Опыт решения задачи по заказу 3D-проектировщиков

   IV конференция "ТРИЗ. Практика применения методических инструментов"   

Опыт решения задачи по заказу 3D-проектировщиков.

Д.А.Бахтурин, Н.Б.Фейгенсон

 

Введение.

Цель данного сообщения – показать наглядный и простой пример из практики взаимодействия специалистов по ТРИЗ и специалистов-проектировщиков, работающих с современными пакетами автоматизированного проектирования.

Задача возникла на пересечении двух контекстов. Первый из них звучит довольно глобально. От одного из потенциальных стратегических партнеров приходилось выслушать такое суждение: конечно, ТРИЗ вроде как такая полезная вещь. Но ведь современная инженерия живет уже в иных категориях. Активно используются средства автоматизированного проектирования, мощные пакеты программ для оптимизации технических решений, налаживается управление всем жизненным циклом технических систем – от замысла до утилизации; пропагандируется системная инженерия. Обозначьте как можно отчетливее – а где место именно ТРИЗ на этом «празднике жизни», какие именно проблемы современной инженерной практики лучше решать с использованием ТРИЗ? Второй контекст был гораздо более прагматичен – шло вполне рабочее обсуждение возможной совместной работы с командой проектировщиков промышленных сооружений. В ходе этого обсуждения пришли к такой стадии – да, всё что вы рассказываете про возможности ТРИЗ нам интересно, теперь давайте попробуем вместе решить одну из наших текущих задач. Такая пробная задача была сформулирована и взята в работу. В случае успешного показа возможностей ТРИЗ в этом конкретном применении можно предметно говорить о частичном, не исчерпывающем ответе на оба вызова.

Оговоримся сразу – описываемая в данном кратком сообщении задача и ход её решения не являются некой магической «серебряной пулей» и исчерпывающим ответом на все вопросы. Рамки данного сообщения позволяют показать только простой и достаточно наглядный фрагмент из выполняемой работы по применению ТРИЗ инструментария для решения актуальных задач современной инженерии.

Описание исходной ситуации. Постановка задачи

Задачу сформулировали специалисты по компьютерному проектированию (далее - «Задачедатель»). Основная деятельность «Задачедателя» - «отрисовка» (как они говорят) чертежей в 3D проектов сооружения крупных производственных объектов. Конкретная ситуация возникла при проектировании полов для производственного объекта.

Рис.1 Проектируемый пол в производственном помещении: вид сверху и аксонометрия

Согласно требованиям СНиП 2.03.13-88 в случае средней и большой интенсивности протекания жидкостей в ходе эксплуатации, пол в помещении следует выполнять с уклонами до 2 градусов, так, чтобы уклоны «подводили» жидкость к сливным отверстиям. В каждом конкретном проектируемом производственном помещении предусматривалась расстановка оборудования на специальных фундаментах, выступающих над поверхностью пола. Ограничением служило требование – не более двух сливных отверстий в углах помещения. Образец решения, «запроектированного» «Задачедателем» для одного из помещений, показан на рис.1.

При этом возникла чисто «компьютерная» проблема – как рассчитать объем бетона и связанные с ним трудозатраты на укладку полов в таких производственных помещениях. Никакой – даже оптимизационной - постановки задачи тут изначально не звучало! Разве что некоторые дополнительные сомнения возникали у «Задачедателя» по поводу технологичности прорисованного им решения – но они не выносились на обсуждение как задача, требующая решения. Требовалось «просто» рассчитать объем кучи разнообразных «пирамидок» (см.рис.1), которые они сами же и напроектировали – а стандартных средств таких расчетов в CAD-системах нет. «Задачедатель» в принципе обладал достаточной квалификацией для написания соответствующего дополнительного софтверного приложения к существующим пакетам для проектирования, которое могло бы выполнить необходимые расчет. Но это оказалось непростым делом, т.к. таких помещений на объекте – десятки, и в каждом - свои индивидуальные размеры и набор оборудования, возможные места расположения сливов, проч. Эта внезапно возникшая дополнительная и довольно нудная работа совершенно не укладывалась в жесткие временные рамки выполняемого «Задачедателем» проекта. Итак, первоначальная формулировка ими задача в чистом виде представляла собой «административное противоречие» - надо сделать, а как – не знаем, готовых средств нет. На начальном этапе совместной работы нам (ТРИЗовцам) не удалось убедить «Задачедателя» переформулировать задачу как техническую, а не решать её как компьютерно-расчетную,. В рабочем порядке договорились до следующего – мы, ТРИЗовцы, решаем «их» задачу, по расчету объемов и трудозатрат, а уж каким именно способом – это «наше дело». Если при этом удастся что-то сделать более совершенным в техническом отношении, снизить реальные трудозатраты на площадке производства работ – что ж, неплохо, но даже для нового варианта необходимо будет выполнить требуемые расчеты.

