Что такое оперативная зона
ТРИЗ для «чайников». Приемы устранения технических противоречий
Книга посвящена одному из самых простых и доступных инструментов ТРИЗ – приемам устранения технических противоречий. Для упрощения освоения материала он оснащен большим количеством примеров и изложен в виде подприемов с рекомендациями для использования. Это помогает увидеть аналогии между ними и реальными задачами читателя.Книга адресована широкому кругу читателей – инженеров, студентов и даже школьников. Она может стать настольным справочником для инженеров и менеджеров в их работе.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги ТРИЗ для «чайников». Приемы устранения технических противоречий предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
1.2. Оперативная зона и оперативное время
Техническое противоречие всегда проявляется в определенное время и в определенном месте. Например, при выполнении рентгенографии мы понимаем, что рентгеновские лучи крайне вредны для здоровья. Но при проведении неразрушающего контроля (рентгена) их использование происходит только в ограниченное время, и в защищенной камере, где людей нет. Таким образом, разрешается противоречие — нужны вредные лучи для проведения анализа, и эти лучи должны быть безвредными для персонала.
Для того чтобы научиться разрешать противоречия попробуем разобраться, где и когда техническое противоречие возникает. Для этого введем понятия оперативной зоны (ОЗ) и оперативного времени (ОВ).
Пространство в системе, в котором возникают противоречивые требования, и граничная зона около него, называется оперативной зоной.
Часто современная техника излучает радиоволны высокой частоты, которые вредны для здоровья, но сами приборы нужны для использования. Почему же мы все-таки пользуемся ими? Да потому, что вредное излучение возникает только в ограниченной зоне в приборе, а пространство вокруг него будет вполне безопасным. Именно эта зона (зона действия лучей!) и будет в данном случае оперативной зоной.
Если мы говорим, что утюг плохо гладит, из-за того, что плохо нагревается, то при этом понимается, что плохо нагревается нижняя (рабочая) поверхность утюга. Она и является оперативной зоной. Все остальные части утюга (например, ручка) нас не волнуют.
Промежутки времени, во время которых к системе предъявляются требования, выполнение которых вызывает конфликтную ситуацию (то есть необходимость выполнения противоречивый требований) и называются оперативным временем.
Например, основные требования к толщине брони танка возникают во время боя, и совершенно никого не волнуют в то время, когда танк стоит на базе или находится на марше. Следовательно, оперативное время для танка — время боевых действий, атаки.
А теперь рассмотрим два примера по решению задач с использованием понятий «оперативная зона» и «оперативное время».
В 1980 году на Нижнетагильском металлургическом комбинате мы столкнулись с крайне сложной задачей. Необходимо было повысить качество проката для морских судов, снизить поперечную разнотолщинность листов (это было обязательным условием регистра Ллойда). На стане, построенном еще в 30-е годы, это сделать весьма сложно. Проблема состояла вот в чем. Лист прокатывают просто: слиток пропускают между двумя рабочими валками приблизительно так, как хозяйки отжимают мокрое белье, на старых стиральных машинах. Только валки не из резины, а из стали. Чтобы рабочие валки не сильно прогибались, устанавливают опорные валки. Это рабочая схема стана «кварто». Постепенно зазор между ними уменьшают, и, в конце концов, получается готовый лист, заданной толщины.
При такой технологии прокатчикам приходится решать две задачи:
во-первых, деформировать металл так, чтобы он получался с одинаковой толщиной в центре и на краях, то есть без поперечной разнотолщинности,
во-вторых, удерживать раскатываемый лист в валках строго по центру.
Вам может показаться, что это разные задачи. Но это не так. Дело в том, что усилия деформации настолько велики, что никакие посторонние дополнительные механизмы не способны удержать раскатываемый лист в валках, если из-за неравномерной деформации по ширине его начнет уводить в сторону. В результате произойдет авария.
