Ресурсы

Из книги Г.С. Альтшуллер, Б.Л. Злотин, А.В. Зусман, В.И. Филатов «Поиск новых идей: от озарения к технологии». Кишинев, Картя Молдовеняскэ, 1989г.

Практика показала, что зачастую высокоэффективные решения, связанные с качественным изменением системы, сильно повышающие степень идеальности, очень долго не внедряются. В то же время другие решения, пусть и не дающие такого эффекта, внедряются куда быстрее. Чаще всего это связано с наличием необходимых ресурсов – веществ, энергии, оборудования и т. п. Для данного конкретного предприятия решения, учитывающие наличие имеющихся ресурсов и местных ограничений, позволяющие минимизировать факторы расплаты, предпочтительнее. То есть их частная, локальная идеальность выше. Как правило, решая практические задачи совершенствования конкретных технических систем, приходится ориентироваться не на общую, а на локальную идеальность. Использование ресурсов технических систем является одним из важных механизмов повышения идеальности как общей, так и частной.

Во многих случаях необходимые для решения задачи ресурсы имеются в системе в годном для применения виде – готовые ресурсы. Нужно только догадаться, как их использовать. Но нередки ситуации, когда имеющиеся ресурсы могут быть использованы только после определенной подготовки: накопления, видоизменения и т. п. Такие ресурсы называются производными. Нередко в качестве ресурсов, позволяющих совершенствовать техническую систему, решить изобретательскую задачу, используются также физические и химические свойства имеющихся веществ – способность претерпевать фазовые переходы, менять свои свойства, вступать в химические реакции и т. п.

Рассмотрим ресурсы, наиболее часто используемые при совершенствовании технических систем.

Ресурсы вещества готовые
Ресурсы вещества производные
Ресурсы энергии готовые
Ресурсы энергии производные
Ресурсы информации готовые
Ресурсы информации производные
Ресурсы пространства готовые

Ресурсы пространства производные
Ресурсы времени готовые
Ресурсы функциональные готовые
Ресурсы функциональные производные
Системные ресурсы
Вредные ресурсы
Комбинированное использование ресурсов
Источники ресурсов
«Копеечные» ресурсы
 

Ресурсы вещества готовые – это любые материалы, из которых состоит система и ее окружение, выпускаемая ею продукция, отходы и т. п., которые, в принципе, можно использовать дополнительно.

Примеры. На заводе, выпускающем керамзит, последний используют в качестве набивки

фильтра для очистки технической воды.

На севере в качестве набивки фильтров для очистки воздуха используют снег.

 

Ресурсы вещества производные – вещества, получаемые в результате любых воздействий на готовые вещественные ресурсы.

Примеры. Для защиты труб от разрушения серосодержащими отходами нефтеперегонного производства через трубы предварительно прокачивают нефть, а потом продувкой горячего воздуха окисляют оставшуюся на внутренней поверхности нефтяную пленку до лакообразного состояния.

Для мытья посуды в ресторанах предложено использовать вместо мыла раствор натриевой соды, которая омыливает пищевые жиры, имеющиеся на грязной посуде.

 

Ресурсы энергии готовые – любая энергия, нереализованные запасы которой имеются в системе или ее окружении.

Примеры. В опрыскивателе для деревьев давление жидкости создается под действием шагов работающего благодаря закрепленному на его сапоге насосу.

Абажур для настольной лампы вращается благодаря конвекционному потоку воздуха, создаваемому теплом лампы.

Оттаивание вечной мерзлоты производят с помощью тепла воды, добытой из глубокой (за пределами вечной мерзлоты) скважины.

 

Ресурсы энергии производные – энергия, получаемая в результате преобразования

готовых энергетических ресурсов в другие виды энергии, либо изменения направления их действия, интенсивности и других характеристик.

Примеры. В магнитогидродинамическом насосе для перекачивания жидких металлов магнитное поле создается электромагнитом, получающим энергию от термопар, использующих тепло расплавленного металла.

Свет электрической дуги, отраженный зеркалом, прикрепленным к маске сварщика, освещает место сварки.

 

Ресурсы информации готовые – информация о системе, которая может быть получена с помощью полей рассеяния (звукового, теплового, электромагнитного и т.п.) в системе либо с помощью веществ, проходящих через систему либо выходящих из нее (продукция, отходы).

Примеры. При включении и выключении линий электропередачи возникают мощные электромагнитные импульсы. Их используют для глубинного зондирования Земли при поиске полезных ископаемых.

По биению пульса тибетская медицина диагностирует до 200 болезней.

Известен способ определения марки стали и параметров ее обработки по летящим при обработке искрам.

