КейсыСегодня кейсов в Базе - 66

«Задача о шлаке» впервые решена М.И.Шараповым (а.с.№ 400641), сознательно использававшим законы увеличения степени идеальности системы. Изобретение – в силу исключительной простоты – без затруднений внедрили сначала на Магнитогорском металлургическом комбинате, а затем на многих других предприятиях».
(Г.С. Альтшулер «Найти Идею», Новосибирск, «Наука», Сибирское отделение, 1991)

 

Предыстория

 

Встреча была с металлургами Белорусского металлургического завода (БМЗ, Беларусь, г. Жлобин). Рассказывая про ТРИЗ на металургическом комбинате, как н упомянуть про «задачу о шлаке». Тем более, задача была опубликована и использовалась не раз, на ней хорошо демострировать механизм работы по АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач). Но произошел небольшой конфуз, аудитория холодно восприняла задачу, даже высказала недоверие к ней, и сообщила, что обычно для защиты от образования корки используют, измельченный твердый шлак, которым посыпают жидкий шлак. Но лекция продолжалась, и как мне показалось, слушатели остались довольны. Я пометил для себя эту задачу, чтобы разобраться и снять все вопросы, которые могут возникать у слушателей в дальнейшем. Позднее я разобрался с задачей и максимально подробно изложил свой разбор «Задачи про Шлак» по АРИЗ. 

Давайте подробнее рассмотрим известную задачу про шлак.

У читателя возникает естественный вопрос, почему именно эту задачу, почему не другую. Задача известная, и прошла уже не одну публикацию. Вот в этом моменте она мне и показалась интересной, я постарался прояснить незаметные нюансы – заметной задачи.

 

Термины

 

Итак, приступим, но сначала проясним некоторые термины, используемые в задаче.

triz_case_shlakovoz.

 

Шлак (от нем. Schlacke) металлургический, расплав (после затвердевания - камневидное или стекловидное вещество), обычно покрывающий поверхность жидкого металла при металлургических процессах - плавке сырья, обработке расплавленных промежуточных продуктов и рафинировании металлов. Представляет собой сплав окислов переменного состава; главные компоненты Шлака - кислотный окисел SiO2 и основные окислы CaO, FeO, MgO, а также нейтральные Al2O3 и (реже) ZnO.

Большая советская энциклопедия. Лит.: Основы металлургии, т. 1, ч. 2, М., 1961; Довгопол В. И., Использование шлаков черной металлургии, М., 1969; Гудима Н. В., Шейн Я. П., Краткий справочник по металлургии цветных металлов, М., 1975.

 

Шлаковоз - стальной ковш (литой) на железнодорожной тележке для транспортировки жидкого металлургического шлака. Для слива шлака Шлаковоз при помощи электропривода наклоняется в нужную сторону. Вместимость наиболее распространённых в СССР шлаковозов для доменных и сталеплавильных цехов 11 и 16 m3. см. рисунок.

http://dts.dp.ua/products/metallurgy/blast/04.php

 

Шлаковозная чаша предназначена для приема жидкого шлака, выпускаемого из доменных печей, сталеплавильных и ферросплавных агрегатов. Чаши заливаются шлаком, имеющим температуру до 1600°С и плотность до 3.7 т/м3. 

Большая советская энциклопедия.

 

Немного предыстории

 

Первая публикация этой известной задачи относится к 1979 году: журнал «Техника и Наука» № 5 статья «Как решать задачи» страница 26-28, автор Г. Альтшуллер (инженер, г. Баку). Разбор задачи дается по АРИЗ-77. Но мы пока опустим этот разбор, хотя он не менее интересен, чем разбор сделанный по АРИЗ 85В. В конце статьи я приведу некоторые части этой публикации, которые дадут читателю дополнительную информацию к размышлению. Текст задачи о перевозке шлака приведен по книге Г.С. Альтшуллер «Найти Идею», Петрозаводск, «Скандинавия» 2003. Это третье издание книги, текст задачи не менялся во всех трех изданиях.