Прокатчики нашли выход. Они сделали валки так, чтобы при нагрузке образовывался вогнутый профиль, и теперь раскатываемый лист сам центрует себя. Если он сдвинулся в какую-нибудь сторону, то горизонтальная составляющая усилия деформации загоняет его назад. И чем больше вогнутость, тем значительнее эффект самоцентрирования.
Вот тут и противоречие: чем больше вогнутость валков, тем больше поперечная разнотолщинность, то есть тем хуже качество проката, но зато более надежна устойчивость процесса. К тому времени, когда мы начинали работать, разнотолщинность между центром и краями достигала 1—1,2 мм при допуске всего 0,8 мм. Итак, налицо противоречие. Как быть?
Рис. 7. Стан «кварто». При нагрузке образуется поперечный профиль листа в виде «чечевицы».
В хирургии полостных органов — кровеносных сосудов, кишечника, пищевода, трахеи — часто применяется замена отдельных их участков трубчатыми протезами из синтетических полимеров, которые должны обеспечить изоляцию субстрата, находящегося внутри полости (пищи, воздуха, крови), от окружающих частей организма. Как и всякое инородное тело, трубчатые протезы постепенно снаружи и изнутри покрываются капсулой из соединительной ткани. При значительной длине протеза внутренняя часть этой капсулы недостаточно хорошо снабжается кровью, что вызывает ее дистрофию и медленное отмирание. Для того чтобы обеспечить связь между внутренней и наружной частями капсулы, лучше всего было бы применить пористые протезы, но в таком случае, прежде чем капсула будет образована, нарушится герметичность сосуда. Как быть?
Чтобы разрешить противоречие, необходимо провести анализ технической системы и противоречий, связанных с ней. Начнем с уточнения условий, в которых возникают и действуют противоречивые требования, то есть оперативного времени и оперативной зоны. При рассмотрении работы любой системы, нетрудно видеть, что она далеко не всегда работает в одинаковых условиях, и с одинаковыми параметрами. Поэтому, например, условно все время работы технической системы можно разделить на такие промежутки Т1, Т2 и т.д., в течение каждого из которых все характеристики системы одинаковы или однородны. Так же надо поступить и с пространством, разделив его на зоны S1, S2, и т. д. где требования одинаковы.
Начнем с задачи 2. Противоречие состоит в том, что сосуд должен быть пористым, чтобы кровь быстро поступала в соединительную ткань, образующуюся внутри протеза (то есть через некоторое время), и не пористым, чтобы кровь не вытекала из сосуда прямо сейчас.
Оперативная зона и оперативное время
Оперативная зона
При решении задачи надо определить, в каком месте и когда должно проявляться корректирующее действие. Чаще всего это зона конфликта, но бывает, что действие должно происходить в месте устранения причины конфликта. Место полезной системы, в котором мы будем выполнять преобразования согласно условию задачи, называется оперативной зоной.
В оперативной зоне присутствуют, как минимум, два компонента. Один из них выполняет действие, это инструмент. Второй — подвергается преобразованию, это обрабатываемый объект.
В разных задачах, сформулированных относительно одного и того же конфликта, оперативные зоны могут быть разными.
Пример. Три оперативные зоны в системе «автоматический карандаш»
Мы рассматриваем проблемную ситуацию с автоматическим карандашом. В ситуации присутствуют следующие компоненты: корпус карандаша, рука, механизм подачи и удержания грифеля, грифель, бумага.
Место конфликта «карандаш – бумага»
Конфликт заключается в том, что грифель оставляет слишком слабый след на бумаге.
Причины этого могут быть следующие:
Устранение каждой причины — это отдельная задача.
Если задача заключается в улучшении сцепления грифеля с бумагой, то оперативная зона может включать кончик грифеля и поверхность бумаги. В этом случае место конфликта и оперативной зоны совпадают.
Если задача связана с удобством удержания карандаша в руке, то в оперативную зону включаются рука и корпус карандаша.
Если по условию задачи требуется улучшить фиксацию грифеля в корпусе карандаша, то в оперативную зону могут входить грифель и механизм его удержания.
