Пуговица – необходимость обеспечения надежной и быстрой фиксации к элементам одежды

 

 

 

Министерство образования Российской Федерации

 

Иркутский государственный технический университет

 

 

Кафедра самолетостроения и эксплуатации авиационной техники

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

 

 

 

 

Пуговица – необходимость обеспечения надежной и быстрой фиксации к элементам одежды

 

 

По дисциплине «Основы инженерного творчества»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы _________ ______________ ___________________

     Шифр   подпись   И.О. Фамилия

 

 

 

 

Проверил     ______________ ___________________

подпись   И.О. Фамилия

 

 

 

Защищена с оценкой _____________

 

 

 

 

 

Иркутск 2004

 

 

Содержание

 

1 Постановка задачи          3

2 Анализ задачи          3

2.1 Выделить и записать конфликтующую пару элементов    3

2.2 Записать условия мини-задачи        4

2.3 Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2 для конфликтующих пар  5

2.4 Выбрать опорную схему для разрешения конфликта     6

2.5 Усилить конфликт          6

2.6 Записать формулировку модели задачи      6

2.7 Модель задачи          7

3 Анализ модели задачи         7

4 Формулировка ИКР и ФП         7

5 Мобилизация и применение ВПР        8

6 Оформление технического решения       12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Постановка задачи

 

Постановка задачи всегда формулируется как некоторое выявленное противоречие. Это так называемое административное противоречие. Оно возникает:

• в процессе эксплуатации некоторой производственной системы (оборудование, инструмент и др.) Например, усовершенствовать аппарат для производства труб. Скорость изготовления значительно возросла, а аппарат для измерения и обрезки трубы остался прежним. Возникло противоречие;
• как общественная потребность (как улучшить что-то или как уменьшить вредное влияние чего-то).

Вот как звучала бы задача о пуговице в «административной» постановке:

Пуговица, пришитая нитками к одежде, часто отрывается из-за износа ниток. Потом довольно неудобно эту пуговицу пришивать: то потерялась пуговица именно этой формы, то нет ниток именно этого цвета. И вообще это нудное занятие.

По большому счету, как только где-то вы почувствовали неудобство, значит, вы наткнулись на противоречие. Существует поговорка: правильная постановка задачи означает половину ее решения. Поэтому любую постановку задачи, в том числе содержащую административное противоречие, необходимо поставить правильно.

А это значит:

1. Конкретизировать задачу. В приведенном выше примере «общественная потребность» формулируется в виде недовольного бурчания, где все, что мешает жизни, сваливается в одну кучу. В эту кучу может свалиться и недовольство соседской собакой или президентом. Надо отбросить все, что не относится к задаче. В нашем случае противоречие конкретизируется в форме: неудовлетворенность способом соединения деталей одежды при помощи пуговиц.
2. Надо локализовать противоречие. Например, задача про пуговицу распадается на две части (а то и три и более):

- износостойкость  пришитой пуговицы неудовлетворительна, надо повысить;

- производительность  пришивания пуговицы низкая, надо  повысить;

- форма пуговиц  и цвет ниток чрезвычайно разнообразны, что затрудняет подбор соответствующих элементов.

Таким образом, определив административное противоречие, приступаем к решению одной задачи (бывает, что одно техническое решение снимает несколько противоречий, но задача решается одна).

По практическим соображениям примемся за задачу быстрого пришивания пуговицы. Эта задача чаще нас «достает».

 

2. Анализ задачи

 

Основной целью анализа задачи является переход от расплывчатой изобретательской ситуации к четко построенной и предельно простой схеме. Этот этап называется выявление технического противоречия.

На этом этапе необходимо решить следующие задачи.

 

1. Выделить и записать конфликтующую пару элементов

 

Конфликт может возникать между различными элементами системы: изделие, инструмент и технологический процесс.

 

Изделие: пуговица, элемент крепления пуговицы к одежде.

Инструмент: устройство крепления (например, иголка).

Технология крепления: например, последовательное кольцевое прошивание.

 

В этом списке деталь одежды может быть какой угодно, и менять ее мы не имеем права. Если следовать условию «все можно менять», то выявляются пары:

• пуговица – элемент крепления пуговицы;
• пуговица – деталь одежды;
• пуговица – устройство крепления;
• пуговица – технология крепления;
• элемент крепления пуговицы – устройство крепления;
• элемент крепления пуговицы – технология крепления.

В зависимости от того, где возникла изобретательская ситуация, определяется стратегия поиска и выбора конфликтующих пар. Например, на швейной фабрике уже утвержден фасон одежды (т.е. пуговица, нитки, цвет нитки, инструмент). Остается только попробовать изменить технологию: пуговица – технология крепления.

По мере освобождения от ограничений возрастает количество используемых конфликтующих пар и, следовательно, вероятность «сильного» решения. Однако всякий раз можно рассматривать одну конфликтующую пару. Если полученное решение для этой пары не удовлетворяет, то необходимо рассмотреть следующую конфликтующую пару. И всегда только одну.

 

2. Записать условия мини-задачи

 

Условия мини-задачи записываются  по возможности не используя специальных терминов по следующей схеме:

 

Техническая система [указать название], предназначенная  для [указать назначение] включает в себя [перечислить основные части], содержит техническое противоречие [ТП-1] и содержит техническое противоречие [ТП-2]. Необходимо обеспечить [желаемое]:

- при минимальных  изменениях системы;

- при возможном  частичном изменении системы;

- при возможном  полном изменении системы.