Ситуация:

Стр. 13: «При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак (температура до 1000°С). Его сливают в ковши на рельсовом ходу и увозят на шлако-перерабатывающие установки (использование жидкого шлака экономически выгодно, «переплав» твердого шлака нерентабелен). Шлак, залитый в ковш, охлаждается, на поверхности расплава образуется твердая корка. Чтобы вылить шлак из ковша, в корке пробивают – с помощью специального копрового устройства – два отверстия. На это нужно время, а шлак продолжает охлаждаться, толщина корки увеличивается... В итоге удается слить 60-70 % шлака. Ковши увозят на специальные эстакады, затвердевший шлак выбивают, грузят на автомашины и отправляют в отвалы, громоздящиеся вокруг заводов». 

Стр. 47: слушателей просят дать идеи решения этой задачи, и там впервые появляется крышка, как вариант решения задачи предложенный слушателями. 

Стр. 71: …«идеальный вариант решения «Крышка идеальна, если ее нет, а функция крышки выполняется». 

Стр. 145: разбор задачи по АРИЗ «...ТС для перевозки расплавленного доменного шлака включает железнодорожную платформу, ковш, расплавленный шлак. ТП-1 (техническое противоречие): 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...».

Комментарий. Получается очень интересная ситуация, в условиях задачи крышки нет, а далее она фигурирует как элемент ТС (технической системы) по перевозке шлака. Для меня эта ситуация странная, ведь в этом есть расхождение с рекомендациями АРИЗ. Что примечательно, крышки нет и в первом разборе по АРИЗ-77 (4).

Давайте сделаем анализ ситуации исходя из рекомендаций АРИЗа:

Примечания: 1. 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).Переход от ситуации к мини-задаче не означает, что взят курс на решение небольшой задачи. Наоборот, введение дополнительных требований (результат должен быть получен "без ничего") ориентирует на обострение конфликта и заранее отрезает пути к компромиссным решениям.

Чаша для перевозки шлака установленная на ЖД платформе - шлаковоз.

Корка - твердый шлак, которая образуется на поверхности жидкого, горячего шлака. Её нужно пробивать, она мешает сливать шлак.

Горячий (жидкий) шлак - нужно сохранить и перевезти.

Воздух (окружающая среда) – холодный, подвижный, действует на горячую поверхность шлака.

 

Решение

 

Шаг 1.1. Мини-задача

Примечания: 1. 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). Переход от ситуации к мини-задаче не означает, что взят курс на решение небольшой задачи. Наоборот, введение дополнительных требований (результат должен быть получен "без ничего") ориентирует на обострение конфликта и заранее отрезает пути к компромиссным решениям. 2. При записи 1.1 следует указать не только технические части системы, но и природные, взаимодействующие с техническими.

Мини-задача:

ТС для перевозки расплавленного доменного шлака включает:

•  железнодорожную платформу;

•  ковш;

•  расплавленный шлак;

•  воздух.

Исходя из примечания 1;2: добавляем в условия мини задачи – воздух, как природную систему, взаимодействующую с технической и оказывающую негативное влияние на нашу ТС.

Примечания: 3. 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. Технические противоречия составляют, записывая одно состояние элемента системы с объяснением того, что при этом хорошо, а что - плохо. Затем записывают противоположное состояние этого же элемента, и вновь - что хорошо, что плохо. Иногда в условиях задачи дано только изделие; технической системы (инструмента) нет, поэтому нет явного ТП. В этих случаях ТП получают, условно рассматривая два состояния (изделия), хотя одно из них заведомо недопустимо.

 

Исходя, из условий мини-задачи формулируем противоречия:

ТП 1: если слой (горячего) воздуха возле поверхности расплавленного шлака неподвижен (воздух хороший теплоизолятор) то не образуется толстой корки застывшего шлака, но удержать воздух не подвижным у поверхности очень трудно (необходимо специальное устройство), это устройство создает помехи и усложняет систему. 

ТП 2: если слой (горячего) воздуха возле поверхности горячего шлака подвижен, происходит интенсивное охлаждение шлака, образуется толстая корка, которая препятствует сливу шлака. Шлаковоз не имеет дополнительных устройств.

