Сквозной пример. Производство стекла для плоских мониторов
Итерация 1. Работа с моделью задачи «Условия в Оперативной Зоне»
Шаг 1.1. Построить модель задачи
Краткая формулировка: Движущаяся полоса стекла стремится расшириться при затвердевании. Ускоряющие ролики препятствуют этому. Нужно обеспечить свободное расширение полосы стекла.
Оперативная зона: Ролики и часть полосы стекла между ними.
Краткая формулировка: движущаяся полоса стекла стремится расшириться при затвердевании. Ускоряющие ролики препятствуют этому. Нужно обеспечить свободное расширение полосы стекла.
Оперативная зона: область расположения роликов.
Ресурсы:
| Вещественные | Полевые | Временные | Пространственные |
| Ролики, Расплавленное стекло, Затвердевающее стекло, Дорожки по краям полосы, Воздух, Кожух, Электромоторы | Сила тяжести, Тепловое поле, Внутренние напряжения в стекле, Поток воздуха, Электроэнергия | Всё время производства | Область вокруг роликов |
Ограничения: нельзя изменять температуру расплава, допускать вибрации стекла и резких ударов.
Шаг 1.1.1. Преобразовать модель задачи в модель решения
Как создать такие условия, чтобы полоса свободно расширялась в боковых направлениях? Самый надёжный способ — удалить компонент, который этому мешает: ускоряющие ролики.
Модель решения 1а: Удалить из конструкции ролики.
Шаг 1.1.2. Сформулировать требования к ресурсу
Поскольку компонент, который надо преобразовать, ясен, то нет необходимости составлять список требований к ресурсам.
Шаг 1.1.3. Сгенерировать предварительное решение
Предварительное решение 1a
Устранить ролики из конструкции оборудования для производства стекла.
Достоинства: стеклянная полоса не деформируется.
Недостатки: из-за того, что ролики не ускоряют полосу стекла при движении вниз, производительность недопустимо снижается.
Очевидно, что это решение неработоспособно. Продолжим работу с задачей, используя данное решение в качестве основания для формулирования технического противоречия.
Итерация 2. Работа с моделью задачи «Техническое противоречие»
Шаг 2.1. Построить модель задачи
В предыдущем решении мы добились того, что стеклянная полоса стала ровнее, т. е. улучшили параметр «форма стеклянной полосы». Однако при этом ухудшилась производительность.
Улучшение параметра «форма стеклянной полосы» приводит к недопустимому ухудшению параметра «производительность».
Шаг 2.1.1. Преобразовать модель задачи в модель решения
По таблице противоречий находим рекомендуемые приёмы:
Приём 17. Принцип перехода в другое измерение.
Приём 26. Принцип копирования.
Приём 34. Принцип отброса и регенерации частей.
Приём 10. Принцип предварительного исполнения.
Рекомендацию приёма 17 можно применить к направлению усилий, приложенных к полосе: направить их не только вниз, но и в стороны. Приём 34 не дал подсказок, а вот приёмы 26 и 10 подсказывают две идеи, которые усиливают и развивают предыдущую идею.
Модель решения 2а
Направить усилия от ускоряющих роликов не только вниз, но и в стороны.
Модель решения 2б
Обеспечить боковые усилия введением копии какого-то компонента.
Модель решения 2в
Расположить растягивающие стеклянную полосу компоненты перед парами ускоряющих роликов.
Шаг 2.1.2. Сформулировать требования к ресурсу
Для реализации этих моделей решения требуется какой-то ресурс. Составим список требований к нему.
Шаг 2.1.3. Сгенерировать предварительное решение
Все модели решения этой итерации можно объединить в одном предварительном решении.
Предварительное решение 2а.
Расположить перед каждой основной парой ускоряющих роликов дополнительную пару аналогичных роликов. Установить дополнительные ролики так, чтобы их оси были параллельны направлению движения полосы, а вращение роликов создавало усилия, растягивающее полосу стекла в стороны.
Достоинства: устраняется деформация стеклянной полосы.
