить данный недостаток, но полного успеха достигнуть не могли.

                  Деталь до закалки                                                      Деталь после закалки

Когда проверили, какое влияние оказывает скрутка пластины на работу устройства, в котором она применялась, то выяснили – никаких вредных последствий не возникает. Пластинка зажималась между двумя деталями и ее скрутка исчезала. Более того, скрученная пластинка облегчала разборку этого же устройства. При отворачивании болтов под действием скрученной пластины детали сами разъединялись и уже не требовались специальные клинья, применяемые ранее для разборки. Цех перестал считать скрутку пластины браком.

ПРИМЕР 2. ЗАЛИВКА АНОДОДЕРЖАТЕЛЕЙ

В современном электролизном производстве алюминия применяют обожженные анодные блоки. Чтобы установить эти блоки в электролизные ванны, в их гнезда вставляют анододержатели и заливают жидким чугуном. Горячий металл, находясь в замкнутом объеме остывает быстро и неравномерно. В результате иногда на его поверхности возникают трещины, которые не допускаются утвержденными технологическими нормами. Исправить этот недостаток уже невозможно и дорогое изделие отправляется в брак.

Заводские инженеры и рационализаторы перепробовали десятки режимов различных заливок чугуна и различные приспособления, но трещины все равно продолжали неожиданно появляться. Институтам было дано задание разработать такой сплав чугуна, который при остывании не образует трещин. Длительная разработка такого чугуна не принесла положительных результатов. Десятки дорогих анодных блоков продолжали уходить в брак. Так продолжалось несколько лет.

Наконец решили проверить, какое влияние оказывает трещина на технологический процесс получения алюминия. Многократные и длительные испытания показали, что трещина в залитом чугуне не оказывает никакого вредного влияния на работу анодного блока в электролизной ванне и не ухудшает качество получаемого алюминия.

ПРИМЕР 3.    СНЯТИЕ ЗАУСЕНЦЕВ С МИКРОШЕСТЕРНИ.

Завод в массовом количестве изготовлял из специальной высоковязкой стали микрошестерни для высокоточных приборов. Нарезание зубьев выполнялось на высокопроизводительных автоматах. Проблема состояла в удалении заусенцев, которые неизбежно образовывались на торце шестерни в момент выхода фрезы из заготовки.

Удалять заусенцы используя все известные способы не удавалось. Были испытаны пескоструйный, ультразвуковой, электрогидравлический, лазерный и другие, но все они оказались не пригодными. Микрошестерня имеет очень мелкий зуб, размеры и масса которого соизмеримы с заусенцем, поэтому в момент удалении заусенцев, любым известным способом, неизбежно повреждался и зуб. Бригады женщин с помощью надфилей и шлифовальной пасты вручную удаляли заусенцы. Это была одна из высокозатратных операций во всей технологии изготовления приборов.

При анализе последующих технологических операций было выяснено; — изготовленные шестеренки насаживались на вал микродвигателя и приваривались к нему. Затем, высокоскоростным шлифовальным кругом, с торца шестеренки снимались наплывы металла, образованные сваркой, и шлифовалась поверхность.

Шестерня после снятия наплывов сварочного шва. Исчезли наплывы, а вместе с ними и заусенцы на микрошестерни.

При операции шлифования автоматически удаляются и заусенцы! Трудоемкая работа по предварительному удалению заусенцев, оказывается, была ненужной. Проблема исчезла.

ПРИМЕР 4. БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ СТАЛЕМЕД НЫЙ ПРОВОД.

На производстве отрабатывалась новая технология изготовления биметаллического сталемедного провода. Это была уникальная технология. На одной из ее операций стальной проволочный сердечник очищался, оборачивался медной лентой, нагревался до 600 градусов и обжимался в специальных валках. Образцы из каждой партия продукции проверялись в лаборатории. Среди многих показателей прочность соединения стали и меди регламентировалась особенно жестко. Но этот показатель не всегда соответствовал нормам. Технологи сбились с ног, выискивая причину такой нестабильности. Казалось, что было испробовано все что возможно, однако один образец показывал, хорошею прочность, другой образец изготовленный совершенно так же, показывал низкую прочность соединения стали с медью. Пригласили науку, и та после нескольких месяцев различных исследований, тоже беспомощно развела руками. Проблема обострялась.

Однажды на завод приехал заказчик, которому срочно была нужна партия изделий из биметаллического провода. Ему сказали, что сейчас нет готовых изделий, они будут только через три дня. Заказчик оказался недоверчивым и попросил провести его на склад готовой продукции. Его повели на склад. Там действительно не было ничего, только в углу валялась партия накануне забракованных изделий, которые не прошли испытаний по прочности соединения металлов. Заказчик согласился забрать всю эту партию. Ему сказали, что это брак и повели в лабораторию, чтобы он убедился сам в ненадежности соединения металлов. К всеобщему изумлению лаборантов и технологов завода, забракованные сутки назад, образцы показали отличную прочность... Вероятно, после нагрева и деформации в валках, металлам нужно было некоторое время, чтобы произошла релаксация (отпуск) их кристаллической структуры и тогда диффузное соединение завершалось полностью. Произошло самоустранение той проблемы, над которой долго бились технологи.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    Конференция     Приложения 1-5 к алгоритму решения инженерных проблем (АРИП-2008)