 

Мини-задача:

Техническая система для перевозки расплавленного доменного шлака включает:

- железнодорожную платформу,

- ковш,

- расплавленный шлак,

- воздух.

ТП 1: если воздух возле поверхности расплавленного шлака неподвижен, то не образуется твердой, толстой корки застывшего шлака, но удержать воздух не подвижным у поверхности шлака очень трудно (необходимо специальное устройство).

ТП 2: если слой воздуха возле поверхности горячего шлака подвижен, происходит интенсивное охлаждение шлака, образуется твердая, толстая корка, которая препятствует сливу шлака. Шлаковоз не имеет дополнительных устройств. Необходимо при минимальных изменениях в системе предотвратить образование твердой, толстой корки шлака.

 

Шаг 1.2. Конфликтующая пара

Примечания: 5. Изделием называют элемент, который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного действия, обнаружить, измерить и т. д.). В задачах на обнаружение и изменение изделием может оказаться элемент, являющийся по своей основной функции собственно инструментом, например, шлифовальный круг. 6. Инструментом называют элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие (фреза, а не станок; огонь, а не горелка). Инструментом являются стандартные детали, из которых собирают изделие. Например, набор частей игры "Конструктор" - это инструмент для изготовления различных моделей.

 Изделие - расплавленный шлак, нужно сохранить его расплавленым.

Инструмент - воздух, который (взаимодействует) обрабатывает шлак – охлаждает, делает твердую, толстую корку на шлаке.

 

triz_case_shlak

 

 

Нет твердой, толстой корки на шлаке, но нужно специальное устройство, усложняется система.

 

 

 

 

 

 

Есть твердая, толстая корка, которая препятствует сливу шлака, но система простая.

 

 

 

 

 

 

 

Примечание.

11. Шаги 1.2 и 1.3 уточняют общую формулировку задачи. Поэтому после шага 1.3 необходимо вернуться к 1.1 и проверить, нет ли несоответствий в линии 1.1 - 1.2 - 1.3. Если несоответствия есть, их надоустранить, откорректировав линию. На этом шаге мы можем скоректировать условия нашей мини задачи и можно сделать допущение, ввести крышку, и тогда мы вернемся к классическому ходу решения. Теперь становится понятно, откуда появилась крышка в условиях задачи, тогда понятно, зачем нам необходимо после Шага 1.3 возвращатся назад и уточнять линию Шага 1.1; Шага 1.2; Шага 1.3.

 

Шаг 1.4. Выбор ТП

Выбрать из двух схем конфликта (ТП-1 и ТП-2) ту, которая обеспечивает налучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции технической системы, указанной в условиях задачи).

Примечания:

12. Выбирая одну из двух схем конфликта, мы выбираем и одно из двух противоположных состояний инструмента. Дальнейшее решение должно быть привязано именно к этому состоянию. 

АРИЗ требует обострения, а не сглаживания конфликта. "Вцепившись" в одно состояние инструмента, мы в дальнейшем должны добиться, чтобы при этом состоянии появилось положительное свойство, присущее другому состоянию.

 

 

Главная цель системы ШЛАКОВОЗ - перевезти жидкий шлак быстро и без потерь.

Выбираем ТП-1:

ТП 1:если слой (горячего) воздуха возле поверхности расплавленного шлака неподвижен (воздух хороший теплоизолятор), то не образуется твердой, толстой корки застывшего шлака, но удержать (горячий) воздух не подвижным у поверхности очень трудно, нужно специальное устройство.

 

Шаг 1.5. Усиление ТП

 

САМ Воздух у поверхности остается все время неподвижным с момента заливания шлака в ковш, до момента слива шлака из ковша, без применения дополнительных устройств. При этом шлак не образует твердой, толстой корки.

 

Шаг 1.6. Модель задачи

Записать формулировку модели задачи, указав:

1.  конфликтующую пару; 

2.  усиленную формулировку конфликта;

3.  что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что должен устранить, улучшить, обеспечить и т.д.)