Недостатки: введение дополнительного привода усложняет оборудование; трудно согласовать работу продольных и поперечных роликов.
Итерация 3. Работа со моделью задачи «Условия в Оперативной Зоне»
Шаг 3.1. Построить модель задачи
Согласно решению 2а для движения полосы стекла вниз и её растягивания в боковых направлениях применяются четыре пары роликов: по две пары с каждой стороны полосы, при этом одна пара имеет горизонтальную ось вращения, другая — вертикальную. Конструкция получается сложной.
То есть, требуемые с точки зрения желаемого результата условия мы получили, но не соблюли требования идеальности. Конструкция чересчур усложнилась.
Продолжим работу с моделью задачи «Условия в Оперативной Зоне».
Построим модель задачи (см. рис. ниже). Обрабатываемый объект – полоса стекла. Инструмент – четыре пары роликов. Инструмент комплексный, две пары роликов растягивают полосу стекла, а две – ускоряют.
Модель задачи
Шаг 3.1.1. Преобразовать модель задачи в модель решения
Необходимо упростить представленную систему. В списке преобразований для данной модели задачи есть преобразование «Удалить компонент из оперативной зоны».
Что удалять?
Ускоряющие ролики удалять нельзя, они выполняют важную технологическую операцию – двигают вниз полосу стекла. Остаются растягивающие ролики.
Но ведь мы только что ввели растягивающие ролики в состав системы, причем, ввели с определенной целью. Следовательно, если их удалять, то нужно обеспечить такие условия, чтобы остающийся компонент – ускоряющие ролики – обеспечивал и растягивание полосы стекла.
Темплейт рекомендует преобразовать компонент «ускоряющие ролики». Из возможных преобразований компонента, выбираем «Геометрическое положение роликов».
Эта подсказка дает следующую модель решения:
«Выполнять и продольное, и поперечное движение полосы только двумя парами роликов. При этом нужно изменить их положение».
Шаг 3.1.2. Сгенерировать предварительное решение
Предварительное решение 3а.
Установить пары ускоряющих роликов наклонно.
Достоинства: устраняется деформация стеклянной полосы; для привода роликов достаточно двух моторов и редукторов (вместо четырёх).
Недостатки: хотя система в целом упрощается, конструкция самого привода остаётся сложной. Дело в том, что ролики должны стоять наклонно, а это требует переделки станины.
Установка роликов под углом.
Итерация 4. Работа с моделью задачи «Физическое противоречие»
Шаг 4.1. Построить модель задачи
Физическое противоречие строим, исходя из недостатков предварительного решения 3а. Противоречивые требования предъявляются к положению роликов:
• оси роликов должны быть расположены наклонно, чтобы ролики растягивали полосу стекла;
• оси роликов должны быть расположены горизонтально, чтобы не усложнять привод.
Шаг 4.1.1. Преобразовать модель задачи в модель решения
Это противоречие можно разрешить системным переходом, который предлагает изменить состояние части компонента, оставив весь компонент в исходном состоянии.
Модель решения 4а
Ролик имеет горизонтальную ось вращения, а его рабочая поверхность обладает свойством «наклонности».
Шаг 4.1.2. Сформулировать требования к ресурсу
Уточняется ИКР:
Рабочие поверхности роликов без дополнительных устройств обеспечивают ускорение и растягивание полосы в ширину.
Предварительное решение 4а.
Установить ускоряющие ролики горизонтально, а зубья на их рабочих поверхностях нарезать по спирали.
Достоинства: устраняется деформация полосы стекла.
Недостатки: значимых недостатков нет.
Построение финального решения
Из всей совокупности предварительных решений только решение 4а не имеет значимых недостатков. Оно наиболее близко к идеальному, поскольку не требует введения новых компонентов, изменения конструкции или технологического процесса. Необходимо только изменить форму рабочей поверхности ролика. Следовательно, указанное решение можно принять в качестве финального.
Финальное решение:
В существующей конструкции оборудования для производства стеклянных пластин заменить ускоряющие ролики. Вместо них установить ролики, у которых зубья на рабочих поверхностях нарезаны по спирали.
