ТРИЗ для «чайников» – 4. Микростандарты

Лев Певзнер

Человек мыслит аналогиями. Это позволяет быстро, без длительного анализа решать сложные проблемы. Цель книги – познакомить читателей с новым инструментом ТРИЗ – микростандартами. Это развитие разработанного Г. С. Альтшуллером инструмента – задач-аналогов.Книга предназначена для студентов, инженеров, бизнесменов, специалистов по рекламе, менеджеров, учителей и просто творческих людей, желающих использовать инструменты и методику ТРИЗ в технике и жизни и не имеющих предварительной подготовки.

1.5. Зонтичные структуры

В фильме «Укрощение огня» показывается, как Конструктор ракетных двигателей зашел в тупик. Простое линейное увеличение мощности двигателя не позволяло создать требуемой тяги, чтобы запустить ракету, а параллельное соединение нескольких двигателей в пакет недопустимо усложняло управление ракетой. И тогда Главный Конструктор предложил объединить стандартные двигатели в несколько пакетов. Так родилась ракета «Восток».

Ракетоноситель (первая ступень) корабля «Восток» — полисистема 5-ти групп двигателей из полисистем по 4 двигателя в каждой группе.

Рис. 9. Ракета-носитель «Восток». Пакеты двигателей.

МКС: Если недопустимо увеличение единичной мощности системы

и недопустимо параллельное объединение в полисистему необходимого количества систем для достижения необходимой мощности,

то решением может стать переход к зонтичной структуре позволяющей снизить нежелательный эффект от сложного объединения большого количества систем.

Зонтичная структура представляет из себя объединение в полисистему нескольких систем, каждая из которых, в свою очередь, является полисистемой из одинаковых элементов.

В природе этот микростандарт демонстрируют растения семейства зонтичных, например укроп.

Рис. 10. Укроп

За счет чего достигается эффект?

1. Эффективность полисистемы вместо одной системы большой мощности обеспечивается за счет:

— повышения серийности производства отдельных элементов;

— снижения вредных факторов, возникающих при росте единичной мощности системы.

2. Эффективность группового свертывания связана с:

— устранением лишних элементов в каждой группе (оптимальность по объему свертывания определяется ростом вредных факторов, возникающих при объединении систем).

Зонтичное построение реализует в полной степени закон развертывания-свертывания⁴, когда эффективность системы через структурирование одновременно повышается за счет:

— развертывания системы в полисистему, с однородными элементами на самом нижнем уровне;

— группового свертывания, на каждом уровне структуры.

Пример 1

Самолетное шасси — полисистема из нескольких полисистем колес.

Рис. 11. Грузовой самолет с группами колес

.

Пример 2

У самолета Б-52 четыре пары реактивных двигателей — полисистема из 4-х — би-систем.

Рис.12. В-52

Пример 3

В обществе любая организация, например армия, является зонтичной структурой.

Армия состоит из нескольких дивизий, каждая дивизия — из нескольких полков, полки — из батальонов, батальоны — из рот, роты — из взводов, взводы — из отделений…..

Пример 4

В цехах рафинирования меди технологический процесс построен на основе переноса атомов меди с анода на катод в ванне с электролитом.

При этом процесс реализован в нескольких сотнях ванн, в каждой из которых находится по полтора-два десятка пар катод-анод. Налицо зонтичная структура из двух уровней.

Рис. 13. Пакеты анодов в ванной

Замечание: рост размеров анодов вызывает сложности в электрохимическом процессе из-за отсутствия равномерности переноса атомов металла, увеличение количества пар в ванне усложняет процессы электролиза. Это и определяет степень дробления по группам.

Кроме этого, разбивка по ваннам позволяет сделать процесс непрерывно-дискретным. Дискретность позволяет перезагружать ванны последовательно, в то время как сам по себе процесс производства в цехе непрерывный. Замена анодов в одной ванне мало влияет на производительность цеха в целом, поскольку остальные ванны работают. Такая схема позволяет оптимизировать процесс по производительности.

Пример 5

Зонтичные структуры в солнечной энергетике

Рис. 14. Солнечные батареи в пакетах по 12 штук

Пример 6

Кассетные бомбы.

В большом контейнере размещается несколько сот маленьких снарядов, оснащенных поражающими элементами. Еще в воздухе большой контейнер раскрывается, и пороховой заряд разбрасывает суббоеприпасы, которые, в свою очередь, взрываются от удара о землю. В результате охватывается большая площадь поражения.

Рис.15. Кассетная бомба

Примечания

4

Закон развертывания-свертывания подробно рассмотрен в книге «ТРИЗ для чайников-3», «Законы развития технических систем», том 2.