Даны расплавленный шлак и неподвижный воздух.

САМ Воздух у поверхности остается все время неподвижным с момента заливания шлака в ковш, до момента слива шлака из ковша, без применения дополнительных устройств. На шлаке не образует твердой, толстой корки. Необходимо найти такой икс-элемент, который, сохраняя способность «воздуха быть неподвижным» не замедляя при этом слив шлака, и предотвращая образование твердой, толстой корки на поверхности шлака. 

 

Примечания:

14. Модель задачи условна, в ней искусственно выделена часть элементов технической системы. Наличие остальных элементов только подразумевается.

15. После шага 1.6 следует обязательно вернуться к 1.1 и проверить логику построения модели задачи. При этом часто оказывается возможным уточнить выбранную схему конфликта, указав в ней Х-элемент.

16. Икс-элемент не обязательно должен оказаться какой-то новой вещественной частью системы. Икс-элемент - это некое изменение в системе, некий икс вообще. Он может быть равен, например, изменению температуры или агрегатного состояния какой-то части системы или внешней среды.

Учтем рекомендации АРИЗа «16. Икс-элемент не обязательно должен оказаться какой-то новой вещественной частью системы. Икс-элемент - это некое изменение в системе, некий икс вообще» -  это первый шаг к анализу вещественных ресурсов.

 

 

Шаг 1.7. Применение стандартов

 

Пояснение 2.

По стандарту 1.2.2 на устранение вредной связи введением видоизмененных B1 и B2 мы получаем идею решения.

1.2.2. Устранение вредной связи видоизменением имеющихся веществ. Если между двумя веществами в веполе возникают сопряженные – полезное и вредное – действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять необязательно, а использование посторонних веществ запрещено или нецелесообразно, задачу решают введением между веществами третьего, являющегося их видоизменением. 

 

 

 

 

triz_case_shlak_2-2Вещество В3 может быть введено в систему извне в готовом виде или получено (действием П 1 или П 2) из имеющихся веществ. В частности, В3 может быть "пустотой", пузырьками, пеной и т. д. 

 

 

 

 

 

Что же рекомендует стандарт: нужно ввести между (горячим) воздухом и шлаком видоизменение этих двух веществ. И далее по рекомендации стандарта это может быть ... "пустотой", пузырьками, пеной... Ага, «пена» она имеет хорошие теплоизоляционные свойства, потому что воздух в ней неподвижен, это то, что нам нужно – неподвижный воздух.

Но как получить эту пену?

Продолжим дальше решение задачи по АРИЗ, а рекомендацию «Стандартов» занесем в нашу копилку. Вы уже чувствуете, что поле рекомендаций, а значит и поле построения решения, АРИЗ рекомендует ограничить ресурсами системы.

Продолжим...

 

Шаг 2.1.Оперативная зона

 

triz_case_shlakПримечание:

18. В простейшем случае оперативная зона (ОЗ) - это пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи.

 

Оперативная зона (ОЗ) – зона контакта горячего шлака и неподвижного воздуха.

 

 

Шаг 2.2. Оперативное время

 

Примечание: 

19. Оперативное время (ОВ) - это имеющиеся ресурсы времени: конфликтное время Т1 и время до конфликта Т2. 

Конфликт (особенно быстротечный, кратковременный) иногда может быть устранен (предотвращен) в течение Т2.

 

Т1 - Время в течение которого происходит охлаждение шлака, время заливки, перевозки и слива шлака.

Т2 - время до заливки шлака в ковша. - Время до конфликта.

 

Шаг 2.3. Вещественно-полевые ресурсы (ВПР).

 

Внутрисистемные ВПР: 

Инструмент - Воздух.

неподвижный;

горячий;

конвекционные потоки воздуха.

 

Изделие - Жидкий Шлак, контактирующий с воздухом;

Тепловое поле жидкого шлака;

 

Внешнесистемные ВПР: 

Погодные условия:

ветер; дождь;

атмосферное давление; гравитация;

окружающая среда;

вибрация – от движения ковша.