  1. Конспективное изложение хода и результатов решенияГлавная функция наклонного пола – направлять воду в сливные отверстия
  2. Для выполнения этой функции используется «бесплатный» ресурс – сила гравитации, и это следует сохранить.
  3. Проблема – в согласовании перемещений потока, движущегося под действием сил гравитации, по всей площади пола.
  4. Требование идеальности решения – используя «даровой» ресурс силы тяготения, спроектировать конструкцию плоского пола (с количеством уклонов, равных нулю), соответствующую требованиям действующего СНиП. Следовательно, надо ориентироваться на поиск простейших геометрических конфигураций, обеспечивающие САМО- стекание.
  5.  Т.е. ИКР – не делать уклонов вообще.
  6. Шаг назад от идеала – сделать один уклон на все помещение, так чтобы пол был плоским, но вся эта плоскость была бы наклонена по отношению к горизонту, и тем самым обеспечивала сток.
  7. Как запасной вариант, если одного уклона окажется недостаточно (по тем или иным причинам) – ещё «шажок назад от ИКР»– 2 уклона. Например, сделать «хребтовую» линию возвышения посреди помещения вдоль его длинной стороны или по диагонали помещения.
  8. Формулируем запрос на функционально – ориентированный поиск аналогов: «где, в каких устройствах подобная функция «самоудаления потока жидкости»выполняется в более жестких условиях?». Например, для удаления жидкости с бОльших площадей, при большем количестве расположенных на данной площади объектов , при бОльшем потоке отводимой воды? Аналог – уличная ливневая канализация. В ливневой канализации наряду с наклонными поверхностями, с локально расположенными сливами-колодцами используются и дополнительные каналы для направления потоков воды. При необходимости такие каналы накрывают защитными решетками.
  9. Таким образом, по итогам ФОП, появляется предложение – дополнить систему «само-направления» стекающей жидкости расположенными по периметру помещения отводными канавками малой ширины, но достаточной глубины, призванными «доводить» собранную жидкость до сливных отверстий. Размеры поперечного сечения этих канавок следует согласовать с площадью поперечного сечения сливного отверстия. Дно канавки выполняется наклонным для обеспечения стекаемой жидкости в сторону соответствующего сливного отверстия. Если расчетная требуемая ширина канавки окажется большой – можно прикрыть канавку сверху дополнительными легкосъёмными щитками с прорезями для прохождения потока жидкости. Имеются ли ресурсы для использования этого аналога – вроде как да!
  10. Получив основную идею решения, делаем итерацию – а нельзя ли получить более простое/идеальное решение? Например, только одно сливное отверстие на помещение, только одна сливная канавка вдоль только одной стены помещения, только один наклон пола? Предполагалось обсудить с «Задачедателем» эти дополнительные вариации – насколько они приемлемы и интересны.
  11. На первый взгляд, возникают некоторые вторичные задачи. возникшие при согласовании базовой идеи решения с «соседними» под - системами:
  12. Для гарантированного предотвращения образования застойных зон в помещении следует расположить блоки-фундаменты под оборудование не параллельно сторонам помещения – а с небольшим поворотом (1-2 градуса) относительно стен, согласованным с «магистральным» направлением стока жидкости в данной зоне помещения. Такие изменения незначительны, поскольку эти фундаменты обычно выполняются с припуском и при относительно больших размерах размещаемого оборудования вносимые изменения будут малозаметны.
  13. Итак, результат – набор концепций, то есть базовая концепция решения и варианты

Защита решения.