Зависимость оперативной зоны от сути задачи
Оперативное время
Конфликт, вредное взаимодействие, которое происходит в системе, развивается в пространстве и во времени. Точно также осуществляется и корректирующее действие, которое мы выполняем в оперативной зоне для устранения конфликта.
Следовательно, кроме оперативной зоны, т. е. места, где мы трансформируем систему для устранения конфликта, важно выделять и оперативное время, то есть время, когда нам нужно обеспечить корректирующее действие на компоненты системы в оперативной зоне.
Оперативное время характеризуется моментом начала действия и продолжительностью и может быть разделено на две части:
Выполнить корректирующее действие, т. е. исправить ситуацию в оперативной зоне можно до конфликтного взаимодействия, во время его проявления, а также после того, как конфликт уже произошёл. Исправляющее действие может быть постоянным, а может проявляться только на короткий момент, с длительностью, достаточной для улучшения ситуации в оперативной зоне.
Пример: Оперативное время использования пленки для экрана смартфона
Решая задачу защиты экрана смартфона от повреждения, можно прийти к идее покрыть экран защитной пластиковой пленкой. В этом случае оперативное время начинается задолго до конфликта (удара по экрану), защитное действие длится постоянно, обеспечивает защиту на весь срок службы пленки. А корректирующее действие (предохранение экрана от разрушения) проявляется непосредственно в момент удара.
Защитная пленка на дисплее смартфона
Пример: Оперативное время использования реактивного тормоза парашюта
Парашют для десантирования тяжёлых грузов имеет чрезмерную скорость контакта с землёй. Чтобы груз приземлялся плавно, на парашют ставят реактивный тормозной двигатель, который на короткое время срабатывает перед касанием земли, и существенно замедляет скорость снижения. Здесь корректирующее действие проявляется перед временем конфликта.
Реактивный тормоз грузового парашюта
О работе с ТРИЗ тренером
На входе этого шага мы не имеем ясного понимания того, где мы будем прикладывать свои усилия в соответствие с моделью задачи. На выходе мы должны уяснить, где мы будем менять систему, чтобы получить требуемый результат.
Сквозной пример. Коробка для пиццы
Оперативная зона: Здесь оперативная зона совпадает с зоной конфликта, а именно, это место, где пицца соприкасается с дном коробки.
220053, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Урожайная, д.9, офис 6
1.2. Оперативная зона и оперативное время
Техническое противоречие всегда проявляется в определенное время и в определенном месте. Например, при выполнении рентгенографии мы понимаем, что рентгеновские лучи крайне вредны для здоровья. Но при проведении неразрушающего контроля (рентгена) их использование происходит только в ограниченное время, и в защищенной камере, где людей нет. Таким образом, разрешается противоречие – нужны вредные лучи для проведения анализа, и эти лучи должны быть безвредными для персонала.
Для того чтобы научиться разрешать противоречия попробуем разобраться, где и когда техническое противоречие возникает. Для этого введем понятия оперативной зоны (ОЗ) и оперативного времени (ОВ).
Пространство в системе, в котором возникают противоречивые требования, и граничная зона около него, называется оперативной зоной.
Часто современная техника излучает радиоволны высокой частоты, которые вредны для здоровья, но сами приборы нужны для использования. Почему же мы все-таки пользуемся ими? Да потому, что вредное излучение возникает только в ограниченной зоне в приборе, а пространство вокруг него будет вполне безопасным. Именно эта зона (зона действия лучей!) и будет в данном случае оперативной зоной.
Если мы говорим, что утюг плохо гладит, из-за того, что плохо нагревается, то при этом понимается, что плохо нагревается нижняя (рабочая) поверхность утюга. Она и является оперативной зоной. Все остальные части утюга (например, ручка) нас не волнуют.
Промежутки времени, во время которых к системе предъявляются требования, выполнение которых вызывает конфликтную ситуацию (то есть необходимость выполнения противоречивый требований) и называются оперативным временем.