 

 

Надсистемные ВПР:

Застывший шлак – корка, отходы шлака. По условиям задачи говорится, что много шлака идет в отходы, его просто выбрасывают.

Техническая вода – используется для охлаждения в производстве.

Сжатый воздух – используется на производстве.

 

Примечания: 

20. ...При решении конкретной мини-задачи желательно получить результат при минимальном расходовании ВПР. Поэтому целесообразно использовать, в первую очередь, внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные ВПР и, в последнюю очередь, надсистемные ВПР. При развитии же полученного ответа и при решении задач на прогнозирование (т. е. макси-задач), целесообразно задействовать максимум различных ВПР.

21. Как известно, изделие - неизменяемый элемент. Какие же ресурсы могут быть в изделии? Изделие действительно нельзя изменять, т. е. нецелесообразно менять при решении мини-задачи.

Но иногда изделие может: 

а) изменяться само;

б) допускать расходование (т. е. изменение) какой-то части, когда его (изделия) в целом неограниченно много (например, ветер и т.д.);

в) допускать переход в надсистему (кирпич не меняется, но меняется дом);

г) допускать использование микроуровневых структур;

д) допускать соединение с "ничем", т.е. с пустотой;

е) допускать изменение на время.

Таким образом, изделие входит в ВПР лишь в тех сравнительно редких случаях, когда его можно легко менять, не меняя.

22. ВПР - это имеющиеся ресурсы. Их выгодно использовать в первую очередь. Если они окажутся недостаточными, можно привлечь другие вещества и поля. Анализ ВПР на шаге 2.3 является предварительным.

Итак, в примечании говорится, что мы можем все это проделывать со шлаком 

б) допускать расходование (т. е. изменение) какой-то части, когда его (изделия) в целом неограниченно много (например, ветер и т.д.);

в) допускать переход в надсистему (кирпич не меняется, но меняется дом);

г) допускать использование микроуровневых структур;

д) допускать соединение с "ничем", т.е. с пустотой;

е) допускать изменение на время.

Таким образом, изделие входит в ВПР лишь в тех сравнительно редких случаях, когда его можно легко менять, не меняя.

Возмем на заметку, что нам нужно защитить шлак на момент перевозки.

У нас уже есть измененый шлак - это корка, она хорошо защищает, но плохо то, что нужно её пробивать.

Есть время, в течении которого происходит охлаждение шлака, время заливки, перевозки и слива шлака. Изменение шлака допускается на время.

 

Шаг 3.1. ИКР-1

 

...Но ИКР указывает направление на наиболее сильный ответ....

Необходимо найти такой икс-элемент, который, Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, сохраняя

способность «воздуха быть неподвижным» не замедляя при этом заливку и слив шлака, и предотвращая образование твердой, толстой корки на поверхности шлака. 

 

Шаг 3.2. Усиленный ИКР-1.

 

Усилить формулировку ИКР-1 дополнительным требованием: в систему нельз вводить новые вещества и поля, необходимо использовать ВПР.

 

Внутрисистемные ВПР: 

Инструмент - Неподвижный Воздух.

Изделие - Жидкий Шлак, контактирующий с неподвижным воздухом;

 

Вещество в оперативной зоне в течение оперативного времени, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, делает воздух неподвижным, сохраняя способность жидкого шлака свободно проходить при заполнении и опорожнении ковша. 

 

Неподвижный воздух в оперативной зоне в течение оперативного времени, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, делает воздух неподвижным, сохраняя способность жидкого шлака свободно проходить при заполнении и опорожнении ковша. 

 

Шлак в оперативной зоне в течение оперативного времени, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, делает воздух неподвижным, сохраняя способность жидкого шлака свободно проходить при заполнении и опорожнении ковша. 

 

Шаг 3.3. Макро-ФП

 

Вещество в оперативной зоне в оперативное время должно обладать связывающим действием, для того чтобы делать воздух неподвижным, чтобы шлак не охлаждался, и не должно обладать связывающим действием, чтобы не мешать заливать и сливать шлак.