 

Ресурсы информации производные – информация, получаемая в результате преобразования непригодной для восприятия или обработки информации в полезную, как правило, с помощью различных физических или химических эффектов.

Примеры. Для изучения распределения давлений в труднодоступных местах, например между матрицей и плитой пресса, между ними укладывают тонкие листы белой и копировальной бумаги. В результате на белых листах появляются отпечатки, показывающие распределение давлений.

Для устранения перегрузки летчика визуальной информацией было предложено закрепить на его животе специальные электроды.

При появлении крена самолета на них подается слабое напряжение, и пилот ощущает легкое «щекотание» со стороны крена.

При возникновении и развитии трещин в работающих конструкциях возникают слабые звуковые колебания. Специальные акустические установки улавливают звуки в широком диапазоне, обрабатывают их с помощью ЭВМ и с высокой точностью оценивают характер возникшего дефекта и его опасность для конструкции.

 

Ресурсы пространства готовые – имеющееся в системе или ее окружении свободное, незанятое место. Эффективный способ реализации этого ресурса – использование пустоты вместо вещества.

Примеры. Для хранения газа используют естественные полости в земле. Для экономии сельскохозяйственных угодий помидоры сажают между деревьями фруктового сада. Для экономии места в вагоне поезда дверь купе вдвигается в межстеночное пространство.

 

Ресурсы пространства производные – дополнительное пространство, получаемое в результате использования разного рода геометрических эффектов.

Пример. Использование ленты Мебиуса позволяет не менее чем в два раза повысить эффективную длину любых кольцевых элементов: ременных шкивов, магнитофонных лент, ленточных ножей и т. п.

 

Ресурсы времени готовые – временные промежутки в технологическом процессе, а также до или после него, между процессами, не использованные ранее или использованные частично.

Примеры. В процессе транспортировки нефти по трубопроводу производится ее обезвоживание и обессоливание.

В роторно–конвейерных линиях технологическое движение совмещено с транспортным. Танкер, перевозящий нефть, одновременно ведет ее переработку.

Ресурсы времени производные – временные промежутки, получаемые в результате ускорения, замедления, прерывания или превращения в непрерывные протекающих процессов.

Примеры. Использование ускоренной или замедленной съемки для быстротекущих или очень медленных процессов.

Передача информации в виде короткого импульса, сжатого во времени.

 

Ресурсы функциональные готовые – возможности системы и ее подсистем выполнять по совместительству дополнительные функции, как близкие к основным, так и новые, неожиданные (сверхэффект).

Примеры. Лет 15 назад было установлено, что аспирин разжижает кровь и потому в некоторых случаях оказывает вредное действие. А недавно это его свойство было использовано для профилактики и лечения инфарктов.

Для улучшения качества записи певца микрофон устанавливают в его ушной раковине.

 

Ресурсы функциональные производные – возможности системы выполнять по совместительству дополнительные функции после некоторых изменений.

Примеры. В прессформе для отливки деталей из термопластов литниковые каналы выполняются в виде полезных изделий, например, букв азбуки.

Подъемный кран при помощи несложного приспособления сам поднимает свои подкрановые блоки при ремонте.

Было предложено в двухрядном автомобильном двигателе отключать при необходимости один из рядов цилиндров от подачи топлива и использовать его как компрессор.

 

Системные ресурсы – новые полезные свойства системы или новые функции, которые могут быть получены при изменении связей между подсистемами или при новом способе объединения систем.

Примеры. Мощные турбогенераторы объединяют парами, так что один работает в режиме генератора, питающего второй, который работает в режиме двигателя и вращает первый. Такое соединение позволяет испытать оба генератора в работе на полной нагрузке. Нужно только для покрытия потерь в машинах добавить приводной двигатель небольшой мощности.

Технология изготовления стальных втулок предусматривала их точение из прутка, сверление внутреннего отверстия и поверхностную индустриальную закалку. При этом из–за закалочных напряжений на внутренней поверхности нередко возникали микротрещины. Было предложено изменить порядок операций – сперва точить наружную поверхность, потом проводить

поверхностную закалку, а потом высверлить внутренний слой материала. Теперь напряжения исчезают вместе с высверленным материалом.

 

Наиболее эффективно решаются задачи, когда удается использовать в качестве ресурсов вредные вещества, поля, вредные функции системы. В этом случае получается двойной эффект – избавление от вреда и дополнительный выигрыш.

Примеры. Кресло водителя самосвала выполнено таким образом, что при вибрациях, неизбежных при движении, накачивает воздух.

Выхлоп трактора подведен через лемех плуга в землю и продукты сгорания обезвреживаются, одновременно удобряя землю.