 

Как правило, основное затруднение на этом шаге возникает при выявлении технических противоречий. Здесь полезно воспользоваться следующими рекомендациями:

• Выделить список нежелательных эффектов и среди них выделить наиболее существенный, например крепление несколькими рядами ниток малопроизводительно, крепление одним рядом ниток малонадежно, крепление иголкой травмоопасно и т.п.;
• Определить причинно-следственные связи между парой нежелательных эффектов по схеме: «если нежелательный эффект №1 исчезнет при устранении нежелательного эффекта №2, то связь существует; если нежелательный эффект №1 не исчезнет при устранении нежелательного эффекта №2, то эти нежелательные эффекты независимы и не могут рассматриваться вместе». Попарно перебирая все сочетания нежелательных эффектов, определяют взаимосвязанные и выбирают наиболее значимый. Например, в нашем случае: «Крепление пуговицы станет высокопроизводительным, если будет выполняться за один ряд ниток». А вот обратная взаимосвязь между этими нежелательными эффектами отсутствует или неявная: «Крепление пуговицы станет надежным, если технология крепления станет высокопроизводительной». Для взаимосвязанных нежелательных эффектов стоящий в конце фразы нежелательный эффект является причиной, стоящий в начале – следствием. Записывается символически это так  НЭ №2  -> НЭ №1;
• Определяется возможность устранения нежелательных эффектов. Для этого рассматриваются варианты действий:

а) улучшить функцию или уменьшить затраты на ее выполнение;

б) устранить вредное влияние некоторого вещества или поля;

в) повысить полезное влияние некоторого вещества или поля;

• Ставится задача для устранения нежелательных эффектов. Для этого подбирается анти-свойство для причинного нежелательного эффекта. Например, в нашем случае повышение прочности однорядного крепления устранит нежелательный эффект №2 (малую надежность) и устранит нежелательный эффект №1 (малую производительность);
• Ставятся ограничения на изменение элементов системы. Например, можно изменить элемент крепления пуговицы, технологию крепления, но нельзя изменять саму пуговицу.

 

Таким образом, в нашем случае мини-задача записывается так:

Техническая система, предназначенная для скрепления двух или нескольких деталей одежды включает: устройство крепления, элемент крепления пуговицы к одежде, деталь одежды, к которой крепится элемент крепления, содержит ТП-1: присоединение устройства крепления к одежде может быть надежным (например, несколько рядов нити), но малопроизводительным, и содержи ТП-2: присоединение устройства крепления к одежде может быть высокопроизводительным, но малонадежным.

Необходимо обеспечить быстрое и надежное присоединение устройства крепления к одежде при возможном полном изменении системы.

 

Здесь можно заметить, что и термин «пуговица» можно было бы заменить чем-то более универсальным, например «соединительная деталь одежды».

На первый взгляд может показаться, что мы имеем дело с излишней бюрократизацией процесса. Для такой простой задачи, как «пуговица», вместо того, чтобы приступать к решению задачи, битый час занимаемся ее постановкой.

На это можно было бы возразить, что аналогичные заблуждения существовали когда-то в технологии программирования. Тогда игнорирование этапов предварительного анализа задачи, выявления всех переменных модели задачи, их типов, объемов, путей развития и т.п. ради скорейшего перехода к собственно  кодированию программы приводило к последующим значительным затратам и неэффективности работы программы.

 

3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2 для конфликтующих пар

 

Вначале символически обозначаются все элементы технической системы:

А – элемент крепления;

Б – пуговица;

В – технологический процесс.

Затем графически задаются взаимосвязи: сплошной линией – полезные, волнистой – вредные.

 

 

а) ТП-1

б) ТП-2

 

 

 

 

Элемент крепления (шитье многорядное) надежно крепит пуговицу, но технология малопроизводительна.

 

 

Элемент крепления (скобка) малонадежен, но высокопроизводителен.

 

 

Возможна следующая постановка этой задачи:

А – элемент крепления;

Б – инструмент крепления;

В – технология крепления.

 

в) ТП-1

г) ТП-2

 

 

Шитье многорядное (А) имеет простое устройство (Б, например иголку), но сложную технологию (В).

 

 

Шитье однорядное (А, например скоба) имеет простую технологию (В), но сложную конструкцию устройства (Б).

 

4. Выбрать опорную схему для разрешения конфликта

 

Учитывая, что нас интересует повышение простоты и производительности в бытовых условиях, стоит взять за основу схему (б). Неплохо, если будут проанализированы все варианты.

 

5. Усилить конфликт

 

Рассматривая конфликт необходимо избегать таких постановок задачи вида: «подобрать оптимальный состав», «увеличить скорость», «уменьшить количество» и т.п. Необходимо указывать предельные состояния объекта, вплоть до нуля или бесконечности. В выбранной опорной схеме необходимо одновременно обеспечить и высокую производительность процесса крепления, т.е. мгновенно, и высокую надежность элемента крепления, т.е. прочность сравнимая с деталью одежды.

В нашей конфликтующей паре «крепление элемента высокопроизводительно, но малонадежно», можно еще более усилить конфликт: крепление без крепежных элементов.

 

6. Записать формулировку модели задачи

 

В формулировке модели задачи необходимо указать:

 

1. конфликтующую пару;
2. усиленную формулировку конфликта;
3. что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что устранить, что усилить, что уменьшить и т.д.).

 

Например, в нашем случае:

Даны крепежный элемент и элемент крепления его к одежде. Однорядный элемент крепления позволяет повысить производительность крепления, но не обеспечивает необходимую прочность. Необходимо ввести такой икс элемент, чтобы он обеспечивал высокую прочность соединения при высокой производительности процесса крепления.