 

Воздух в оперативной зоне в оперативное время должен быть связывающим веществом, для того чтобы делать воздух неподвижным, чтобы шлак не охлаждался, и не должно быть связывающим веществом, чтобы не мешать заливать и сливать шлак.

Указывается свойство, которым должно обладать В-ОЗ в оперативной зоне.

 

Шлак в оперативной зоне в оперативное время должен быть связывающим веществом, для того чтобы делать воздух неподвижным, чтобы жидкий шлак не охлаждался, и не должен быть связывающим веществом, чтобы не мешать заливать и сливать шлак.

Указывается свойство которым должно обладать В-ОЗ в оперативной зоне.

 

Шаг 3.4. Микро-ФП

 

в оперативной зоне должны быть частицы вещества (указать их физическое состояние или действие), чтобы обеспечить (указать требуемое по 3.3. макросостояние), и не должны быть такие частицы (или должны быть частицы с противоположным состоянием или действием),  чтобы обеспечить (указать требуемое по 3.3. другое макросостояние).

 

Частички вещества в оперативной зоне должны хорошо удерживаться между собой, быть связанными, для того чтобы делать воздух неподвижным. Частички вещества не должны хорошо удерживаться между собой, чтобы не делать вещество связаным, и пропускать жидкий шлак.

 

Частички воздуха в оперативной зоне должны хорошо удерживаться между собой, быть связанными, для того чтобы делать воздух неподвижным. Частички воздуха не должны хорошо удерживаться между собой, чтобы не делать воздух связаным, и пропускать жидкий шлак.

 

Частички шлака в оперативной зоне должны хорошо удерживаться между собой, быть связанными, для того чтобы делать воздух неподвижным. Частички шлака не должны хорошо удерживаться между собой, чтобы не делать вещество связаным, и пропускать жидкий шлак.

 

 

Шаг 3.5. ИКР-2

Вещество в оперативной зоне в оперативное время САМО должно обладать cвязывающим действием для того чтобы делать воздух неподвижным, чтобы шлак не охлаждался, и САМО должно распадаться (исчезать), чтобы не мешать заливать и сливать шлак

 

Частички вещества в оперативной зоне в оперативное время САМИ должены хорошо удерживаться между собой, быть связанными, для того чтобы делать воздух неподвижным. Частички вещества САМИ должны разделяться (исчезать), чтобы пропускать жидкий шлак.

 

Шаг 3.6. Применение стандартов

 

См. запись на шаге 1.7 (пояснение 2). 

 

Шаг 4.1. Метод ММЧ (метод маленьких чеовечков)

 

Пояснение.

32. Шаг 4.1. - вспомогательный. Он нужен, чтобы перед мобилизацией ВПР нагляднее представить что, собственно, должны делать частицы вещества в оперативной зоне и близ нее. Метод ММЧ позволяет отчетливее увидеть идеальное действие ("что надо сделать") без физики ("как это сделать"). Благодаря этому снимается психологическая инерция, фокусируется работа воображения. Таким образом, ММЧ - метод психологический. Но моделирование "маленькими человечками" осуществляется с учетом законов развития технических систем. Поэтому ММЧ нередко приводит к техническому решению задачи. Прерывать решение в этом случае не надо, мобилизация ВПР обязательно должна быть проведена.

 

triz_case_shlak_4-1 

Рисунок

 

Х элемент в виде МЧ хватает воздух возле поверхности и держит его, не дает ему перемещаться - это структура очень похожа на соты или губку.  Это еще один кирпичик к построению нашего решения.

 

 

 

 

 

Шаг 4.2. Шаг назад от ИКР

 

Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача сводится к определению способа получения этой системы, можно использовать метод "шаг назад от ИКР". Изображают готовую систему, а затем вносят в рисунок минимальное демонтирующее изменение. Например, если в ИКР две детали соприкасаются, то при минимальном отступлении от ИКР между деталями надо показать зазор. Возникает новая задача (микро-задача): как устранить дефект?

Разрешение такой микро-задачи обычно не вызывает затруднений и часто подсказывает способ решения общей задачи.