Например, основные требования к толщине брони танка возникают во время боя, и совершенно никого не волнуют в то время, когда танк стоит на базе или находится на марше. Следовательно, оперативное время для танка – время боевых действий, атаки.
А теперь рассмотрим два примера по решению задач с использованием понятий «оперативная зона» и «оперативное время».
В 1980 году на Нижнетагильском металлургическом комбинате мы столкнулись с крайне сложной задачей. Необходимо было повысить качество проката для морских судов, снизить поперечную разнотолщинность листов (это было обязательным условием регистра Ллойда). На стане, построенном еще в 30-е годы, это сделать весьма сложно. Проблема состояла вот в чем. Лист прокатывают просто: слиток пропускают между двумя рабочими валками приблизительно так, как хозяйки отжимают мокрое белье, на старых стиральных машинах. Только валки не из резины, а из стали. Чтобы рабочие валки не сильно прогибались, устанавливают опорные валки. Это рабочая схема стана «кварто». Постепенно зазор между ними уменьшают, и, в конце концов, получается готовый лист, заданной толщины.
При такой технологии прокатчикам приходится решать две задачи:
во-первых, деформировать металл так, чтобы он получался с одинаковой толщиной в центре и на краях, то есть без поперечной разнотолщинности,
во-вторых, удерживать раскатываемый лист в валках строго по центру.
Вам может показаться, что это разные задачи. Но это не так. Дело в том, что усилия деформации настолько велики, что никакие посторонние дополнительные механизмы не способны удержать раскатываемый лист в валках, если из-за неравномерной деформации по ширине его начнет уводить в сторону. В результате произойдет авария.
Прокатчики нашли выход. Они сделали валки так, чтобы при нагрузке образовывался вогнутый профиль, и теперь раскатываемый лист сам центрует себя. Если он сдвинулся в какую-нибудь сторону, то горизонтальная составляющая усилия деформации загоняет его назад. И чем больше вогнутость, тем значительнее эффект самоцентрирования.
Вот тут и противоречие: чем больше вогнутость валков, тем больше поперечная разнотолщинность, то есть тем хуже качество проката, но зато более надежна устойчивость процесса. К тому времени, когда мы начинали работать, разнотолщинность между центром и краями достигала 1—1,2 мм при допуске всего 0,8 мм. Итак, налицо противоречие. Как быть?
Рис. 7. Стан «кварто». При нагрузке образуется поперечный профиль листа в виде «чечевицы».
В хирургии полостных органов – кровеносных сосудов, кишечника, пищевода, трахеи – часто применяется замена отдельных их участков трубчатыми протезами из синтетических полимеров, которые должны обеспечить изоляцию субстрата, находящегося внутри полости (пищи, воздуха, крови), от окружающих частей организма. Как и всякое инородное тело, трубчатые протезы постепенно снаружи и изнутри покрываются капсулой из соединительной ткани. При значительной длине протеза внутренняя часть этой капсулы недостаточно хорошо снабжается кровью, что вызывает ее дистрофию и медленное отмирание. Для того чтобы обеспечить связь между внутренней и наружной частями капсулы, лучше всего было бы применить пористые протезы, но в таком случае, прежде чем капсула будет образована, нарушится герметичность сосуда. Как быть?
Чтобы разрешить противоречие, необходимо провести анализ технической системы и противоречий, связанных с ней. Начнем с уточнения условий, в которых возникают и действуют противоречивые требования, то есть оперативного времени и оперативной зоны. При рассмотрении работы любой системы, нетрудно видеть, что она далеко не всегда работает в одинаковых условиях, и с одинаковыми параметрами. Поэтому, например, условно все время работы технической системы можно разделить на такие промежутки Т1, Т2 и т.д., в течение каждого из которых все характеристики системы одинаковы или однородны. Так же надо поступить и с пространством, разделив его на зоны S1, S2, и т. д. где требования одинаковы.