Пьезогенератор использует шум двигателя для генерации электроэнергии, необходимой для разных устройств самолета.

Электрохимическая обработка на переменном токе дешевле, но при ней инструмент разрушается не меньше, чем изделие. Это нежелательное явление сделали полезным, превратив в инструмент вторую деталь, например, для приработки зубчатых колес, работающих в паре, их опускают в электролит и подключают к источнику переменного тока.

 

Наиболее эффективным является комбинированное использование ресурсов разных видов.

Примеры. Автомобиль–бетономешалка использует ресурс времени (бетон изготавливается при его транспортировке) и энергии (вращение бетономешалки осуществляется от двигателя автомобиля).

Детали, полученные литьем, очищают от литейной земли, помещая их в ванну с водой, в которой с помощью электрического разряда создается электрогидравлический удар. Но этот способ сопровождается очень сильным грохотом. Закрывать ванну крышкой сложно. Предложено покрывать воду пеной, гасящей звук. Для этого в воду добавляется немного мыла. Использованы вещественные ресурсы (вода и воздух), а также энергетические и функциональные (пена сбивается с помощью электрогидравлических ударов).

 

Источники ресурсов, их местонахождение могут быть различными. Ресурсы могут располагаться в оперативной зоне, то есть в зоне, в которой непосредственно происходит рабочий процесс, в других подсистемах данной системы либо являться ее продукцией или отходами.

Примеры. Выхлопные газы снегоуборочной машины направляются на формируемые снежные валки, уплотняя их.

Силосная башня обогревает коровник, построенный вокруг нее.

Проточку железнодорожных колес ведут во время движения поезда с помощью несложного приспособления.

При бурении скважин под сваи вынутый из земли грунт смешивают с вяжущим веществом и из этого материала изготавливают сваи.

Тепло, излучаемое чугунной отливкой, с помощью экранов направляют на нее, тем самым регулируя равномерность ее остывания для исключения внутренних напряжений.

Другими источниками ресурсов могут быть системы – соседи по общей надсистеме, их продукция или отходы, а также внешняя среда (воздух, вода, почва, различные фоновые поля: гравитационное, электрическое, магнитное, тепловое и т. п.).

Примеры. Стеклоочиститель автомобиля используют в качестве антенны автомобильного

радиоприемника.

Для оттаивания мерзлого грунта используют солнечное тепло, сконцентрированное большими линзами из прозрачной полиэтиленовой пленки, заполненной водой.

Электрическое поле Земли используют для управления полетом самолета на малой высоте.

 

Среди ресурсов надсистемы и внешней среды необходимо особо отметить «копеечные» ресурсы – широкодоступные, дешевые вещества.

Примеры. В качестве добавки к корму для свиней используют вспученную горную породу перлит.

Золу тепловых электростанций используют стимулятор роста растений, в качестве наполнителя бетона.

Для предотвращения окисления раскаленная деталь, предназначенная для горячей штамповки, посыпается силикатным стеклом, которое, плавясь, покрывает поверхность детали тонким слоем. При ударе пресса во время штамповки защитный слой рассыпается.

 

Для облегчения поиска и использования ресурсов можно воспользоваться алгоритмом поиска ресурсов . Для удобства использования мы приводим здесь «осовремененный» вариант, в котором голубым цветом добавлены элементы, которых не было в исходном алгоритме.

В развитии технических систем выявленные ресурсы могут использоваться по– разному. Самое простое – избавиться от ненужных ресурсов.

Пример. После проведения испытаний и уточнения расчетов выяснилось, что крыло проектируемого самолета имело избыточную прочность и, следовательно, лишний вес. Было предложено снизить толщину конструктивных элементов.

 

Другая возможность использования ресурсов – использование их для решения поставленной задачи.

Пример. При создании портативных раций для альпинистов возникла проблема обеспечения температурной стабилизации кварцевого кристалла генератора Обычный термостабилизатор получался чересчур тяжелым, требовал специального питания. Был выявлен и использован ресурс – стабильная температура человеческого тела. Термостабилизацию кристалла обеспечили, расположив его под мышкой альпиниста.

 

Еще одна возможность использования ресурсов – поиск задач, для решения которых могли бы быть использованы выявленные ресурсы. Такая ситуация часто возникает при попытке использования отходов производства, свободных промежутков между операциями технологических процессов, дополнительных функциональных возможностей технической системы.

Пример. Долго искали возможность использования мелузы – каменной пыли, остающейся после распиловки камня. Позже было предложено добавлять ее в бетон. При этом снижается потребность в цементе без ухудшения качества бетона.