 

Схема представленная на предедущем шаге полностью отражает модель решения, продолжим анализ далее.

 

Шаг 4.3. Применение смесей

 

На этом шаге рекомендуется посмотреть смесь ресурсов с пустотой, воздух+пустота, шлак +пустота (губка, пена), воздух и шлак + путота (губка, пена).

Посмотрим, что такое застывший шлак. Шлак (от нем. Schlacke) металлургический, расплав (после затвердевания - камневидное или стекловидное вещество), обычно покрывающий поверхность жидкого металла при металлургических процессах - плавке сырья, обработке расплавленных промежуточных продуктов и рафинировании металлов. Представляет собой сплав окислов переменного состава; главные компоненты Ш. - кислотный окисел SiO2 и основные окислы CaO, FeO, MgO, а также нейтральные Al2O3 и (реже) ZnO.

В зависимости от состава шлака:

- ρо  = 3.4 - 3.2- объемная масса образцов, г/см3;

- П = 2.5 - 9 - показатель общей пористости шлаков в %.

А если это и так и шлак пористый материал, значит, в порах находится газ (возможно смесь воздуха и других газов) а газ в порах неподвижен. Эта структура, обладает высокими теплоизолирующими свойствами: такими как пена.

Получается - корка и есть пена, только эта пена плохая, она очень жесткая и мешает сливу шлака. Для того чтобы слить шлак корку дробят. Так что же это получается, если нашу корка будет из отдельных кусочков шлака, то сливать шлак можно без проблем? Здорово!

Тогда техническая реализация напрашивается сама собой, ведь по условию задачи - отходов, то есть твердого шлака у нас много. 

 

Техническое решение: на поверхность жидкого шлака насыпать ровным слоем твердый мелко-колотый шлак. То решение, о котором мне говорили металлурги. Но это решение не идеально, оно имеет свои особенности, которые мы рассмотрим ниже.

Но мы вышли на это решение по шагам АРИЗ.

 

Шаг 4.4. Применение "пустоты"

 

Идея применения шлаковой пены еще раз подтверждается на этом шаге. 

 

 

Часть 5. Применение информфонда

 

Воспользуемся информационным фондом физических эффектов и явлений и проанализируем их с целью использовать их для решения нашей задачи. Для решения используется физический феномен – образование твердой пены при добавлении воды на поверхность расплавленого шлака.

Далее смотрите «Часть 6».

 

Часть 6. Изменение или замена задачи

 

6.1. Теперь необходимо получить способ технической реализации полученного решения.

Обратимся к авторскому свидетельству:

triz_case_shlak 

 

Часть 7. Анализ способа устранения ФП

 

7.1. Контроль ответа. Рассмотреть вводимые вещества и поля. Можно ли не вводить новые вещества и поля, использовав ВПР - имеющиеся и производные?

Ответ: Можно, запрета на введение небольшого числа добавок в условиях задачи нет.

Так как у нас при технической реализации возникла подзадача и для её решения нужно ввести небольшое количество добавки.

Авторское Свидетельство № 400621.

 

7.2. Провести предварительную оценку полученного решения.

Контрольные вопросы: 

а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 ("Элемент сам...")?

Да, пена обеспечивает неподвижность воздуха возле шлака.

 

ИКР-1: Икс-элемент (сейчас это вспенненый шлак), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, сохраняя способность «воздуха быть неподвижным» не замедляя при этом заливку и слив шлака, и предотвращая образование твердой, толстой корки на поверхности шлака. 

 

б) Какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) полученным решением?

Да устранено: Микро-ФП.

 

в) Содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление?

Вода, используемая для образования шлаковой пены. Образованием шлаковой пены можно управлять, регулируя объём подачи воды и добавок к ней.

 

г) Годится ли решение, найденное для "одноцикловой" модели задачи в реальных условиях со многими циклами?

Да, годится. Так как это решение можно использовать неоднократно. Конкретно для данной системы нужно определить, что такое многоцикловость и одноцикловость. То есть получать пену на жидком шлаке можно не однократно, такая система не работает в многоцикловам режиме. 