Следующим шагом было обсуждение с «Задачедателем» предложенных вариантов, выбор лучшего или поиск комбинации из базовых и дополнительных идей.

Решение защищалось перед группой специалистов. В составе этой импровизированной приемной комиссии был и «Задачедатель», разработчик компьютерной модели «многогранных полов», и специалисты по автоматизации проектирования крупных промышленных сооружений., которых интересовал сам способ «делать изобретения» «Задачедатель» принял предложенное нами решение практически сразу, сказав, что он даже пытался что-то подобное предложить своему Заказчику, но те его «заклевали». Его решение было несколько другим, и он немного «пободался» с нашим, но, скорее, для виду. Однако тут же стали вскрываться дополнительные аспекты проблемы, которые не были изначально сформулированы «Задачедателем» для нас (Решателей). Речь шла о проблемах с прокладкой штробы (так на строительном языке называется паз, «канавка», которую было предложено использовать для направления жидкости в сливное отверстие). Поскольку «Задачедатель» не ожидал от нас технических решений, а только расчетно-калькуляционных, он и не проинформировал Решателей о всех аспектах.

При том, что проблемы были не сложные, однако их решение «с ходу», прямо в ходе представления результата оказалось достаточно дискуссионным и трудоемким – тут уж все присутствующие включились и стали «генерить» идеи «ЗА» и «Против».

Тем не менее , в конечном счете, «Задачедатель» перестал упорствовать, заняв простую позицию: «Мою исходную задачу по расчету количества бетона ваше решение снимает, тут все ясно. А правомерность предложенного технического решения надо идти доказывать Генеральному Заказчику, а то еще и Технадзору. Я ваше решение понимаю, и «нарисовать» в ЗD смогу». На этом и сошлись.

Заключительные замечания

Обратим внимание читателя на некоторые детали: Исходная задача была достаточно подробно и квалифицированно описана «Задачедателем», что весьма существенно для понимания и вхождения в новую область.

Но – формулировка задачи была изменена в соответствии с ТРИЗ правилами

Но - задача решалась не методами «Задачедателя», для оценки и выбора вариантов решений применялись ТРИЗ - приемы.

Сработала именно методика - не прыжки в высоту и ширину, а пошаговый подъём по ступенькам лестницы. По причинам чисто технического характера мы как решатели работали раздельно. Тем не менее получили одинаковые решения и за одно время, невзирая на разный уровень ТРИЗовской и инженерной подготовки,. При этом оба решателя были «не в теме» задачи до знакомства с ней и были незнакомы с возможностями графических пакетов для 3D проектирования.

ТРИЗ оказался применим в данной проблемной ситуации, которая возникла у 3D проектировщиков. Увы, общий ход взаимной работы показал, что современные компьютерные средства не так чтоб очень способствуют поиску эффективных технических решений, и уж никак не могут этого поиска полностью заменить. Не входит это и в интересы «современных» проектировщиков. Компьютерная модель просто «отражает», изображает уже принятые технические решения, и спецы по 3D проектированию погружены в свои «внутренние» задачи – как изобразить эти решения с помощью имеющихся у них средств. Но всякие, даже самые совершенные и изысканные средства однобоки – получается как в пословице: «если у вас есть только молоток, любая проблема на пути будет казаться гвоздем». Проектировщики могут указывать, подсказывать ТРИЗовцам на возможные зоны поиска, но реально технические решения принимаются в других местах, другими людьми, и рано или поздно ТРИЗ-группе при согласовании и утверждении новой идеи придется иметь дело именно с ними.

 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "Опыт решения задачи по заказу 3D-проектировщиков"