Начнем с задачи 2. Противоречие состоит в том, что сосуд должен быть пористым, чтобы кровь быстро поступала в соединительную ткань, образующуюся внутри протеза (то есть через некоторое время), и не пористым, чтобы кровь не вытекала из сосуда прямо сейчас.
Химики и врачи нашли остроумный способ устранить противоречие между необходимостью протеза быть пористым и не пористым. Трубчатый протез изготавливается из двух компонентов. Один составляет пористый каркас, а другой – медленно рассасывающийся в организме полимер, заполняющий многочисленные поры каркаса. По мере того как полимер рассасывается, соединительная ткань постепенно заполняет освободившееся пространство. В конце концов, соединительная ткань соединяет внутреннюю и наружную поверхности капсулы.
Итак, поскольку противоречивые требования предъявляются в разное время, то и противоречие было разрешено во времени.
Пример-шутка (разделение противоречия во времени)
Мужик хвастается другу:
Представляешь, я вчера зашел в кабинет шефа и стукнул кулаком по столу!
– Главное – сделал это вовремя – завтра шеф возвращается из командировки.
Пример-шутка (разделение противоречия во времени)
– Доктор куда мы едем?
– Так мы еще и не приехали.
Пример-шутка (разделение противоречия в пространстве)
В детском саду дети сидят в песочнице с сотовыми телефонами, а воспитательница спит.
– Как вы можете спать!? Дети разбегутся!
– Никуда не денутся. Вай-фай только в песочнице!
Рис. 9. Никуда не денутся. Вай-фай только в песочнице!
Воспитательница великолепно разрешила противоречие в пространстве – граница должны быть и ее не должно быть. Дети должны убегать, потому, что они дети и хотят играть, и дети не должны разбегаться, чтобы быть под контролем. Значит, они должны играть в ограниченном пространстве. А сделать это может с помощью Интернета, ограничив радиус действия сети. То есть появилась «невидимая, но очень эффективная граница».
Аналогично, если в системы противоречивые требования, сформулированные для всей системы, реально проявляются в той или иной ее части. Тогда противоречие может быть разрешено в пространстве.
Вернемся к задаче 1.
Какие зоны валка удерживают металл, создают осевые усилия, центрирующие раскат?
Ну, разумеется, те, где наклон образующей валка больше, то есть краевые зоны.
Какие зоны по ширине валка создают особенно большую разницу по толщине в сравнении с краями?
Разумеется, центр валка. Парадоксальная ситуация, но теперь вполне очевидно, что противоречия, как такового, нет. Профиль валка в центральной части, создающий все проблемы разнотолщинности, практически не влияет на центровку раската, в то время как краевые зоны, обеспечивающие устойчивость раската, не вызывают большой разнотолщинности.
Мы разработали и внедрили выпукло-вогнутую профилировку валков, при которой в центре делается утолщение на фоне общей вогнутости. Благодаря этому разнотолщинность снизилась до 0,8 мм, не снижая при этом устойчивости процесса прокатки.
Как и каждое сильное решение, такая профилировка позволила получить «дополнительные пирожки»: так шутливо называют тризовцы сверхэффект – неожиданное положительное свойство системы, которое появляется при решении задачи. Кроме повышения качества проката удалось повысить на 10% производительность стана. Уменьшился и расход металла (поскольку лист стал в центре тоньше).
Рис. 10. Выпукло-вогнутая профилировка валка для прокатки листов на стане 3500 НТМК.
Итак, при решении практических задач, работа начинается с определения противоречия, которое мешает удовлетворить работать, а также оперативной зоны и оперативного времени, в которых это противоречие возникает. И часто бывает, что как только вы определите это, задача становится простой и понятной настолько, что ее можно решить на уровне здравого смысла.
А теперь попробуем описать формальную процедуру выявления оперативной зоны и оперативного времени:
Шаг 1. Постарайтесь сформулировать противоречивые требования, которые возникают в системе и мешают решить проблему.
Шаг 2. Постройте графики действия конфликтующих требований во времени и пространстве, указав действие каждого из требований соответственно на осях. При этом возможны три типовые схемы действия этих требований как для времени, так и для пространства:
– зоны действия противоречивых требований не пересекаются
– противоречивые требования касаются в одной точке
– зоны действия противоречивых требований пересекаются
Шаг 3. Проведите анализ возможности разрешения противоречия стандартными для данной области техники средствами.
Уже на этом этапе иногда удается получить решение, разделив противоречивые требования во времени или в пространстве. Если же здравый смысл и общие технические знания не помогает, необходимо начинать использовать инструментарий ТРИЗ. И в первую очередь могут помочь приемы устранения технических противоречий.
Но все это мы разберем позднее.
Рис. 11. Виды противоречий
Примером ситуации, когда противоречивые требования по времени касаются в точке (а точнее пересекаются на небольшом участке) является решение о пористом протезе аорты, с временным заполнение пор растворяемым материалом (схемы 2а, 3б).
Выводы
Технические системы развиваются по объективным законам. Их можно найти и использовать для осознанного развития техники.
В основе любой технической проблемы лежит техническое противоречие, то есть наличие противоречивых требований в оперативное время в оперативной зоне. По мере развития системы противоречие развивается и обостряется. Решение технической проблемы – это всегда разрешение технического противоречия.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Методолог
Сайт посвящен изобретательским задачам и методам их решения.
Рекомендации по исследованию оперативной зоны в изобретательских задачах
Сибиряков В.Г., Мастер ТРИЗ, к.т.н.
Рекомендации по исследованию оперативной зоны в изобретательских задачах
«Хозяйский глаз сделает больше, чем обе руки». Бенджамин Франклин
При анализе изобретательской задачи мы должны ответить себе на вопрос: ГДЕ возникает конфликт? Системный подход к пространству конфликта позволяет лучше разобраться в ситуации, увидеть и оценить все ресурсы, имеющиеся в системе. Обратите внимание: при анализе и постановке изобретательской задачи мы как бы препарируем ситуацию, делаем нечто похожее на подготовку и проведение хирургической операции. Сначала мы осматриваем «больного» (Систему). Что это за «Система»? Что в ней есть? Как она устроена? Как взаимосвязаны элементы системы?
Далее выясняем «где болит»? Что беспокоит? Что уже предпринимали раньше, чтобы «вылечить болезнь»? Почему не получилось? Затем ставим «диагноз» и формулируем цель дальнейших операций, подготавливаем «операционное поле», «вскрываем конфликт», убираем плохое (нежелательные эффекты) или усиливаем хорошее, нужное. Для описания места возникновения конфликта и его окружения в ТРИЗ устоялся термин «оперативная зона» (ОЗ). Однако правила по выявлению ОЗ в тексте АРИЗ-85В (шаг 2.1. и примечание 18) даны очень лаконично и расплывчато:
«2.1. Определите оперативную зону.
Примечание 18. В простейшем случае ОЗ – это пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи…» Это определение перекочевало и в более поздние модификации АРИЗа.
Маловато, не правда ли?
При анализе изобретательской задачи мы должны чётко и ясно ответить на вопрос: где возникает конфликт между элементами в системе? В принципе возможно не так уж много вариантов. При всём разнообразии изобретательских задач, от канализации до космонавтики, можно описать всего 4 типичных конфликтных ситуации: Конфликт между элементами в точке – по линии – по поверхности – в объёме. И это совпадает с известным в ТРИЗ трендом развития технических систем (рис.1):
В «десятку» вокруг «точки конфликта» в нашем примере попадет кончик керна, небольшой участок поверхности детали и… воздух!
Естественно, наиболее идеально с точки зрения ТРИЗ задача решается именно в «десятке» оперативной зоны. Но, к сожалению, это получается не всегда. Тогда воспользуемся «девяткой»: ведь в нее попадут не только конфликтующая пара, но и другие элементы Системы, с помощью изменений характеристик и свойств которых можно попытаться разрешить конфликт. Не получается? Попробуем использовать ресурсы в «восьмерке». И так далее, пока не опишем нашу систему достаточно полно.
Как видно из рисунка, наша мишень стала несимметричной, как-то исказилась… Но зато теперь её вид лучше соответствует реальным условиям решаемой задачи!
3. Конфликт по поверхности. Если теперь мы попытаемся изобразить зону конфликта с помощью соответствующих трёх сечений или проекций, как при построении чертежей, то это ничем не отличается от предыдущего случая, рис.5.
Например: окисление поверхности раскаленной детали на воздухе. В «десятку» ОЗ войдет поверхностный слой материала детали и тонкий слой окружающей среды.
4. Конфликт по объему. Очень редкий в практике случай, но описывается также, как и в предыдущем случае, сечениями и проекциями.
Например: необходимо обеспечить равномерную кристаллизацию металлической фигурной отливки. В «десятку» ОЗ войдет весь объём детали и тонкий слой окружающей среды – рис.6.
Пример 1. В качестве известного примера применения данной методики рассмотрим задачу об усовершенствовании трубчатого электронагревателя. Для повышения его КПД необходимо убирать с его поверхности «шубу» из парогазовых пузырьков, образующихся при закипании воды (рис.7).
ИЗМЕНЁННАЯ ОПЕРАТИВНАЯ ЗОНА (Х-РЕСУРС, ИЗМЕНЁННЫЙ ЭЛЕМЕНТ)
В ОПЕРАТИВНОЕ ВРЕМЯ САМ ДОСТИГАЕТ ИКР: ЗАСТАВЛЯЕТ ПУЗЫРЬКИ. ДВИГАТЬСЯ.
Как это сделать? Должна быть какая-то сила! Как её создать? Возможное решение – создать градиент температуры вдоль поверхности трубки.
Появляется множество вариантов решений, связанных с каждым ресурсом!
Задача решена!
Не торопитесь… Всё ли мы учли? Не совсем! В данном случае конфликт возникает по поверхности трубки, а мы не рассмотрели другую проекцию, поперечное сечение трубки (рис.10).
Повторим наши рассуждения. Обратите внимание: Рисунок 8 приводит нас к идее создания градиента температуры ВДОЛЬ трубки. Рисунок 10 дает подсказку на пути к другому решению: создать градиент температуры в ПОПЕРЕЧНОМ направлении. Например, трубка может иметь эллиптическое сечение, а она такая и есть изначально! Или спираль может располагаться не точно на оси трубки, а операция центровки спирали внутри трубки очень трудоемка!
ТО, ЧТО РАНЬШЕ СЧИТАЛОСЬ БРАКОМ, ТЕПЕРЬ ДАЕТ СВЕРХЭФФЕКТ!
Пример 2. Ремонт крышки промковша. Задача поставлена начальником электросталеплавильного цеха и решалась бригадиром ремонтников.
Промковш – передвижная мини-электросталеплавильная печь. Имеет футерованную ванну и водоохлаждаемую крышку сложной формы с тремя отверстиями для графитовых электродов (рис.11). Промковш служит буфером или промежуточной емкостью для жидкого металла во время смены стальковша, что позволяет разливать металл сериями. В промковше происходит дальнейшая очистка жидкого металла путем отделения неметаллических включений в шлак в процессе прохождения металла через промковш, обеспечивается постоянство статического давления металла в кристаллизаторе в течение всего времени разливки. Сделано в Германии.
Плановые ремонты крышки проводятся раз в неделю, при этом удаляют раковины, заваривают прогары, заменяют изоляцию. Периодически случаются аварийные прогары водоохлаждаемых элементов, что приводит к простою оборудования 2 часа минимум, в том числе остановка и переподготовка на разливке, в связи с незапланированными съездами на установке непрерывной разливеи стали (УНРС). Простой 2 часа – это две плавки по 300 тонн каждая, плюс полная остановка технологических процессов… На один прогар крышки убыток составляет 1 764 000 руб.
При решении задачи слушателем использовались (цитата):
ИКР: Изменённая форма крышки САМА предотвращает прогар. Ваши предложения?
Предложено слушателем: Упростить изготовление и ремонт водоохлаждаемой крышки свода УПК, объединив три отверстия в одно, простой формы (Рис.13).
Результат:
Нежелательный эффект от решения:
Пример 3. Задача о приваривании полосы. Задача поставлена начальником цеха холодной прокатки и решалась мастером-наладчиком этого цеха.
Для получения «автомобильной стали», толщиной 2,3 мм необходимо прокатать заготовку толщиной 3.0 мм на 5-клетевом прокатном стане. Полоса 3миллиметровой стали из рулона весом 30 тонн подаётся на этот стан. Прокатка идёт на большой скорости, до 25 м/сек. Разгон стана и его остановка (выбег) занимают не менее 30 минут. В час стан прокатывает продукции на 2 миллиона рублей. Ясно, что необходимо обеспечить непрерывную прокатку. Для этого кромки рулонов рихтуют на металлическом сварочном столе и стыкуют точно под сварочным электродом, который за несколько секунд проваривает весь шов. Проблема в том, что полоса иногда «прихватывается» к сварочному столу (рис.14).
Поэтому четверо рабочих с зубилами и молотками всегда рядом наготове. В случае прихватывания они быстро обрубают «прихват». И всё равно аварии случаются регулярно. Стан дергает прихваченную полосу с большой силой, полоса рвется. Последствия непредсказуемы, вплоть до полного выхода стана из строя и остановки цеха на несколько дней. Попытки не допустить приваривания полосы к столу, применяя различные прокладки не дали результата. Что делать?
Рассмотрим оперативную зону, поперечное сечение шва (рис.15, другие проекции не показаны ):
«Голову» и «хвост» полос менять нельзя – это наше изделие.
Сформулируем ИКР для нашей оперативной зоны: Изменённая ФОРМА поверхности стола САМА не допускает приваривания полосы к своей поверхности.
Ответ очевиден: надо сделать в сварочном столе паз под электродом на всю длину сварочного шва. Что и было сделано болгаркой примерно за полчаса. Теперь полоса НИКОГДА не приварится к сварочному столу! Экономический эффект составил не менее 96 миллионов руб/год.
Пример 4. Подогреватель печатных плат гироскопа. Задача поставлена главным технологом цеха и решалась инженером-технологом.
Для стабилизации температуры работы печатных плат гироскопа используются специальные нагреватели. Нагреватель представляет из себя стеклотекстолитовую положку, на которую зигзагообразно напылена дорожка из вольфрама. Для подключения тока используются контактные площадки. Т.к. вольфрам плохо паяется, на контактные площадки напыляют никель (рис.17). Для настройки аппаратуры и испытаний необходимо несколько раз припаять и отпаять нагреватель. Однако после 2-3 припаиваний и отпаиваний никель окисляется, припой собирается в капли не обеспечивается нужный контакт. Все попытки модифицировать поверхность контактных площадок не дали результата. Задача стоит несколько лет.
Сформулируем ИКР для нашей оперативной зоны: Изменённое место контакта САМО обеспечивает возможность многократного припаивания и отпаивания проводов. Ваши предложения?
Ответ очевиден: надо один раз и навсегда припаять провода к контактным площадкам, а отпаивать и снова припаивать подводящие провода надо в другом месте, на плате источника тока, где контактные площадки сделаны из меди. А можно там и разъём поставить….
Двадцатилетняя практика применения описанной методики показывает, что при тщательном следовании алгоритму исследования оперативной зоны, описанию вещественно-полевых ресурсов в ней и формулировании ИКР в ОЗ, до 95% реальных производственных задач решаются очень быстро.