Если полученное решение не удовлетворяет хотя бы одному из контрольных вопросов, вернуться к 1.1.

 

Решение удовлетворяет всем вопросам.

7.3. Получено Авторское Свидетельство № 400621.

7.4 Подзадачи были выделены, но решены на этапе технической реализации (об этом говорится в патенте).

 

 

Часть 8. Применение полученного ответа.

 

Судя по описанию решения и по простоте его внедрения, решение было внедрено в производство и использовалось при перевозке шлака.

 

Часть 9. Анализ хода решения

 

Шаг 9.1.

Для защиты жидкого шлака используется вспененный шлак. Между тем, шлак - изделие, а не инструмент или внешняя среда.

На шаге 2.3 говорится, что мы можем использовать инструмент т.е. расходовать его если:

б) допускать расходование (т. е. изменение) какой-то части, когда его (изделия) в целом неограниченно много (например, ветер и т.д.);

в) допускать переход в надсистему (кирпич не меняется, но меняетс дом);

г) допускать использование микроуровневых структур;

д) допускать соединение с "ничем", т.е. с пустотой;

е) допускать изменение на время.

Таким образом, изделие входит в ВПР лишь в тех сравнительно редких случаях, когда его можно легко менять, не меняя.

Мы использовали шлак для создания защитной пены потому, что расход шлака в данной задаче очень мал.

 

Итак, результатом анализа и решения этой сложной задачи по АРИЗ мы вышли на идею использовать пену, для защиты шлака.

Далее мы вышли на два технических решения, которые используют пену.

1)  Использовать измельченные отходы шлака, для защиты жидкого шлака – «ломаная шлаковая корка».

2)  Использовать шлаковую пену, для защиты жидкого шлака, которая образуется при сосредоточенной подаче воды на жидкую поверхность шлака.

 

 

Немного предыстории...

 

Техника и Наука» № 5, 1979 год, статья «Как решать задачи» страница 26-28, автор

Г. Альтшуллер, инженер, г. Баку. Разбор задачи ведется по АРИЗ-77. 

«... 2.2. Конфликтующая пара: шлак – воздух.

Изделие – шлак. «Инструмент», непосредственно взаимодействующий со шлаком, - столб холодног воздуха над ковшом. Конфликт в том, что горячий шлак «хочет» нагреть воздух, а холодный воздух «хочет» охладить шлак».

«...3.4. а. Для защиты шлака от охлаждения в этой зоне должно быть вещество- теплоизолятор (даже вакуумная изоляция требует наличия вещества для удержания вакуума).

б. Для свободного прохождения шлака в этой зоне не должно быть вещества...».

«... в этом случае преодолевается противоречие «вещество есть и вещества нет». Остается рассмотреть три варианта. В выделенной зоне могут быть: видоизмененый воздух (единственная возможность – горячий воздух, но это нарушает требования ИКР, так как придется ставить систему подогрева); видоизменненый шлак (единственная возможность – твердые гранулы шлака, они задержат тепло, но пропустят жидкий шлак...)».

 

Послесловие

 

Разборе приведенной выше задачи, я постарался максимально полно показать методологические аспекты АРИЗА и помочь, тем, кто самостоятельно знакомиться с ТРИЗ, а также преподавателям ТРИЗ, разобраться в нюансах и особенностях этой интересной задачи.

Выражаю признательность коллегам: Краснослободцеву В.Я., Леняшину В.А., Нарбуту А.Ф., Скуратовичу А.И., Шмигельскому О.Ч., за замечания, уточнения, поддержку и помощь в написании этой работы.

 

Для кого:  Инженер

Тип решаемой задачи:  Техника

Приобретаемые навыки:  решение задачи

Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
(Голосов: 0, Рейтинг: 0)



Добавить комментарий:

Комментарии:

    Для кого:  Инженер

    Тип решаемой задачи:  Техника

    Приобретаемые навыки:  решение задачи

    Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
    (Голосов: 0, Рейтинг: 0)



    Добавить комментарий:

    Комментарии: