Metody systematické kreativity -...

1

Metody systematické kreativity ________________________________________________________________

2

3

Technická univerzita v Liberci

Fakulta strojní Katedra částí a mechanismů strojů

doc. Dr. Ing. Ivan Mašín Ing. Pavel Jirman

Metody systematické kreativity

Liberec 2012

4

Tento materiál vznikl jako výstup projektu OP VK (CZ 1.07/2.2.00/07.0291) „In-TECH 2“ spolufinancovaného Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Realizace projektu : 2009 – 2012.

Partneři projektu: Technická univerzita v Liberci - Škoda Auto a.s. - Denso MCZ s.r.o. Manažer projektu doc. Dr. Ing. Ivan Mašín.

Vydal: Technická univerzita v Liberci, Studentská 2, 461 17 Liberec Autoři: Mašín Ivan, Jirman Pavel Číslo publikace: x Tisk: ReproArt Liberec s.r.o. Vydání: První © Ivan Mašín, Pavel Jirman - 2012 ISBN

5

Obsah

Předmluva 1

1. Úvod do problematiky systematické kreativity 3 1.1 Definice kreativity 3 1.2 Lidský mozek – biologický přístup ke kreativitě 3 1.3 Etapy kreativního procesu při řešení technických úloh 5 1.4 Bariéry kreativního myšlení 7 1.5 Metody kreativního řešení problémů 7

2. Konvenční metody pro řešení problémů 11

2.1 Brainstorming 12 2.2 Brainwriting 13 2.3 Metoda 5x proč 14 2.4 Stratifikace 14 2.5 Datová (frekvenční) tabulka 14 2.6 Histogram 14 2.7 Paretova analýza 15 2.8 Diagram příčin a následku 16 2.9 Analýza rozptylu a trendu 17 2.10 Kontrolní diagramy 17 2.11 Afinní diagram 19 2.12 Relační diagram 20 2.13 Stromový diagram 21 2.14 Maticový diagram 22 2.15 Diagram maticové analýzy dat 23 2.16 Šipkový diagram 24 2.17 PDPC diagram 25 2.18 Laterální myšlení 26 2.19 Analogie 27 2.20 Metafora 27 2.21 Synektika 28 2.22 Myšlenková mapa 28 2.23 Delfská metoda 29 2.24 Nominal Group Technique 29 2.25 Psaní scénářů 30 2.26 Kontrolní list 30 2.27 Morfologická matice 31 2.28 Kruh příležitostí 32 2.29 Matice příčin 32 2.30 Matice „je-není“ 33 2.31 Zhodnocení konvenčních metod 34

6

3. TRIZ – pokročilá metoda systematické kreativity 35

3.1 Základní pojmy 35 3.2 Modelování v metodice TRIZ 37 3.3 Nástroje TRIZ 38 3.4 Víceúrovňové schéma systémového myšlení 38 3.5 Technické systémy a úrovně vynálezů (patenty) 39 3.6 „Linie života“ technických systémů 40 3.7 Zákonitosti rozvoje technických systémů 42 3.8 Modelování problémů a řešení pomocí TRIZ 48 3.9 Algoritmus řešení inovačních zadní ARIZ 85C 60 3.10 Příklady řešení problémů metodikou TRIZ 67 3.11 Použití pokročilých metod systematické kreativity při zlepšování procesů 77

Přílohy 83

Příloha č. 1 – 39 technických parametrú k tabulce eliminace technických rozporů 85 Příloha č. 2 - 40 invenčních principů překonání technických rozporů 89 Příloha č. 3 – Tabulka eliminace technických rozporů 95 Příloha č. 4 – Pravidla a principy překonání fyzikálních rozporů 97 Příloha č. 5 – Fyzikální efekty a jejich použití 99 Příloha č. 6 - Chemické efekty a jejich použití 103 Příloha č. 7 - Geometrické efekty a jejich použití 107 Příloha č. 8 - Grafické značky ve vepolových modelech 109 Příloha č. 9 - Schémata konfliktů v modelech úloh 111 Příloha č. 10 – Příklad řešení úlohy s pomocí ARIZ 85C 113

Použitá a doporučená literatura 129

1

Předmluva Technici, inženýři i vědci jsou každý den konfrontováni s mnoha výzvami. Změny se odehrávají ve zrychlujícím tempu. Objevují se nové technické a technologické postupy jako výsledek vědecké činnosti v mnoha příbuzných i odlišných oborech. Průmyslové výrobky jsou stále komplexnější. Počet konkurentů buď roste, nebo konkurence významně posiluje. Prostor pro cenovou elasticitu se zmenšuje. Obchod se již globalizoval. Podmínky na trzích jsou a budou nestabilní. Vyhovět těmto výzvám a využít tak současně nové příležitosti není a nebude možné bez systematického tvůrčího myšlení a kreativního řešení vzniklých problémů, jehož cílem je realizovat dostatečný počet inovací výrobků, procesů a postupů. Tvořivé technické myšlení a kreativní řešení technických problémů je totiž orientováno na nalezení nových spojení technických elementů pro naplnění potřeb a zajištění užitečných funkcí požadované technické inovace. Kreativita (tvořivost) je jednou z mystických lidských dovedností a je srdcem všech fází inovačního procesu. Nejlepší, nejlevnější a nejefektivnější konstrukční řešení nebo výrobní proces v sobě obsahují výsledky kreativního myšlení. Všichni se proto asi shodneme na tom, že bez tvořivosti však nelze inovaci realizovat. Lze se však tvořivosti naučit? Přestože má každý z nás rozdílné individuální předpoklady předurčené funkcemi svého mozku, může se každý v oblasti tvořivosti (kreativity) určitě významně rozvíjet. V řadě oborů lidské činnosti jako je hudba, výtvarné umění, tvůrčí psaní či herectví se kreativní dovednosti učí přímo ve škole. V technických oborech je výuka postupů a metod systematické kreativity často podceňována. Inženýrské disciplíny jsou totiž obecně vnímány (bohužel i současnými akademickými pracovníky) jako přirozeně tvůrčí, které nepotřebují využívat přínosy systematických nebo metodologických přístupů. Mnoho lidí má obecnou představu o práci inženýra-technika, který podle nich vytváří zejména technickou dokumentaci zachycující konstrukční řešení dílů, výkresy sestav, kusovníky, projektovou dokumentaci v oblasti dispozičního uspořádání linek a pracovišť, normy spotřeby času i materiálu, technologické postupy apod. Současný technik (inženýr) však musí být chápán a nahlížen jako expert, který obecně „umí systematicky definovat (vyjasnit, zobecnit) předmětný problém – umí zpracovat funkční a objektové schéma problému - umí systematicky vytvářet varianty konceptů řešení – umí zhodnotit a vybrat nejvhodnější variantu řešení – umí navrhnout patřičné detaily a uplatnit obecné řešení ve specifických podmínkách“, to vše za použití kombinace tvůrčích, systematických a metodických postupů. Osvojení moderních a efektivních postupů systematického řešení problémů a tvůrčího myšlení v technice je proto základem moderního přístupu k inovačnímu procesu, který musí zajistit nebo podpořit např.:

• vznik vyššího počtu konceptů řešení • funkčně – objektový rozbor problémové situace • řešení na základě překonání fyzikálních či technických rozporů • řešení využívající levnější, lehčí, menší a méně energeticky náročná technická řešení • využití inovačních řešení a poznatků z jiných oborů • simultánní řešení konstrukčních i technologických problémů • snížení úsilí při překonávání bariér a stereotypního myšlení • umožnit participaci na řešení problémů všem profesím i úrovním řízení.

Z tohoto důvodu vznikla i tato skripta, jejichž cílem je podpořit a stimulovat studenty i další čtenáře k jejich osobnímu rozvoji v oblasti metod systematické kreativity. Spoléhat se pouze na vysokou úroveň dosažených teoretických či technických znalostí či dovedností by totiž bylo velmi krátkozraké. Naději na uplatnění má v současné době zejména kreativní technik a inženýr, jehož myšlení je otevřené a schopné přijímat změny – technik a inženýr, který má dostatečnou

2

teoretickou základnu, je zvědavý, otevřený všemu novému, má schopnost řešit systematicky a kreativně technické i organizační úlohy a zabývá se vyhledáváním i uplatňováním nových poznatků. Potřeba domácího průmyslu i celé společnosti je zřejmá - zvýšit počet erudovaných inženýrů, kteří jsou připraveni řešit aktuální technické i organizační problémy na takové úrovni, která zajistí naši hospodářskou konkurenceschopnost. Jen ze široké základny techniků ovládajících konvenční i pokročilé metody systematické kreativity může vzejít větší počet zlepšovacích návrhů, průmyslových vzorů či patentů, které jsou zásadními předpoklady pro posílení naší pozice v prostředí globálních trhů. Ivan Mašín Pavel Jirman Liberec, květen 2012

3

1. Úvod do problematiky systematické kreativity Lidská invence kombinovaná se znalostmi, zkušenostmi a dovednostmi je všeobecně chápána jako cesta k prosperitě a úspěchu, ať už se na něj díváme z jakékoliv perspektivy. Například naše přežití na planetě Zemi závisí na tom, jak lidstvo vyřeší a zvládne výzvy, které před nás klade měnící se klima, růst populace, úbytek zdrojů vody i surovin apod. Úspěch v konkurenčním boji zajistí udržení současných zákazníků a získání zákazníků nových pomocí vyvíjejících se nebo úplně nových produktů a služeb, které adekvátně reagují na zákaznické potřeby. Krátce řečeno člověk ani lidstvo se na své cestě nikdy neobešlo a ani nikdy neobejde bez trvalého a kreativního hledání nových řešení nebo zlepšování již „dosaženého a poznaného“. Tento věčný proces si nelze představit bez disciplín, které jsou obecně řečeno orientovány nejenom na to „jaké věci jsou“, ale také na to „jaké mohou být“, tj. na hledání a objevování nových forem výrobků, procesů a služeb. Splnění těchto požadavků nebylo a ani nebude možné bez kreativního přístupu k řešení inženýrských úloh. V současné době jde o to, aby tento přístup nebyl nahodilý, ale systematický. 1.1 Definice kreativity Kreativita (tvořivost) je definována mnoha způsoby např. jako:

• schopnost, která se projevuje jako vynalézavost nebo tvůrčí řešení problémů • produktivní styl myšlení, jehož výsledkem je řešení daného problému • mentální proces, který vede k řešení a nápadům • psychická činnost s netradičním přístupem k problému • soubor vlastností, které dávají člověku schopnost vytvářet inovovaný produkt apod.

Kreativita není výsadou vybrané skupiny lidí, ale je přímo životní nutností každého z nás. Kreativitu tak obecně můžeme považovat za atribut lidského života, protože každá naše činnost vyžaduje větší nebo menší uplatnění tvořivého přístupu. Výsledkem naší kreativní činnosti (tvořivosti) je dílo, které musí splňovat tato čtyři kritéria:

• originalita – jde o neobvyklé, nově vzniklé spojení a rozvinutí skutečností • správnost – odpovídá zadání a kritériím, plní cíl • užitečnost – má praktické využití • hodnota - zajišťuje kvantitativní nebo kvalitativní přínos [1]

Studium lidské kreativity je samostatnou a multiprofesní disciplínou nazývanou kreatologie. Využívá se při ní disciplíny jako např. psychologie, sociologie, ekonomi, historie či pedagogika. Z hlediska získání dalších informaci a vědeckých poznatků o obecné lidské kreativitě odkazujeme čtenáře na velmi bohatou odbornou literaturu. 1.2 Lidský mozek – biologický přístup ke kreativitě Jeden ze základních přístupů ke studiu lidské kreativity – biologický – předpokládá, že lidská kreativita má zejména biologický základ v lidském mozku (studium mozku, studium neurobiologických procesů, studium fyziologických rozdílů mezi jedinci). Lidský mozek se vyvíjel po mnoho milionů let a to nejprve jako mozek primátů a později jako mozek nového druhu – člověka. U člověka se vyvinulo myšlení na podstatně vyšší úrovni než u jakéhokoliv jiného živočicha. Tím se stal člověk jedním z nejúspěšnějších živočichů této planety. Jeho schopnost myšlení mu umožnila si zabezpečit dostatek potravy. Tím se mohl začít rozvíjet i

4

v jiném směru. Mohl se začít zabývat činnostmi, které nejsou nezbytně nutné k zachování rodu nebo přirozené reprodukce – mohl začít tvořit a rozvíjet své myšlení. Lidské myšlení je schopnost nalézat vztahy mezi vjemy z různých smyslů a paměti. Myšlení je schopné vytvořit komplexní výsledek z různých vjemů, posoudit jejich význam na základě záznamu z paměti a rozhodnout se pro akci ve formě pohybu nebo prostě vytvořit nový záznam do mozku, který umožní se lépe rozhodnout v jiném případě. Všechny tyto procesy se odehrávají v lidském mozku. Lidský mozek má hmotnost v rozmezí 1-2 kg. Základnou lidského myšlení však není vlastní hmotnost, ale výskyt 10 až 15 miliard neuronů. Neuron je základním stavebním prvkem a držitelem života člověka. Při významném úbytku neuronů odumírá mozek a záhy i tělo. Přirozený samostatný život těla bez mozku není možný. Neuron (mozková buňka) má několik důležitých vlastností. Je schopen přijímat, přenášet a vytvářet signál, a to pomocí kombinace chemické a elektrické aktivity. Neuron generuje impulsy v okamžiku, kdy je vybuzen na jednom nebo více vstupních vláknech. Tato vlákna se nazývají dendrity. Dendrity jsou výběžky neuronu, na něž přiléhají výstupní vlákna neuronu – axony - v místech spojů nazvaných synapse. Různí jednotlivci mají různý počet synapsí. To znamená, že každý člověk je do jisté míry kreativní, přičemž záleží i na tom, jak svoji kreativitu v průběhu života rozvíjí. Je ale nesprávné si myslet, že jsme se všichni narodili se stejnou mírou kreativity. Podle vědců, kteří se touto problematikou zabývají, bylo zjištěno, že mozek člověka vysoce kreativního se významně liší od mozku člověka méně kreativního. Jedním ze základních poznatků o lidském mozku je poznatek neurofyziologa R. W. Sperryho o mozkových hemisférách (získal za něj Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství). Sperry objevil, že mozek je nositelem dvou odlišných druhů myšlení, které fungují na zcela odlišných principech a které vycházejí z odlišných funkcí částí mozku. Levá hemisféra je (u pravorukého člověka) nositelem logického myšlení - produktem pravé hemisféry je kreativita, tvůrčí představivost, fantazie. Obr. 1.1 Levá a pravá hemisféra Logické myšlení má charakter volně řízené činnosti, při níž je využití rozumových schopností spojeno s úsilím o dosažení vytčeného cíle. Celý proces je pod neustálou vědomou kontrolou,

5

která usiluje o správnost a účelnost operací. Logické myšlení se učíme od dětství. Kontrola rozumu však při tvůrčí práci svými důsledky omezuje tvůrčí představivosti. Kreativní myšlení je operování s představami a jejich spojování do nových celků způsobem, který přináší takové originální a progresívní kombinace, jež přibližují řešitele k tvůrčímu vyřešení problému. Kreativní myšlení je pro nalezení inovativního řešení zpravidla rozhodující. Pro tvůrčí myšlenkovou činnost má značný význam i to, že mozek nespouští vždy jeden typ myšlení na úkor druhého, ale že funguje paralelně. Sperry rovněž odhalil, že když je levá hemisféra mozku aktivní, pravá hemisféra přejde do jakéhosi uvolněného, polo meditativního stavu spojeného s vlněním alfa. Nastane-li obrácená situace, tedy když pracuje pravá hemisféra, přejde do tohoto stavu zase hemisféra levá. Psychologové dále rozlišují myšlení:

• produktivní • neproduktivní.

Neproduktivní myšlení jsou podle Beneše a Valáška [2] všechny činnosti, při kterých nic neobjevujeme, co nás vlastně žádné velké úsilí nestojí. Jedná se např. o počítání, obstarávání běžných záležitostí, odhadování času, opakovaná řešení známých problémů – tj. rutinní chování a jednání. Při tomto myšlení zpravidla postupujeme v rámci určitých (zažitých) individuálních nebo týmových schémat. Produktivní myšlení využíváme tram, kde musíme dojít k novým poznatkům a kde nemůžeme zažitá schémata myšlení využít. Z hlediska typologie se myšlení velmi často dělí na:

• divergentní myšlení • konvergentní myšlení

Divergentní myšlení (rozbíhavé myšlení, vícesměnné myšlení) je produktivní typ myšlení, který nám na jeden podnět, otázku či problémovou situaci dává větší počet námětů. Toto myšlení klade důraz na rozmanitost, množství a vhodnost návrhů a řešení. Nevede k jednomu správnému řešení, ale vyžaduje produkci mnoha řešení, která následně vedou k originálním výsledkům. Inženýr s rozvinutým divergentním myšlením místo jednoho řešení problému podává několik stejně možných a stejně pravdivých variant. Konvergentní myšlení (sbíhavé myšlení, jednosměrné myšlení) se uplatňuje v úlohách s jedním správným řešením. Správné řešení logicky vyplývá z dostupných informací. Při konvergentním myšlení se postupuje spíše na základě algoritmu. Konvergentní myšlení využívá při řešení technických úloh zejména analýzu a syntézu, indukci a dedukci, zpracování informací i použití definic a axiomů. Úspěšné a tvůrčí řešení problémů předpokládá využití všech dostupných funkcí lidského mozku -uvolněnou fantazii a tvůrčí představivost ve fázi vyhledávání problémů i definování námětů a zároveň logické prověřováním všech idejí a návrhů. 1.3 Etapy kreativního procesu při řešení technických úloh Při kreativním řešení technických úloh zpravidla postupujeme většinou v rámci dílčích kroků opakujícího se procesu:

1. definování úlohy (formulování problému) 2. sběr relevantních informací 3. kreativní návrh řešení 4. technický návrh řešení (konstrukční řešení, technologické řešení) 5. testování a verifikace navrženého řešení 6. implementace konečného návrhu

6

Obr. 1.2 Schéma (etapy) kreativního procesu při řešení technických úloh [2] V rámci všech uvedených etap řešení technických úkolů se využívají všechny základní principy a metody kreativního a vědeckého myšlení, mezi které patří:

• analýza – rozkládání celku na části či oddělení podstatného od nepodstatného, vede nás od složitého k jednoduchému

• syntéza – opačný proces k analýze, při kterém se spojují části předmětu, vlastnosti či poznatky v nový celek

• indukce – odvození obecného tvrzení z jednotlivých příkladů • dedukce – aplikace obecného poznatku na konkrétní případ • abstrakce – přechod od myšlení využívajícího konkrétní objekty a situace k myšlení

v obecných pojmech • konkretizace – opačný myšlenkový proces k abstrakci, přecházíme od obecných pojmů

ke konkrétním a jedinečným objektům, jevům, situacím • zobecnění – vysvětlení výstupů myšlenkových procesů ve formě zobecnění a v širších

souvislostech • ohraničení – vymezování hranic pro zobecněné závěry • analogie – identifikace stejných znaků a atributů u rozdílných subjektů • protikladnost – myšlenkový proces, který je zaměřen na využití (zohlednění)

protikladných vlastností či účinků • komparace - slouží k porovnání dvou věcí • algoritmizace - je myšlenkový proces podle pevně daného a neporušitelného postupu

(algoritmu) • heuristika – pokusné a přibližné řešení problémů nebo tříd problémů, pro které

nemůžeme využít algoritmus nebo přesnější metodu (nejjednodušší heuristická metoda je metoda „pokus a omyl“ nebo nakreslení schématu)

• intuice - řešení problémů bez „myšlenkového procesu“, které není podloženo žádnými (např. fyzikálními) důvody. Intuice tedy spíše poskytuje odhad založený na zkušenostech a našem podvědomí. Intuitivní řešení problémů hraje významnou úlohu při rychlém rozhodování pod časovým tlakem.

Společenská potřeba

Přírodní zkony

Schopnosti řešitelů

Formulace zadání

Znalosti řešitelů

Sběr informacíZkušenosti členů týmu

Zkušenosti ostatních

Myšlení

Hledání řešeníOdvození teorie

Důkaz

Projekt - konstrukce Projekt - proces

AnalýzaSyntéza

IndukceDedukce

AbstakceKonkretizace

ZobecněníOhraničení

AnalogieProtiklad

Reálné ?

Ne

Ano

ETAPY KREATIVNÍHO PROCESU

METODY KREATIVNÍHOA VĚDECKÉHO MYŠLENÍ

7

1.4 Bariéry kreativního myšlení V minulosti provedené výzkumy prokázaly, že na cestě mezi prvotním nápadem a úspěšnou inovací ztratíme stovky až tisíce nápadů. Jedná se tedy o neuvěřitelný odpad výstupů lidské invence. Důvodem této neefektivnosti je řada bariér, které v průběhu inovačního procesu brání rychlému dosažení úspěchu. Tyto bariéry nalezneme jak v oblasti kreativního myšlení, v oblasti možností technologií, v oblasti možností čerpání zdrojů, v oblasti financování, marketingu a dalších. Jako příklad můžeme uvést příklady konkrétnějších bariér úspěšnosti inovačního procesu:

• projektová omezení • bariery psychologické setrvačnosti • omezená šíře znalostí a informační přesycení • neschopnost udělat kompromis • schopnost činit kompromisy příliš snadno • neschopnost předpovědět budoucnost • řešení špatných problémů • syndrom „nevynalezeno doma“ • vzdát se z důvodů druhotných problémů apod.

Z hlediska kreativního řešení technických úloh je zásadní skupina bariér, která je spojena s tzv. „psychologickou setrvačností“. Do této skupiny patří:

• zábrany ve vnímání spojené s obtížným vymezením (definováním) problému • bariéry vyvolané stereotypy • kulturní bariéry spojené s omezením fantazie, hravosti, humoru, přeceňováním logiky a

tradicí atd. • emocionální bariery spojené se strachem udělat chybu, neschopnost tolerance, preference

kritiky, nadměrného nadšení atd. • bariéra díky použití nesprávné terminologie či informace • bariéra vyvolaná nesprávnou řešitelskou strategií a postupem apod.

Hlavním důvodem barier psychologické setrvačnosti je skutečnost, že přemýšlíme ve vzorech, které byly a jsou důvodem přežití. Učíme se je od malička a nepřemýšlíme o nich (umýt se - obléci se – nasnídat se atd.). Stejné je to v profesionálním životě. I tam používáme vzorce myšlení a jednání. Zvýšení teploty v místnosti zajišťujeme regulačními ventily a radiátory, protože to tak relativně dlouho děláme. Na druhou stranu existuje 56 způsobů zvýšení teploty a jsou většinou efektivnější. Jejich použití brání psychologická setrvačnost. Poznání bariér vede hlavně k nalezení odrazového můstku, který nám pomůže k překonání barier a akceleruje řešení problému. 1.5 Metody kreativního řešení technických úloh Výsledek kreativního řešení technických úloh závisí na těchto třech faktorech:

• na schopností jednotlivců a týmu přijímat a předávat informace • na schopnosti hledat řešení ve smyslu použití modelů a analogií (tj. hledání řešení

v jiných oborech) • na použité řešitelské metodě tj. na zvolení postupů vedoucích k řešení technické úlohy

V těchto skriptech se v dalších částech budeme zabývat zejména oblasti metod řešení problémů, které typově dělíme na metodu „pokus-omyl“, konvenční metody typu brainstorming, konvenční metody zaměřené na prozkoumání prostoru řešení a pokročilé metody systematické kreativity (obr. 1.3).

8

Metody kreativního řešení technických úloh

Metoda"pokus - omyl"

Konvenční metody typu "brainstorming"

Konvenční metody zkoumání prostoru řešení

Pokročilé metody systematické kreativity

Obr. 1.3 Typy metod pro kreativní řešení technických úloh Metoda „pokus-omyl“ je nejstarší metoda vytvoření technických systémů a zařízení. Tato metoda vyžaduje nepřetržité a sousledné generování námětů na řešení daného problému. Neexistují při ní žádná pravidla a proces hledání správného řešení je spíše sporadický. Jestliže je jedno z řešení posouzeno jako nevyhovující, je opuštěno a generuje se další řešení (myšlenka). Tento proud myšlenek, který nepodléhá žádné kontrole, má tolik opakovaných pokusů, kolik je jich potřeba k nalezení správného řešení. Typickými slovními obraty při diskusi o řešení složitého problému jsou fráze jako např.: „Zkus toto …… . Nevyšlo to ? ….. Zkus třeba toto…..“. Klasickým představitelem použití této metody se stal T. A. Edison, který při vynalézání žárovky provedl přes 6000 experimentů a vyzkoušel obrovské množství variant materiálů vlákna, než našel uspokojivé řešení. Ačkoliv je zdánlivě postup při této metodě úplně náhodný, většina pokusů vyřešit daný problém má společnou vlastnost – pokusy leží podél vektoru tzv. psychologické setrvačnosti (obr. 1.4).

Obr. 1.4 Metoda „pokus-omyl“ Metoda pokusů a omylů byla akceptovatelná v době, kdy se svět techniky teprve rodil. V případě, že bychom na jejím základě chtěli udržet tempo rozvoje vynálezecké činnosti, museli bychom za stůl experimentátora posadit celou populaci naší planety. Tento nedostatek měly a mají za cíl odstranit tzv. konvenční metody pro řešení problémů. Jedna skupina těchto metod je založena na principech tzv. brainstormingu – tj. na skupinové technice zaměřené na generování co nejvíce nápadů řešení daného úkolu a probíhajících podle určitých pravidel. Tato skupina metod je v současné době při řešení technických i dalších problémů asi nejvíce rozšířena, i když ve skutečnosti z různých příčin neposkytuje výrazný nárůst kvalitních (inovačních) řešení resp. zajistila odpoutání od zmíněného vektoru psychologické setrvačnosti (obr. 1.5).

zadání

inovační řešení

9

Obr. 1.5 Metoda typu „brainstorming“ Druhá skupina konvenčních metod pro řešení technických úloh je založena na systematickém prohledávání prostoru řešení. Tyto metody jsou orientovány na strukturování a analýzu vazeb ve více rozměrových a nesnadno kvantifikovatelných úlohách. Obr. 1.6 Metoda prozkoumávání prostoru řešení Výsledky konvenčních metod kreativního řešení technických úloh jsou významně ovlivněny ať už jednotlivcem (např. znalosti, zkušenosti) nebo interakcemi při týmové práci. Při použití konvenčních metod není zaručeno, že nalezené řešení bude „správným“ nebo inovačním řešením. Při používání těchto metod si člověk neuvědomuje, že se snaží vnutit novým řešením svou vůli, své myšlení a zkušenosti, které však často vedou na slepou cestu. Ignorování zákonů a zákonitostí, kterým podléhají technické systémy, se potom jeví hlavní příčinou neefektivnosti konvenčních metod kreativního řešení problémů. Psychologie jako věda o zákonitostech a

zadání


řešení 1

řešení 2

řešení 3


zadání

10

formách dušení činnosti (aktivitě) člověka, rovněž nemůže výrazně pomoci při rozvoji technických systémů, protože se zabývá změnami ve vnitřním světě člověka a není orientována na strukturu a změny přírodních (technických) elementů. „Technika“ je modifikovaný element přírody a jako takový se vyvíjí nezávisle na vůli člověka. Má své vlastní zákonitosti vývoje. Tyto zákonitosti nelze odvodit z myšlení lidí, ale z nashromážděných výsledků lidské činnosti v oblasti techniky. Pokročilé metody systematické kreativity jsou právě proto založeny na poznání a využití obecných principů rozvoje technických systémů, které jsou využívány při řešení specifických technických úloh.

11

2. Konven ční metody pro řešení problém ů Současné nároky na řešitele technických a inženýrských úloh jsou významně odlišné od nároků v minulém století. Absolutní i relativní nárůst počtu řešených problémů v praxi inženýra (spojený s kratším životním cyklem technického výrobku, s vyšší variabilitou a komplexitou, s vyššími nároky zákazníků) není možné zvládnout bez systematického přístupu všech technických, servisních i administrativních profesí k řešení operativních problémů i ke strategickému rozhodování. Nutný posun v přístupu od nahodilého k systematickému řešení problémů znamená, že metody (nástroje, techniky) pro kreativní řešení problémů, které mají být využívány velkou skupinou řešitelů s různou kvalifikační úrovní, musí být jednoduché a přitom efektivní. Na tomto myšlenkovém základě je v praxi již mnoho let využíváno několik desítek jednoduchých metod systematické kreativity, které v těchto skriptech (i s ohledem na současný rozvoj technik systematické kreativity) označujeme jako – konvenční (tradiční) metody pro řešení problémů. Konvenční metody pro kreativní řešení problémů jsou běžně využívány v oblastech jako identifikace a eliminace kořenové příčiny technického problému, identifikace příčin nestability výrobního procesu, řešení neshod i tvorba konceptu inovovaného výrobku. Tyto metody v současné době hrají významnou roli i ve všech fázích zlepšování procesů a jejich znalost je nevyhnutelně nutná pro každého (nejen technicky orientovaného) pracovníka. Používání těchto metod má obecně následující přínosy:

• řešení problémů na vyšší úrovni než, kterou poskytuje metoda „pokus - omyl“ • práce podle určité metodiky • možnost „rutinní“ práce při řešení problémů • zvýšení počtu navržených řešení • formální záznam postupu řešení • znázornění (vizualizace) problému a vazeb • zlepšení komunikace mezi členy řešitelských týmů • možnost diskuse založené na faktech a číslech • možnost zapojení členů týmu s různými znalostmi • podporu pro dosažení dohody apod.

Konvenční metody kreativního řešení problémů pokrývají buď celý obecný algoritmus řešení problémů, nebo pokrývají jeho vybrané fáze:

1. definice problému (zadání) 2. analýza problému 3. sběr dat 4. interpretace dat 5. hledání alternativ řešení 6. výběr řešení 7. zhodnocení navrženého řešeni

Od poloviny minulého století potom bylo v používání různého počtu metod (nástrojů) proškolena majoritní část inženýrů i provozních pracovníků, kteří je využívají i v současné době při řešení technických úloh a provozních problémů. Tyto metody jsou rovněž intenzivně využívány v rámci různých forem týmového řešení problémů. Každý pracovník na všech úrovních řízení by měl projít výcvikem v těchto nástrojích. Tyto nástroje poskytují jak grafickou, tak i numerickou prezentaci získaných dat a informací, ilustrují vazby mezi následky a příčinami, pomáhají překonávat bariéry obecného kreativního myšlení, umožňují participaci pracovníků s různou kvalifikací i zkušenostmi a jsou posilou při zlepšování produktů i procesů. Přehled třiceti vybraných nejfrekventovanějších konvenčních metod pro kreativní řešení problémů je uveden v tab. 2.1. V následující části postupně jednotlivé metody popíšeme.

12

Č. Metoda Tvorba návrhů řešení

Plánování výrobku

(projektu)

Plánování procesu

Hledání kořenové

příčiny

Zvýšení stability procesu

Zlepšení procesu

1 Brainstorming X X X 2 Brainwriting X X X 3 5x proč X X X 4 Stratifikace X X X 5 Datová (frekvenční) tabulka X X X 6 Histogram X X X 7 Paretova analýza X X X 8 Diagram příčin a následku X X X X 9 Analýza rozptylu a trendu X X X 10 Kontrolní diagram X X 11 Afinní diagram X X X X 12 Relační diagram X X 13 Stromový diagram X X X 14 Maticový digram X X 15 Diagram maticové analýzy dat X X 16 Šipkový diagram X X X 17 PDPC digram X X X X 18 Laterální myšlení X X X 19 Analogie X X 20 Metafora X 21 Myšlenková mapa X X 22 Delfská metoda X 23 Synektika 24 Nominal Group Technique X X X X X 25 Psaní scénářů X X 26 Kontrolní list (check-list) X X X X 27 Morfologická matice X X X X 28 Kolo příležitostí X X 29 Matice příčin X X 30 Matice „je – není“ X X

Tab. 2.1 Přehled vybraných konvenčních metod pro řešení problémů 2.1 Brainstorming Brainstorming je často využíván jako základní způsob geneze potřebných údajů potřebných pro kreativní řešení problémů. Obecně existuje několik druhů brainstormingu:

• tradiční (verbální) brainstorming • cluster brainstorming • reverzní brainstorming apod.

Nejvíce doporučovaný je brainstorming založený na tzv. volných asociacích (představách, myšlenkách), při kterém je týmu předložena otázka, na kterou může každý z členů volně reagovat a odpovídat. Otázka může být spojena s nějakým problémem, žádaným výsledkem nebo plánovaným cílem. Platí zásada, že jednotlivé příspěvky nejsou hodnoceny během trvání brainstorming. Všechny diskuse se soustřeďují na vyjasnění a dotažení dalších myšlenek. Každá myšlenka nebo odpověď je zaznamenávána na samostatný lístek. Jestliže je obsah brainstormingu kontroverzní, členové týmu neprojevují ochotu sdělovat své myšlenky nebo diskusi dominuje

13

jedna či dvě osoby, je doporučen tzv. modifikovaný brainstorming, při kterém je postupně na výzvu dávána možnost odpovědět všem členům týmu, přičemž není nikdo vynechán, ani není nikomu povoleno kritizovat nebo hodnotit jakýkoliv příspěvek. Vyzvaní členové mohou na vlastní přání vynechat. Brainstorming pokračuje do té doby, dokud nejsou všechny myšlenky členů týmu prezentovány. Nevýhodou brainstormingu je jednak velká závislost výsledku na koncentraci a subjektivních názorech členů týmu a na tom, že není obecně zaměřen na fyzikální podstatu a rozbor řešeného problému. 2.2 Brainwriting Brainwriting je formě ne-orálního brainstormingu. Jeho účastníci svoje náměty píší na rozdané moderační karty a případně je dále distribuují dalším členům týmu. Karty jsou následně zpracovány různými formami. Mezi brainstormingové techniky patří např.:

• metoda dotazovacích (moderačních) karet • brainwritingový pool • metoda 6-3-5 • metoda NHK

Metoda dotazovacích karet slouží k rychlému zachycení názorů jednotlivých členů týmu v písemné formě. Pro získání těchto názorů je nutné postupovat podle následujícího postupu:

1. zadat týmu otázku (jasně formulovaný a ohraničený problém) 2. připomenutí pravidel (na 1 kartičku se napíše pouze 1 námět - hůlkové písmo apod.) 3. rozdat dotazovací karty 4. vymezit čas pro vyplnění karet členy týmu 5. vyplnění karet jednotlivými členy týmu 6. sběr karet 7. zpracování karet

Obr. 2.1 Provedení techniky dotazovacích karet

14

2.3 Metoda 5 x proč Metoda "5x proč" slouží k identifikaci příčin problémů. Její výhodou je extrémní jednoduchost. Nevyžaduje využití diagramů. Postupujete tak, že opakujte otázku "Proč?" k danému problému. Opakované položení otázky a hledání odpovědí nás s určitou pravděpodobností přivede k určení kořenové příčiny. Její výhodou je rychlost řešení a srozumitelnost. Nevýhodou je nedostatečná reprodukovatelnost, která vychází ze subjektivních názorů a znalostí členů týmu. 2.4 Stratifikace K tomu, aby bylo možné na základě získaných údajů dojít ke správným závěrům je nutné tzv. stratifikovat dle určitých kritérií jako např.:

• materiál nebo polotovar (dodavatel, sklad, doba nákupu) • čas (směna, přestávky, roční období) • pracovník (zkušenosti, směna, osobnost) • stroj (stáří, typ, dílna) • prostředí (teplota, vlhkost)

Stratifikaci je nutné mít na mysli zejména při sběru dat, kdy nesmí dojít k promíchání dat s různým původem. 2.5 Datová (frekvenční) tabulka Datová tabulka je systematickým nástrojem pro sběr a prezentaci zjištěných údajů. Ve většině případů, jsou datové tabulky určité formuláře navržené pro dané účely a specifická data. Pro efektivní využití datových tabulek musíme provést několik následujících úvah:

• Účel. Určit proč sbíráme předmětné údaje a jaký druh analýzy resp. analytických metod použijeme.

• Druh údajů. Identifikovat, jaký typ údajů je potřebný pro zamýšlenou analýzu. • Zdroj . Určit, zda požadované údaje jsou momentálně dostupné, z jakého zdroje a na

jakém médiu. • Sběr dat . Identifikovat kde, kdy, a jak budou data sbírána i kdo tento sběr provede. Jasně

definovat kategorie údajů, které korespondují s navrženou datovou tabulkou. • Redukce údajů. Identifikovat jaké prostředky použijeme pro redukci dat

(automatizované, manuální, programy apod.) • Závěry a doporučení. Jaké následné činnosti jsou zamýšleny? Podpoří údaje plánované

závěry a rozhodnutí? 2.6 Histogram Jestliže se zabýváme sběrem a analýzou provozních dat musíme si vždy, pokud chceme přijmout správná korekční či regulační opatření, položit následující otázky:

• V jak velkém rozpětí se pohybuje náhodná veličina charakterizující nějaký proces? • Kde leží střední hodnota této veličiny?

Jedním z nástrojů, který nám umožní na tyto otázky odpovědět je sloupkový graf nazývaný histogram, který ilustruje buď absolutní, nebo relativní četnost výskytu hodnocené náhodné veličiny v tzv. třídních intervalech. Je to základní analytický nástroj, který ukazuje variaci a

15

rozložení (distribuci) dat, a tím usnadňuje vytváření našeho názoru. Četnosti výskytu se rovněž vynášejí na svislou osu (y) a hodnoty náhodné veličiny na osu vodorovnou (x). Abychom dostali z hlediska matematické statistiky objektivní výsledky, je nutné oproti předchozímu typu histogramu v tomto případě postupovat podle následujících kroků:

1. pro sestrojení histogramu je třeba více než 50 (100) dat z nezávislých pozorování 2. vyberte největší a nejmenší hodnotu Hmin resp. Hmax 3. vypočítejte tzv. rozpětí podle vztahu R = Hmax - Hmin 4. určete počet třídních intervalů (cca odmocnina z počtu dat) 5. rozdělte rozpětí na vodorovné ose diagramu jednotlivé třídní intervaly 6. určete měřítko horizontální osy diagramu 7. sestavte tzv. frekvenční tabulku, do které rozdělte zjištěné hodnoty podle jednotlivých

třídních intervalů 8. vyneste do diagramu ve formě sloupků absolutní nebo relativní četnosti pro jednotlivé

třídní intervaly 9. přiřaďte (pokud je znáte) meze (např. toleranci) platné pro danou veličinu. 10. analyzujte histogram

2.7 Paretova analýza Paretova analýza je nástrojem umožňujícím identifikovat priority, protože všechny problémy nemohou být řešeny současně. Tento nástroj je prostředkem, pomocí kterého můžeme vyjádřit významnost jednotlivých příčin poruch či zdrojů odchylek (problémů). Z hlediska produktivity i jakosti totiž platí, že více než 50% procent nedostatků je velmi často následek jediné příčiny (Paretův zákon říká, že 80 % výskytu nějakého jevu je spojeno s 20 % souvisejících položek nebo příčin). Z těchto důvodů je taktičtější nejprve identifikovat nejvýznamnější položky a na ty zaměřit svoji pozornost, než se ve stejné míře zabývat všemi položkami najednou i když jejich "příspěvek" může být velmi rozdílný. Cílem jednotlivců i týmů je potom identifikovat několik příčin, které významně ovlivňují výsledek. Odstranění nejvýznamnější příčiny může dramaticky vylepšit výstupy daného procesu. Paretova analýza je založena na typu sloupcového diagramu, který je konstruován na základě dat získaných z datových či frekvenčních tabulek, údajích o dosahované jakosti a nákladech, dat o provozuschopnosti strojního zařízení nebo mnoha dalších zdrojů. Postup zpracování Paretova diagramu je následující:

1. identifikujte všechny položky, které souvisí s daným procesem (náklady, zmetky, poruchy, reklamace, prostoje, úrazy apod.)

2. určete kritérium, podle kterého uvedené kategorie (problémy) chcete ohodnotit (četnost, počet poruch, náklady, závažnost apod.)

3. určete absolutní hodnoty jednotlivých položek podle zvoleného kritéria 4. seřaďte analyzované položky podle hodnot v klesajícím pořadí do tabulky 5. určete u jednotlivých položek relativní významnost 6. zkonstruujte Paretův diagram - nakreslete v sestupném pořadí sloupce, jejichž výška

reprezentuje absolutní hodnoty podle sledovaného kritéria pro jednotlivé položky 7. zkonstruujte tzv. Lorenzovu křivku ilustrující hodnoty relativních významností 8. diagram analyzujte z hlediska významu jednotlivých položek na výsledek (výstup)

Paretův diagram je nástrojem, který umožní každému, kdo ho efektivně využívá, získat následující přínosy:

• identifikace nejvýznamnějších příčin daného problému • ilustrace možných přínosů po vyřešení problému • poskytnutí pomocí jednoduchého principu argumentů pro pracovníky, kteří mají nějaký

nápad jak zlepšit stávající procesy, ale chybí jim argumenty.

16

Obr. 2.2 Paretova analýza 2.8 Diagram příčin a následku Každý problém resp. chyba má nějakou příčinu. Důležitým cílem analýzy je identifikace těchto příčin, aby bylo možné přijmout příslušná nápravná opatření. Jednoduchým a časově nenáročným nástrojem, který napomáhá nalezení příčin problému, je diagram příčin a následku. Tento diagram označovaný někdy jako rybí kost či Ishikawův digram, je založen na zaznamenání logických vazeb mezi následkem a příčinami. Tento diagram lze vytvořit podle následujícího postupu:

1. Nejprve definujte následek - zpravidla zavádíme měrné jednotky, aby bylo možné porovnávat stupeň zlepšení po přijetí opatření.

2. Hledejte hlavní příčiny - pomocí týmu se pokoušíme nalézt příčiny, které ovlivňují následek z různých hledisek. Hlavními faktory jsou v průmyslu zpravidla "pracovní síla - materiál - výrobní postup - stroj - prostředí - informace".

3. Hledejte další příčiny, které vyplynou z rozboru hlavních příčin. Je nutné si klást otázky jako: Proč? Jak? a odpovědi zaznamenávat do diagramu ve formě dalších "větviček".

4. Bod 3) opakujte až do vyčerpání všech možností (platí zde pravidlo, že je-li diagram příliš jednoduchý, nebyly příčiny patřičně prošetřeny).

5. Z jednotlivých příčin určete příčiny nejvýznamnější (např. pomocí bodové metody). 6. Na základě vybraných příčin přistupte k jejich eliminaci a specifikujte okamžitá a

preventivní nápravná opatření. Diagram graficky ilustruje všechny faktory obsažené v dané problematice. V rámci zápisu lze problém efektivně ozřejmit a studovat. Přesnost závěru potom spočívá na jednotlivci či týmu, který diagram zpracovává. Z tohoto důvodu je důležité, aby byly při přípravě diagramu vzít do úvahy názory všech členů řešitelského týmu. Příklad diagramu příčin a následku pro hledání příčin s poruchou strojního zřízení je uveden na obr. 2.3. Přínosy diagramu pro zlepšování procesů lze potom stručně shrnout následovně:

• umožňuje popsat spektrum variabilních faktorů, které nejsou jednotlivci často zřejmé • usnadňuje plánování nápravné akce • poskytuje možnost záznamu vazeb faktorů a řešeného problému

Nedostatkem metody je rovněž její nízká reprodukovatelnost a závislost na individuálních znalostech členů řešitelského týmu.

A

BC

D

EF

G

H

I

JNákladyZtrátaZiskČetnost

CH

JA I E B F

D G

určení priorit pomocí Paretova diagramu

nevíme,coje důležité

přínos při orientaci na prioritu

skupinaproblémů

přínos při orientaci na nevýznamnou příčinu

17

Obr. 2.3 Diagram příčin a následku 2.9 Analýza rozptylu a trendu Korelační diagram pro analýzu rozptylu hodnot a trendu používáme tehdy, jestliže chceme analyzovat (zjistit) vzájemnou závislost mezi dvěma proměnnými. Pro sestrojení tohoto diagramu potřebujeme znát údaje párů tzv. závisle i nezávisle proměnných. Nezávisle proměnnou je položka, která má dle našeho názoru nějaký vliv na výsledek (např. kvalitativní znak), závisle proměnná je sledovaný kvalitativní znak. Při získávání takovýchto párů můžeme využít buď:

• hodnoty zaznamenané při běžném provozu, kdy nezávislou proměnnou nijak neovlivňujeme (neřídíme)

• hodnoty naměřené při provozním tradičním nebo plánovaném experimentu (hodnoty závisle proměnné nějakým způsobem ovlivňujeme - regulujeme)

Při sestrojování diagramu potom nejčastěji vynášíme na vodorovnou osu nezávisle proměnnou a na horizontální osu diagramu hodnoty závisle proměnné. Při prvotní analýze "síly" takovéto závislosti vycházíme ze změny střední hodnoty závisle proměnné při změně závisle proměnné. Pokud je tato změna nevýrazná, potom hovoříme o statistické nezávislosti. Pokud jsou hodnoty více či méně rozptýleny okolo přímky (lineární závislost) nebo křivky (nelineární závislost) hovoříme buď o slabé, nebo silné statistické závislosti. Pokud hodnoty leží na přímce nebo křivce hovoříme o závislosti funkční. 2.10 Kontrolní diagramy Primárním nástrojem pro analýzu procesu je tzv. kontrolní (regulační) diagram, který slouží ke grafickému sledování veličiny, kterou chceme regulovat a tím udržet daný proces v požadovaném stavu. Regulovaná veličina se pravidelně sleduje a její hodnoty se zapisují do diagramu, jehož horizontální osu tvoří časová linka. Pravidlem je, že po každé kontrole procesu je možné rozhodnout o jeho povaze (ustálený nebo neustálený) a provést příslušnou korekci. Při analýze dat z regulačních diagramů můžeme identifikovat následující základní průběhy:

LidéStrojMateriál

Prost ředí Postup

PROBLÉM

18

• vývoj procesu lze predikovat - je pod kontrolou • vývoj procesu nelze predikovat - není pod kontrolou • vývoj procesu vykazuje určitý trend - pokud tento trend známe je proces pod kontrolou

(např. při procesech postupného opotřebování) Průběhy (výsledky, výstupy) jsou ovlivněny různými druhy příčin:

• přirozenými - počasí, atmosférický tlak, teplotní výkyvy, které nemohou být eliminovány • speciálními - nadměrné opotřebení nástroje, nezkušený operátor, špatná funkce stroje atd.,

které mohou být v rámci nápravného opatření eliminovány. Data z průběhu procesů jsou potom sbírána a analyzována především proto, aby pomohla identifikovat a eliminovat speciální příčiny, jejichž příspěvek k variabilitě výstupů procesu je mnohem vyšší než příspěvky přirozené. Pro regulační diagram je nezbytné určit:

• kontrolní interval mezi jednotlivými měřeními • rozsah dílčích výběrů n, které se najednou zjišťují • výběrovou charakteristiku, která se z daných hodnot počítá a jejíž hodnoty se zakreslují

do diagramu (tzn. výběrový průměr, výběrová směrodatná odchylka, rozpětí) V současné praxi se naznačený přístup statistické regulace nejčastěji označuje zkratkou SPC (Statistical Process Control), který se komplexně zabývá celou problematikou analýzy procesů a v rámci kterého se využívají pro posuzování stability procesů v zásadě dva základní koeficienty procesní schopnosti či způsobilosti (capability):

• schopnost (způsobilost) výrobního zařízení (označovaná Cm ) • schopnost procesu (označovaná Cp )

Obr. 2.4 Kontrolní diagram Uvedené nástroje patří mezi tzv. sedm základních nástrojů řešení problémů a zlepšování procesů. Tyto nástroje poskytují jak grafickou, tak i numerickou prezentaci dat a jsou základní oporou jednotlivců i týmů při řešení problémů. Obrázek 2.5 ilustruje vztahy mezi uvedenými nástroji a jejich použití pro identifikaci a analýzu v rámci procesu řešení problémů resp. při zlepšování výrobků a procesů. Vzhledem k tomu, že při inovaci výrobku a procesů resp. při řešení technických a procesních problémů nejsou předmětem našeho zájmu pouze číselné hodnoty, ale i takové údaje jako potřeby zákazníků, vztahy mezi komponentami, je nutné při systematickém řešení problémů využívat i další typy triviálních nástrojů. Mezi takové nástroje patří i následujících sedm technik, která v roce 1972 japonská Society of Quality Control Technique Development označila jako „sedm nových nástrojů pro plánování jakosti“.

Horní tolerance

Dolní tolerance

IT

!!

!!

6 sigma

způsobilost procesu (c ) = IT6 sigmap

19

Obr. 2.5 Sedm základních nástrojů zlepšování procesů 2.11 Afinní diagram Při prvním pohledu na získaný soubor dat nemusí být zřejmé vzájemné souvislosti mezi jednotlivými údaji, ačkoliv řešitelský tým většinou má cit pro to, jakou cestou se zhruba vydat. První úlohou potom je vytřídit získané údaje do tzv. klíčových myšlenek a společných tématických celků. Afinní diagram (Afinity diagram) je v tomto případě velmi efektivním nástrojem právě pro tuto činnost. Organizuje získané údaje do určitých skupin a specifikuje klíčové myšlenky a témata. Výsledek vyplývající z aplikace tohoto nástroje je zpravidla využíván při aplikace dalších nástrojů pro plánování a zlepšování procesů. Postup při konstrukci afinního diagramu můžeme shrnout do čtyř kroků, které jsou většinou postupně prováděny týmem pracovníků, protože se jedná o kreativní úkol vyžadující analýzu myšlenek a určení společných znaků pro velké množství údajů. Čtyři kroky konstrukce diagramu jsou:

1. Shromáždění údajů. Tento krok začíná sběrem maximálního možného počtu myšlenek, nápadů, názorů, očekávání i problémů souvisejících s ústředním tématem (problémem). Během tohoto kroku je důležité, aby každý člen týmu přispěl k vytvoření údajů. Každý z těchto údajů je napsán na samostatný papír (kartu). Tyto karty jsou potom umístěny na dostatečně velkou plochu jako např. na stůl, zeď, tabuli či okno. Umisťování kartiček na zvolenou plochu nemá v tomto kroku žádný řád ani systém.

2. Třídění údajů. Po rozložení karet s jednotlivými údaji je začnou členové týmu třídit do (podle nich) logických skupin. Tým provádí tuto činnost společně, bez hodnocení a diskusí k jednotlivým výběrům. Každý člen týmu má právo přeskupovat karty do celků podle svého vlastního uvážení.

3. Výběr titulku (záhlaví). V dalším kroku je třeba rozhodnout o záhlaví (titulku) pro každou vytříděnou skupinu. Záhlaví musí vyjadřovat a odrážet hlavní myšlenku nebo téma podle, kterého pod ní byly jednotlivé kartičky s údaji přiřazeny.

4. Revize diagramu. Potom co byla vybrána záhlaví, nastává čas pro revizi položek umístěných v jednotlivých skupinách. Zároveň je však možné revidovat i jednotlivá záhlaví do té doby, dokud není diagram finalizován. Takový diagram potom přináší řád i systém do původního souboru zdánlivě nesouvisejících údajů.

ABCD

1044127

xx

x

x

x x

x

Identifikace Analýza

Datová tabulka

Paretův diagram

Histogram

Stratifikace

Diagram příčin a následku

Kontrolní diagram

Analýza rozptylu a trendu

20

Obr. 2.6 Konstrukce afinního diagramu 2.12 Relační diagram Vztahy a souvislosti (relace) mezi jednotlivými údaji nemusí být vždy lineární ani jednosměrné, jinými slovy nějaké řešení nebo problém mohou ovlivňovat více než jen jedno další řešení nebo problém, přičemž i vlastní vliv může mít rozdílnou intenzitu. Navíc tyto vlivy jsou velmi často skryté a nejasné. Relační diagram (Interrelationship diagram) je takovým nástrojem, který ilustruje logické souvislosti a vazby mezi nějakou podstatnou myšlenkou (problémem, otázkou) a různými údaji (položkami). Obvyklým vstupem pro tento diagram jsou údaje získané z afinního diagramu, ale může být aplikován i bez něho. Informace získané aplikací relačního diagramu používáme pro stanovení priorit a určení optimálních sekvencí činností směřujících ke zlepšení stávajících procesů. Pro sestrojení relačního diagramu se používá několik možných způsobů, které lze rozdělit do dvou základních skupin: • šipkové metody • maticové metody Pro šipkovou metodu potřebujeme plochu, na kterou můžeme diagram graficky zaznamenávat (tabule, list papíru) v následujících pěti krocích:

1. Rozmístění položek. Na vybranou plochu rozmístíme jednotlivé položky, mezi kterými budeme analyzovat vzájemné vazby (např. výsledky afinního diagramu).

2. Určení příčinných vztahů. Dalším krokem v konstrukci relačního diagramu je určení příčinných vztahů mezi jednotlivými položkami. V tomto kroku je nutné vzít každou položku a položit si následující otázky: „Ovlivňuje tato položka některou z ostatních položek?“ nebo: „Je tento problém příčinou jiného problému?“ Při tomto postupu je dobré vybrat pro všechny položky jednu stejnou otázku a postupovat v jednom směru. Např. od problému A k problému B, potom od problému A k C atd. Dojde-li ke změně otázky nebo

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

1 2 3 4 5

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

ABC

WP 2

2.

1. 4.

3.WP 1 WP 3 WP 4 WP 5

WP 1 WP 3 WP 4 WP 5

21

k současnému uvažování více směrů vlivu, může být hledání vzájemných vazeb a souvislostí chybné.

3. Nakreslení směrových šipek. Nakreslete z každé položky šipku k položce, která je danou položkou ovlivněna. Jestliže jsou mezi dvěma položkami znázorněny dvě šipky jdoucí v obou směrech, určete, která z vazeb je silnější a zbývající šipku odstraňte. Jinou možností jak znázornit různou „sílu“ vazby je používání např. čárkované čáry pro slabší příčinnou vazbu a plné čáry pro silnou příčinnou vazbu.

4. Součet šipek „Out“ a „In“ . Po prozkoumání všech možných kombinací sečtěte šipky směřující „z“ (Out) a „do“ (In) každé položky. Zaznamenejte tyto součty do diagramu ke každé položce např. pomocí symbolů „O“ resp. „I“. Jestliže využijete metodiku označování silných a slabých vazeb, přidělte slabým příčinným vazbám (čárkovaná čára) půl bodu a silným příčinným vazbám (plná čára) celý bod.

5. Přiřazení priorit . Revidujte výsledky získané v předchozím kroku. Za položku, která nejvíce ovlivňuje ostatní, považujeme ty položky, které dosáhly největších součtů v šipkách jdoucích ven (O). Tyto položky je tedy možné pokládat kritické. Jestliže budeme nejprve řešit tyto dílčí problémy, dosáhneme největšího vlivu na daný problém. Položky s největším počtem vstupujících šipek jsou položky nejvíce závislé na ostatních. Řešení těchto problémů, dosažení těchto cílů nebo splnění těchto zákaznických potřeb je silně závislé na řešení resp. splnění ostatních položek. Tyto položky mohou být určitým „úzkým profilem“ ve vývoji zlepšování procesu nebo řešení problému.

Obr. 2.7 Relační diagram 2.13 Stromový diagram Stromový diagram (Tree diagram) má mnohostranné použití. Může být i využit pro určení klíčových faktorů (příčin) nějakého problému nebo pro sestavení akčního plánu. Konstrukce stromového diagramu je lineární logickou úlohou, která začíná ústředním tématem na nejvyšší úrovni a pokračuje jeho postupným rozpracováním do dalších detailních úrovní. Postup řešení určitého problému pomocí tohoto nástroje je následující:

1. Pomocí příslušných metod a nástrojů se určí ústřední téma, které se bude dále rozpracovávat.

A

B

C

D

E

A

B

C

D

E

(1O / 2 I)(1 O / 3 I)

(1 O / 2 I)

(1,5 O / 1 I)

a)

b)(2,5 O / -)

22

2. Pomocí afinního diagramu nebo při brainstormingu se stanoví detailnější témata nižší úrovně, z kterých se ústřední téma či problém skládá. V tomto kroku je nutné formulovat sub-témata s co největší konkrétností, aby se dala specifikovat jejich proveditelnost.

3. U činností (úkolů), které nebyly na vyšší úrovni uspokojivě rozděleny, opakujeme druhý krok.

4. Tento postup se opakuje do té doby, dokud není tým spokojen s úrovní informace, kterou dosáhl. Při posledním rozpracování úkolů je nutné provést revizi, zda jsou témata nebo činnosti rozpracovány tak, že se dá zhodnotit proveditelnost.

5. Každá z rozpracovaných činností (problémů) nejnižší dosažené úrovně se označí vybranými symboly, které specifikují její uskutečnitelnost. Pro tento účel je možné např. využít označování symboly jako např. "+" je uskutečnitelná činnost, "-" je neuskutečnitelná činnost a "?" označuje činnost, o které např. nemáme úplné informace a kterou bude dále nutné rozpracovat.

Obr. 2.8 Stromový diagram 2.14 Maticový diagram Maticový diagram (Matrix diagram) je nástrojem pro uspořádání velkého souboru údajů (verbální informace, myšlenky, náměty, problémy, cíle apod.) a znázornění jejich vzájemných vztahů. Jednotlivé údaje jsou uspořádány ve svislé a vodorovné ose, přičemž do pole ležícího na průsečíku dvou údajů se uvádí pomocí grafických symbolů jejich vzájemná vazba. Maticové diagramy takto jednak znázorňují vzájemné vazby mezi jednotlivými položkami a zároveň demonstrují možnou vzájemnou nezávislost jedné položky na ostatních. Maticových diagramů je obecně dle počtu porovnávaných skupin údajů několik typů. Matice typu L se používá pro porovnávání vzájemných vztahů mezi dvěma skupinami údajů. Matice typu T se používá pro porovnávání vztahů dvou skupin údajů k třetí skupině. Matice typu Y se používá k souběžnému srovnávání tří skupin údajů. Matice typu X slouží k porovnání čtyř skupin údajů. Pro porovnávání vazeb mezi položkami jedné skupiny údajů se používá matice typu „střecha“. Konstrukce maticového diagramu probíhá v těchto krocích:

1. Výběr jednotlivých položek matice. Skupiny údajů postupně rozdělíme do jednotlivých položek (řádků, sloupců) - k tomuto kroku můžeme např. použít stromový diagram nebo afinní diagram.

2. Výběr typu matice. Na základě počtu analyzovaných skupin údajů a potřebě zkoumat vazby mezi jednotlivými skupinami vybereme vhodný typ matice.

1. úroveň příčin (úkolů)

Problém



Cíl

+

+

-

?

?

++

+

++

-

+

23

3. Vyplnění matice. Do osových sloupců resp. řádků převedeme jednotlivé položky daných skupin údajů.

4. Určení vztahů mezi položkami. Do jednotlivých průsečíkových polí matice graficky zaznamenáme symboly označující vzájemnou závislost (korelaci) mezi danými položkami.

5. Analýza. Po vyplnění jednotlivých polí provedeme revizi, při které se soustřeďujeme na prázdná políčka tj. případy, v kterých jsme mohli zapomenout označit danou vazbu.

Obr. 2.9 Maticové diagramy 2.15 Diagram maticové analýzy dat Diagram maticové analýzy dat (Matrix data analysis chart) se využívá zejména v rámci průzkumu trhu pro vývoj a plánování nového výrobku nebo služby. Tímto způsobem jsme schopni graficky prezentovat vzájemné porovnání různých produktů, ohodnotit daný segment trhu a určit vztah mezi jednotlivými produkty nebo jednotlivými firmami. Postup při analýze maticových dat je následující:

1. Určení reprezentativních charakteristik. První krok v konstrukci diagramu maticové analýzy dat je určení reprezentativních charakteristik, které mají být porovnávány. Jsou to většinou klíčové parametry, které používáme k ohodnocení dané skupiny výrobků, služeb nebo procesu. Některé z těchto parametrů lze snadno definovat i měřit (např. tvrdost, koncentrace, rychlost, rozměry spod.) jiné jsou více skryty a někdy je obtížné je změřit (např. aróma, jednoduchost ovládání, vizuální dojem apod.). Ve všech případech však musí být tyto parametry opravdu reprezentativní pro určení jakosti daného produktu nebo úrovně procesu.

2. Sběr dat. Po určení reprezentativních charakteristik sbíráme data o našich i konkurenčních produktech nebo procesech.

3. Porovnání. Číselně porovnáme jednotlivé produkty či procesy ve zvolených parametrech. 4. Grafická prezentace výsledků. Výsledky vzájemného porovnávání zakreslíme do

vhodného grafu. Pro dva porovnávané parametry používáme např. kvadrantový diagram (obr. 2.10), z kterého jsme schopni určit, jakou úroveň v těchto parametrech dosahujeme v porovnání s konkurencí. Měřítko stupnic volíme podle rozpětí sledovaných parametrů a předpokládáme, že jednotlivé jeho dimenze jsou nezávislé a pro daný účel porovnávání stejně významné. Pro více charakteristik můžeme využít radarového graf (glyf).

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7

c1

c2

c3

c4

c5

c6

c7

b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7

a7

a6

a5

a4

a3

a2

a1

c1

c2

c3

c4

c5

c6

c7

b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7

a7

a6

a5

a4

a3

a2

a1

d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1

L

TX

a1 a2 a3 a4 a5

StřechaABCDE

A B C D E Suma

silná

střední

slabá

žádná

9b

3b

1b

0b

913 9 3 10

závislost

0101219 3

Suma 44

24

Obr. 2.10 Diagram maticové analýzy dat (4 kvadranty) 2.16 Šipkový diagram Šipkový diagram (Arrow diagram), který je odvozen od metody PERT, je nástrojem k určení optimální doby pro splnění daného úkolu a pro grafické znázornění průběhu (toku) jednotlivých činností. Každý dílčí úkol je zakreslen do diagramu v časové návaznosti. Diagram slouží rovněž k identifikaci úzkých míst i způsobů, jak realizaci nějakého projektu urychlit. Postup konstruování šipkového diagramu je následující:

• Definování dílčích úkolů. Postup začíná definováním všech dílčích úkolů nutných ke splnění cíle. Nejčastěji tým vypracuje seznam těchto úkolů a rozepíše jednotlivé úkoly na samostatné očíslované moderační karty.

• Umístění dílčích úkolů. Moderační karty s rozepsanými dílčími úkoly tým uspořádá v logickém postupu na zvolenou plochu (tabuli, stůl apod.). Pro tento krok je vhodné využít pomocné otázky typu: „Kterou činnost musím ukončit, než mohu začít tuto činnost?“ nebo: „Kterou činnost mohu provádět současně s touto činností?“ . Z hlediska formálního postupujeme zprava doleva, tzn. opačně než u stromového diagramu. Je důležité označit ty úkoly, které lze provádět paralelně s jinými.

• Propojení šipkami. V tomto kroku se jednotlivé dílčí úkoly propojí v logické posloupnosti šipkami. Zároveň se vynechávají ty dílčí úkoly, které nejsou samy o sobě konkrétními činnostmi, ale jsou splněny prostřednictvím úkolů nižších úrovní.

• Ohodnocení dílčích úkolů. Tým provede revizi posloupnosti jednotlivých dílčích úkolů a provede případné přeuspořádání. Po revizi se jednotlivým dílčím úkolům přiřazují na základě kvalifikovaného odhadu doby trvání. V případě rozdílů názorů týmu na dobu trvání lze použít následující vzorec - doba pro splnění úkolu = (OO + 4xRO + PO) / 6 (kde OO je optimistický odhad, RO je reálný odhad a PO je pesimistický odhad)

• Součet dob trvání úkolů. Pro každou větev diagramu se postupně provede součet dob trvání činnosti. Ve směru zleva doprava se vypočítají nejdříve možné doby zahájení činnosti, v opačném směru je možné stanovit nejpozdější možnou dobu zahájení činnosti.

• Konkretizace diagramu. Zkonstruovaný diagram se umístí do konkrétního kalendářního období a jednotlivým dílčím úkolům (činnostem) se přiřadí konkrétní data. Pro tyto účely je možné využít např. Ganttových diagramů.

charakteristika A

char

akte

ristik

a B

X

X

O

Ofirmy, výrobky apod.

25

Obr. 2.11 Šipkový diagram 2.17 PDPC diagram Poslední ze sedmi nových nástrojů - PDPC diagram (Process decision program chart) je analytickým nástrojem používaným v operační analýze. Slouží k předvídání kritických situací a volby preventivních činností. Je obvykle používán v případě, že se jedná o výjimečný úkol a nepřijatelné náklady spojené s potenciální kritickou situací. Je podobný stromovému diagramu. Slouží k identifikaci úkolů a cest nutných k dosažení cíle. V rámci konstrukce tohoto diagramu si průmyslový inženýr musí pokládat otázky jako např.: „Co by mohlo probíhat nesprávně? “ nebo „Jaké neočekávané situace by mohly nastat? “. PDPC diagram podporuje zmapování všech myslitelných situací a vede k naplánování příslušných protiopatření. Konstrukce PDPC diagramu je méně strukturovaná než ostatní z tzv. sedmi nových nástrojů pro plánování jakosti a zlepšování procesů. Diagram je určen k vypracování a ohodnocení možných dílčích úkolů nebo preventivních akcí v rámci následujícího postupu:

1. Sestrojení stromového diagramu. Při konstrukci diagramu začínáme se stromovým diagramem, který oproti klasické orientaci orientujeme odshora dolů.

2. Klí čové otázky. Pro každou větev stromového diagramu si klademe dvě klíčové otázky: „Co by mohlo v tomto bodě probíhat nesprávně? “ a: „Jaké neočekávané situace mohou nastat v tomto okamžiku? “. Odpovědi na otázky jsou znázorněny do diagramu stejně jako možné alternativní cesty.

3. Návrh preventivních opatření. Pro každý bod (činnost), u kterého byl identifikován potenciální problém, vypracujeme preventivní opatření. V tomto kroku využíváme výhod týmové práce metod či nástrojů jako je brainstorming, afinní diagram či relační diagram. Jednotlivá opatření zaznamenáme pod potenciální problémy, dokud nejsou všechny větve a cesty prověřeny. U každého opatření je nutné se zaměřit i na jejich proveditelnost, náklady i jejich dopad na jakost a dodržení plánů.

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozd ěji

XČinnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Cíl

Moderační karta

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

Činnost

Dobatrvání

Nejdříve

Nejpozději

X

26

Obr. 2.12 PDPC diagram 2.18 Laterální myšlení

Lineární myšlení je založeno na řešení v předvídatelném směru i posloupnosti kroků (zhodnocení, logika, argumentace). Laterální (víceúrovňové) myšlení naopak podporuje řešení ve směru novém – doslova „ze strany“ – je více intuitivní a zdánlivě nelogické. Autor laterálního myšlení (Lateral thinking) Edward de Bono tuto metodu rozvinul jako podpůrný nástroj pro opouštění starých šablon myšlení a podnět k vytváření nových a radikálních námětů. V uvažování a rozhodování se má hledat co největší množství variant řešení a nesmějí se ihned zamítnout možnosti, které připadají na první pohled zcela nereálné. I tyto varianty je třeba detailněji prozkoumat. Nemá se tedy rychle postupovat tou nejlogičtější linií, která se většinou nabízí jako první a zdánlivě nejlepší řešení. Nemusí tomu tak být, pokud tyto logické cesty preferujeme, ztrácíme schopnost inovovat. V laterálním myšlení se předpokládá, že rámec se může změnit natolik, že dříve nevhodné řešení se může stát optimálním, - nechává proto všechny cesty k řešení otevřené. Laterální myšlení může vést k řešení, které samo o sobě není inovací či zlepšením, ale může být prvním krokem k totální změně uvažování o problému. Laterální myšlení je možno podpořit těmito dílčími technikami:

• uvažovat “okolí” problému • odložit hodnocení námětů • využití analogií • náhodná simulace

Nejznámější technikou vycházející z laterálního myšlení je de Bonova metod 6 klobouků. Je to metoda, která umožňuje oddělit různé aspekty myšlenkových reakcí (ego, rozum, city, informace, tvůrčí nápady apod.), které se nám při přemýšlení většinou vybavují všechny najednou, dát jim jejich význam a vhodný čas, kdy je nejlépe využít. Principem metody je stylizování se do šesti rolí – barva daného klobouku jeho nositele směřuje k určitému stylu přemýšlení o daném problému:

• bílý klobouk – informace: fakta, informace, čísla, schémata • červený klobouk – emoce: pocity, city, intuice • černý klobouk – negace: kritika, problémy při realizaci • žlutý klobouk - pozitivní: optimismus, pozitiva, sny

PP

Opatření

PP potenciální problém

PP PP

Opatření

Opatření

Opatření

PP

27

• zelený klobouk - kreativita: varianty, laterální myšlení • modrý klobouk – přemýšlení o myšlení: moderování týmu, rozhodování o tom, kdo si

nasadí jaký klobouk, zápis, závěry Při použití této metody mají členové řešitelského týmu povinnost se striktně držet stylu myšlení definovaného barvou jejich klobouku – tj. neuvažovat komplexně. 2.19 Analogie Analogii definujeme jako vztah dvou různých věcí, které se v něčem podobají a dají se tedy přirovnávat k sobě. V technice analogie znamená například shodu základních matematických rovnic popisujících dva vzájemně nezávislé fyzikální jevy. V moderní logice jsou analogie považovány za druh induktivních úsudků. Analogii využívá bionika, teorie podobnosti, v kybernetice se analogie využívá při modelování procesů a jevů. Analogie jsou rovněž často využívány při vědeckém řešení problémů. Při definování analogií konstatujeme, že něco je jako něco jiného. V praxi se využívá několika druhů analogií:

• analogie přímá: nízká produktivita …. plýtvání zdroji • analogie personální: nízká produktivita …. úspornější žárovky • analogie nekonvenční: nízká produktivita …. financování politických stran • analogie symbolická: nízká produktivita …. 100 Kč na účtu

Analogie byla použita například v těchto případech: knihtisk - lis na víno, antivirový program – DNA, vazba satelitu na orbitální stanici - hračka jo-jo, nakládání rudy na dopravníkový pás - pohyby kudlanky nábožné. Při tvorbě analogií je možné postupovat v rámci těchto kroků:

1. definujte problém ve formě otázky (Jak … ? ) 2. vytvořte soupis analogií, které se subjektu spojenému s daným problémem nějak podobají

(např. pokud řešíte problém formulovaný jako „Jak postavit ….? “, můžete vygenerovat analogie: postavit kostky, postavit stan, postavit sněhuláka, stavidlo, obvaz, Babylónská věž, postavit floor-balový tým apod.)

3. vyberte analogii, která vás nejvíce zaujala (preferujte odlišnost a nekonvenční uvažování) 4. analyzujte vlastnosti a parametry vybrané analogie (např. jak se dnes staví stan, jak

dlouho to trvá, jak se dlouho stan skládá, na čem je založen princip konstrukce stanu apod.)

5. promyslete si, zda popsaná analogie může být využita při řešení originálního problému. 2.20 Metafora Metafora je definována jako jazyková a rétorická konstrukce spočívající v přenášení významu na základě vnější (strukturální) podobnosti. Jako metaforu tedy označujeme obrazné vyjádření, přenesené pojmenování od něčeho podobného. Metafory mají svoje místo při kreativním řešení problémů, kdy nám pomáhají vidět okolní realitu pod jiným úhlem. Metaforou však v tomto případě rozumíme spíše nápadité přenesení významu u dvou různých subjektů – např.:

• automobil - živý organismus • průmyslový podnik – fraktálová struktura • rozvrh prací – strom s větvemi

Metafora nám při řešení problémů pomáhá vysvětlit a uchopit něco, co lze jen velmi obtížně popsat. Metafora není nikdy zcela přesná a dokonalá. Od příkladu se liší v tom, že využívá možností fantazie a kreativity, kdežto příklad je postaven na racionálních základech.

28

2.21 Synektika Synektika (Synectics) je formou týmové práce založené na využití technik analogií (přímých, personálních, symbolických), metafor a asociací. Synektika napomáhá představivosti a usnadňuje nalezení vztahy mezi zdánlivě nesouvisejícími a nespojovanými objekty, myšlenkami, výrobky či osobami. Oproti tradičnímu brainstormingu je povolena kritika námětů. Účel této techniky je dvojí – učení a inovace. Hlavním principem této metody je fyzické, psychologické i symbolické spojování zdánlivě nespojitelných věcí dohromady. Postup při synektice je následující:

1. identifikace problému 2. objasnění problému (co se děje, co se již udělalo) 3. prezentace individuálních stanovisek 4. zpřesnění definice problému 5. definování individuálních analogií (přímé, personální, nekonvenční, symbolické) 6. diskuse a rozbor individuálních analogií 7. transformace analogií na řešení problému – hledání směru řešení 8. návrh konkrétního řešení problému 9. zhodnocení navrženého řešení

Synektika je reakcí jejích autorů (W. J. Gordon a G. Prince), kteří ve své praxi zaznamenali uzavřenost konstruktérů a pracovníků vývoje, jejichž myšlení je tradičně (vědomě či nevědomě) limitováno a formováno specifickými možnostmi a požadavky managementu daného podniku. 2.22 Myšlenková mapa Myšlenková mapa (Mind map) je obrazovým vyjádřením tzv. paprskovitého myšlení. Jde o vizuální nástroj pro holistické (celistvé) myšlení, který podporuje všechny funkce mozku (zejména paměť, kreativitu, učení a přemýšlení). Tyto mapy jsou jedním z mnoha způsobů strukturovaného záznamu informací. Autorství myšlenkových map je připisováno T. Buzanovi. Myšlenkové mapy se hodí pro strukturované psaní poznámek, jako nástroj při analýze a řešení problémů nebo pomůcka při studiu (při tvorbě mapy pochopíte strukturu dané problematiky a podle mapy si lze studované téma také zopakovat). Myšlenkové mapy jsou informačně intenzivnější než běžný text či poznámky. Při tvorbě myšlenkové mapy se postupuje následovně:

1. doprostřed papíru (položeného „na šířku“) napište hlavní téma (projektový záměr, obrázek) celé myšlenkové mapy

2. do okolí hlavního tématu (např. projektového záměru nebo předmětu zájmu) paprskovitě zaznamenejte v tématických větvích všechny důležité a relevantní informace, které se vašeho projektu týkají

3. hlavní téma spojte s dalšími informacemi čárou nebo šipkami 4. dále dělte jednotlivé větve na další úrovně 5. pokračujte podle potřeby tak, aby relevantní informace k plánování projektu byly na

jednom archu Při tvorbě mapy využívejte tato pravidla:

• jednotlivé větve mapy se dělí podle potřeby • pomocnými čarami nebo šipkami můžeme vyjádřit vztahy, které jdou napříč hierarchií; • při tvorbě mapy se využívají různé barvy • do myšlenkové mapy patří i obrázky a symboly různých velikostí • formálně se využívají klíčová slova (ne věty) • je vhodné využívat různé formáty písma • používá se perspektiva

29

Obr. 2.13 Myšlenková mapa pro vysvětlení pojmu time management [10] 2.23 Delfská metoda Delfská metoda (Delphi technique) se používá při predikci možných scénářů složitých jevů. Je založena na předem připravených a vzájemně navazujících dotaznících, které se v několika kolech odesílají vybraným expertům, přičemž jejich individuální odpovědi jsou pokaždé sumarizovány a následně odeslány účastníkům. Tento iterační proces pokračuje do té doby, než dojde k nalezení akceptovaného konsenzu. Při delfské metodě je možno postupovat v rámci následujících kroků:

1. definování problému 2. vytvoření expertní skupiny (30 i více lidí) 3. úvodní dotazování - získání přehledu o významných faktorech problému, které budou v

další fázi hodnoceny 4. iterační proces dotazování – předložení výsledků předchozího kola dotazování, reakce na

zpracované výsledky, revize názorů, polemika, argumentování 5. zpracování výsledků na základě statistické analýzy

Tato metoda dává každému expertovi stejnou šanci vložit svůj příspěvek. Návrhy jsou hodnoceny z hlediska hodnoty návrhu a ne podle svého zdroje. Nevýhodou metody je časová náročnost a dlouhodobá potřeba vysokého stupně motivace účastníků. 2.24 Nominal Group Technique Metoda nazývaná Nominal Group Technique je vhodná pro menší řešitelské týmy a generování nápadů. Může být použita pro eliminaci vlivu dominantního člena týmu, jehož dominance vychází z formálních důvodů (nadřízený) či neformální autority. Rovněž se využívá v případech, kdy se řeší kontroverzní problém, řeší se problémy svázané s personálními otázkami nebo se členům týmu lépe přemýšlí v klidu a tichu. Postup metody Nominal Group Technique může být např.:

30

1. identifikace problému 2. členům týmu se poskytne čas na záznam jejich individuálních návrhů na řešení 3. návrhy jsou postupně členy týmu prezentovány a umisťovány na tabuli nebo paraván 4. moderátor shrne seznam prezentovaných návrhů řešení 5. vyjasnění návrhů (případné krátké doplnění informací) 6. členové týmu individuálně a anonymně hlasují na hlasovací lístky (např. uvedou pořadí 5

nejlepších řešení problému) 7. moderátor vybere lístky a spočítá skóre jednotlivých hodnocených návrhů 8. hlasování se opakuje pro zúžený počet návrhů řešení 9. prezentace vítězného návrhu řešení

2.25 Psaní scénářů Psaní scénářů (Scenario writing) zahrnuje analýzu informací, popis a diskusi scénářů popisujících potenciální budoucnost předmětu našeho zájmu (např. podnik, společnost). Psaní scénářů je náročná metoda vyžadující dostatek času i úsilí členů řešitelského týmu. Hlavním výstupem není vlastní napsání scénářů, ale přemýšlení o budoucnosti. Cílem je definování milníků, u kterých je třeba uskutečnit zásadní rozhodnutí. Psaní scénářů probíhá podle následujícího postupu:

1. definování problému, který determinuje budoucnost předmětu našeho zájmu 2. identifikace 3 až 5 klíčových změn (scénářů) souvisejících s budoucností předmětu zájmu 3. identifikace 5 až 10 faktorů (deskriptorů), které budou jednotlivými změnami ovlivněny 4. psaní scénářů – popis vlivu jednotlivých klíčových změn na vybrané faktory 5. zpracování tabulky scénářů 6. kreativní reakce na napsané scénáře

2.26 Kontrolní list Kontrolní list (Checklist) je užitečný při hledání faktorů, které vyvolávají předmětný problém. Jsou výbornou pomůckou v tom smyslu, že usnadňují systematické prověření možností z různých úhlů pohledů. Většina z kontrolních listů má slovní formu (otázky). Kontrolní listy vychází z principu, že existující forma výrobku či procesu může být zlepšena (inovována), jestliže si položíme řadu systematických otázek, jejichž odpovědi nás navedou mimo vektor psychologické setrvačnosti. Mezi nejznámější kontrolní listy patří Osbornův kontrolní list (tab. 2.2) resp. odvozený SCAMPER.

Základní otázka Odvozené otázky

Využít jinak ? Nový způsob jak to využít ? Jiné využití po modifikaci ?

Přizpůsobit ? Co je tomu podobné ? Co bychom mohli okopírovat ?

Modifikovat ? Změnit význam, barvu, pohyb, zvuk, tvar …. ?

Zvětšit ? Co přidat ? Prodloužit ? Zvýšit frekvenci ? Znásobit ?

Zmenšit ? Co odebrat ? Rozdělit ? Miniaturizace ? Co vynechat ?

Nahradit ? Co místo toho ? Jiný proces ? Jiná síla ? Jiná součást ?

Přeskupit ? Záměna komponent ? Jiný model ? Jiný lay-out ? Změnit sekvenci ?

Obrátit ? Změnit pozitiv na negativ ? Obrátit naruby ? Otočit to ?

Kombinovat ? Pomůže smíchání ? Zkombinovat jednotlivé díly ?

Tab. 2.2 Osbornův kontrolní list (checklist)

31

Postup při využití kontrolních listů je následující:

1. identifikujte výrobek (podsestavu) nebo proces (operaci), která by měly být inovována 2. odpovězte si na každou otázku z kontrolního listu s cílem vygenerovat návrh na zlepšení 3. ujistěte se, že jste použili každé základní slovo či základní otázku 4. proveď revizi, které odpovědi vyhovují požadovanému kritériu

Obr. 2. 14 Příklad morfologické matice 2.27 Morfologická matice Jedná se o kombinační metodu, vhodnou pro složitější problémy, u nichž lze obsáhlým způsobem popsat velké množství variant budoucího řešení v závislosti na konkrétních kombinacích jednotlivých parametrů. Morfologická matice (Morphological matrix) zachycuje na vertikální ose v jednotlivých řádcích parametry problému nebo funkce inovovaného výrobku. Ve sloupcích se k

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

funkce možnosti řešení

zajištění dostatečného dosahu

zajištění povrchové teploty držadla

umožnit snadné odstranění různých typů vrstev

zajištění ergonomického tvaru rukojeti

zajisit efektivní využití lidské síly

umožnit seřizení tloušťky odstraňované vrstvy

zajistit vyšší teploty aktivní části stěrky

zajistit osvětlení čištěného povrchu

snadné rozrušení vrstvy

zajistit efektivnost při čištění

Koncepty

dosah paže nástavec skládací teleskopický

sníh led voda

rovná lomená klobouk

IIIobě paže

ne

ne

ne

I

rovný břit šípovitý

rukojeť s pevnou délkou

seřiditelné ostří

ohřev aktivní části

ohřev rukojeti rukavice

jednosměrná obousměrná

A B

1 paže

drážky

ne

32

těmto parametrům generují všechna možná řešení, parametry postihují problém komplexně a jsou vůči sobě logicky nezávislé. Hledání a stanovení jednotlivých znaků a provedení je vysoce náročné a musí vycházet z kvalifikované analýzy. Členové týmu navrhují různé kombinace hodnot uvedených parametrů. Vytvořené kombinace se vyhodnotí, a ty reálné pak představují možná řešení. Postup při vytváření morfologické matice:

• určení základních parametrů (funkcí) • definování konkrétních morfologických modifikací (možných stavů), které mohou

parametry nabývat • sestavení morfologické matice (tabulky) • kombinace (odvození) možných či vyhovujících řešení • kritické prověření utvořených kombinací • definování akceptovaného řešení

Předností této metody je vyčerpávající postižení všech možných kombinací, ve kterých se mohou vyskytnout i zcela originální řešení. Tato výhoda může být současně i nevýhodou, neboť je problematické prověřit velký počet kombinací, může se tedy vyskytnout řada kombinací, které jsou v reálných podmínkách nerealizovatelné. 2.28 Kruh příležitostí Tato technika je zaměřena na vytváření témat pro kreativní přemyšlení (hledání příležitostí) o vlastnostech (atributech) např. inovovaného výrobku resp. vytváření témat vycházejících z „neplánovaných“ kombinací vlastností (atributů). Postup metody je následující:

1. definujte problém 2. nakreslete kruh s dělením od 1 do 12 (jako číselník hodin) 3. vyberte 12 vlastností (atributů) řešeného problému a přiřaďte je jednotlivým dílům 4. náhodně vyberte první vlastnost (atribut), který budete zkoumat 5. pomocí brainstormingu (asociací) formulujte myšlenky nebo příležitosti, které vás

v souvislosti s danou vlastností napadnou 6. pokračujte ve směru otáčení hodinových ručiček 7. náhodně volte kombinace vlastností a pomocí brainstormingu formulujte myšlenky nebo

příležitosti, které vás v souvislosti s danou kombinací vlastností napadnou 2.29 Matice příčin Matice příčin nám umožňuje prozkoumat soubor možných příčin a určit, která z nich nejvíce přispívá ke vzniku zkoumaného problému. Síla tohoto nástroj tví v tom, že je schopen graficky znázornit vícenásobné vztahy mezi následkem a příčinami. Hlavním účelem matic v rámci analýzy kořenové příčiny je:

• zmapovat celkový vliv různých příčin na zkoumaný problém • určit, která z příčin je významná (kořenová)

Postup tvorby matice příčin:

1. zaznamenejte fakta o problému i charakteristiky problému na jednotlivé řádky matice 2. zaznamenejte možné příčiny do jednotlivých sloupců matice 3. zaznamenejte sílu vztahu pomocí symbolů pro všechny kombinace (průsečíky) 4. pro každý sloupec vyhodnoťte celkový vliv 5. pravděpodobnou (kořenovou) příčinou je ta ve sloupci s největším součtem

33

Obr. 2.15 Matice příčin (kvalitativní problém ve výrobním procesu) 2.30 Matice „je-není“ Matice „je-není“ (Is-Is Not matrix) je nástrojem pro řešení problémů, který byl vyvinutý ve firmě Kepner-Tregoe pro identifikaci kořenové příčiny problému. Jednoduchým dotazováním je možné zúžit počet zkoumaných faktorů na ty, které mají významný vliv na výrobek či proces. Matice „je – není“ je nástrojem, který nám pomáhá vidět a vyjasnit si, co je a není problémem pro účely:

• porozumění pravděpodobným příčinám • vyloučení bodů, které definitivně nemají vazbu k problému

Matice má tři sloupce. V prvním sloupci (JE) se popisuje to, co se skutečně stalo. Ve druhém sloupci (NENÍ) se popisuje to, co se nestalo, ačkoliv by to odpovídalo logice a zkušenostem. Třetí sloupec slouží k vysvětlení rozdílu mezi prvními dvěma sloupci. Obr. 2.16 Matice „je-není“

34

2.31 Zhodnocení konvenčních metod Konvenční metody kreativního řešení problémů našly uplatnění v mnoha situacích. Z dnešního pohledu mají tyto metody určité společné charakteristiky:

• určitá nahodilost hledání nápadu • vygenerování vyššího počtu námětů na řešení • zvyšování pravděpodobnosti nalezení nového nápadu • využívání prvků psychologie a kombinatoriky • selhávají při řešení složitějších problémů

Těmito metodami bylo jistě dosaženo mnoho dobrých výsledků, obecně se ale jednalo o technická řešení na nižší úrovni. Konvenční metody jsou totiž charakteristické jedním velkým nedostatkem. Velké množství nápadů vygenerovaných těmito metodami ještě nezaručuje dosažení inovativního řešení - naopak přidává prácí při jejich vyhodnocování a zkracuje čas pro realizaci. Tyto metody jsou určitým vylepšením metody „pokus – omyl“. Při používání těchto metod si člověk neuvědomuje, že se snaží vnutit novým řešením svou vůli, své myšlení a zkušenosti, které však často vedou k zavedení řešení na slepou cestu. Ignorování zákonů rozvoje technických systémů se jeví jako hlavní příčina neefektivnosti konvenčních metod v případech řešení složitých technických problémů. V těchto případech je vhodné aplikovat pokročilé metody kreativního řešení technických úloh, které vycházejí z metody TRIZ.

35

3. TRIZ – pokro čilá metoda systematické kreativity

Metoda TRIZ (Теория решения изобретательских задач, Theory of Inventive Problem Solving, tvorba a řešení inovačních zadání) vznikala studiem patentů a zobecňováním úspěšných postupů řešení. Bylo zjištěno, že silná invenční řešení jsou dosahována poměrně malým počtem objektivně používaných řešitelských postupů. Poznání těchto postupů zvyšuje jak efektivitu studia techniky, tak zdokonalování techniky v praxi. Systémová metoda TRIZ vede uživatele od nejasné problémové situace, přes detailní rozbor systému ke správné formulaci zadání inovačních úloh, až k návrhům variant řešení. Aplikace metody je v současné době podporována unikátním software pro sběr informací, analýzu, syntézu řešení i verifikaci nalezených řešení.

Obr. 3.1 Porovnání konvenčních metod tvořivosti a metody TRIZ Metoda, zformulovaná v 60. až 70. letech minulého století v Sovětském svazu, zažila velký rozvoj odchodem jejich řešitelů počátkem 90. let do USA i dalších částí světa, kde přinesla nebývalý a rychlý nárůst počtu inovačních řešení. Autorem metody TRIZ je Genrich Saulovič Altšuller [19]. Dnes se touto metodou zabývá ve světě tisíce řešitelů ve velkých světových firmách (Motorola, Ford Motor, NASA, Xerox, General Electric, Kodak, General Motors, SAAB, Scania, SKF, Procter and Gamble, ABB, Gillette, Lockheed, 3M, Mitsubishi, Dassault Systems apod.). 3.1 Základní pojmy

Technické systémy vznikají a rozvíjejí se podle objektivních zákonitostí. Tyto zákonitosti byly poznány a jsou využívány při vytváření a zdokonalování technických systémů. Zákonitosti byly odhaleny analýzou mnoha tisíc patentů a to dovolilo vytvořit efektivní řešitelské nástroje. Znalost zákonitostí rozvoje technických systémů (a na jejich základě vytvořených nástrojů TRIZ) dovoluje inženýrovi nejen s jistotou řešit technické úlohy, ale i s velkou přesností provádět prognózy vývoje zkoumaných technických systémů. Technický systém (TS) je sestava jistým způsobem uspořádaných a propojených prvků, mající vlastnosti nad rámec prostého součtu vlastností jednotlivých prvků a určená k plnění užitečných funkcí. Cílem funkce TS je plnění užitečných funkcí pro uspokojení potřeb člověka. Hlavní znaky technických systémů jsou [27]:

• funkčnost • celistvost • organizace • systémová kvalita

36

Obr. 3.2 Mechanismus uzavírání a axiálního chlazení sklářské formy Příklad technického systému - mechanismus sklářské formy [30]. Technický systém mechanismu uzavírání a axiálního chlazení konečné formy v řadovém stroji byl zjednodušen pro potřeby tohoto příkladu – jedná se o jednonásobnou formu s axiálním chlazením bez horní části a s nejbližšími okolními mechanismy (obr. 3.2). Hlavní funkcí mechanismu sklářské formy je vytvoření tvaru skleněného výrobku. Údaje o přesnosti, rychlosti atd. jsou již parametry hlavní funkce. Vytvořit tvar nemůže jen jedna polovina formy, zesilovací člen, chlazení atd. Technickým základem pro splnění hlavní funkce je pracovní orgán, v našem případě tělo formy a tlakový vzduch (působením tlakového vzduchu je přitlačována sklovina na stěnu formy). Toto jsou jediné části technického systému, které jsou pro člověka užitečné. Ostatní prvky, ovládání a chlazení formy, vznikly dalším zdokonalováním technického systému pro dosažení vyšších parametrů hlavní funkce. Dalším důležitým pojmem je struktura. Jedná se o sestavu prvků a vazeb mezi nimi, které jsou určovány fyzikálním principem uskutečňování požadované užitečné funkce. Prvky TS mají jisté vlastnosti, které nemizí po vyjmutí ze systému. Původní prvky byly určeny k plnění jedné elementární funkce, postupným posilováním funkce vznikaly diferenciace prvků, tj. rozdělování prvku na zóny s různými vlastnostmi. Vazby mezi prvky lze nejlépe znázornit na strukturním modelu (obr. 3.3). V případě našeho příkladu mechanismu SF (viz orámovaná část v obr 3.3) je struktura určena prvkem „těla formy“ (tj. hmotností, rozměrem), protože tento prvek plní přímo hlavní funkci. V procesu tvarování skleněného výrobku je určující vytvoření prvotního tvaru před následným ochlazením. Obr. 3.3 Strukturní model mechanismu sklářské formy

37

Organizace je algoritmus společného působení (fungování) prvků technického systému v prostoru a čase. Se vznikem organizace se snižuje entropie (neuspořádanost) ve vzniklém systému ve srovnání s vnějším prostředím. Vazby mezi prvky slouží k přenosu energie, látky a informací. Organizace umožňuje řízení technického systému prostřednictvím vazeb. Hlavní podmínka práce vazeb je různost potenciálů energie. Příklad pro mechanismus sklářské formy – v tomto případě se pracuje s gradientem teploty (sklovina – forma – vzduch) a s gradientem silovým (motor – převodní mechanismy – tělo formy). Systémový efekt a kvalita. Hlavní orientací v procesu syntézy technického systému je zisk budoucí systémové vlastnosti (efektu, kvality). Vzorec systému je potom:

FUNKCE + STRUKTURA + ORGANIZACE = SYSTÉMOVÝ EFEKT (KVALITA) Pro jeden a tentýž technický systém lze vybrat několik různých struktur v závislosti na vybraném fyzikálním principu uskutečňování hlavní funkce. Výběr fyzikálního principu se musí zakládat na minimalizování hmotnosti, rozměrů a energie při zachování efektivnosti. V našem případě mechanismu sklářské formy je systémová kvalita tj. vytvoření tvaru skleněného výrobku (vytvarování včetně ochlazení) určována mechanickým a tepelným principem. Zda jsou tyto principy použity ve směru minimální spotřeby energie lze sledovat při porovnání mechanismu sklářské formy se zákonitostmi rozvoje technických systémů. 3.2 Modelování v metodice TRIZ Postup řešení využívající metodu „pokus-omyl“ nebo konveční metody řešení problémů lze znázornit následujícím obrázkem 3.4. Obr. 3.4 Konvenční postup řešení problémů V metodě TRIZ je jako základní myšlenkový postup využit princip modelování objektivní reality. V modelu lze zjednodušit složité vztahy reálných objektů a převést je na abstraktní modely, které jsou pochopitelné. Modelové řešení pak vychází ze vzorů objevených Altšullerem, které přešly do nástrojů TRIZ. Modelové řešení lze pak převést na specifické řešení a navržení konceptu řešení s vyšším inovačním potenciálem. Obr. 3.5 Obecný model řešení problému metodou TRIZ

38

Typické modely a jejich nástroje řešení v rámci metody TRIZ jsou:

• model funkcí - zjednodušování/svinování/trimming, efekty • model technického rozporu (TR) - invenční principy • model fyzikálního rozporu (FR) - separační principy • model konfliktu - vepolu (VA) - standardy • zákonitosti rozvoje technických systémů (ZRTS) - aplikace

3.3 Nástroje TRIZ Metoda TRIZ využívá funkce ve funkčně nákladové analýze, která pomáhá nalézt odpověď na otázky „Co?“ a „Proč?“ má být něco v technickém systému zlepšeno. Studiem prvků, vazeb, funkcí, parametrů technického systému lze vybrat správná inovační zadání v souladu se zákonitostmi vývoje technických systémů. Odpověď na otázku „Jak?“ řešit vybraná inovační zadání pomáhají získat nástroje TRIZ, které zahrnují jednotlivé i komplexní postupy:

• principy překonání technických rozporů (TR) • základní principy překonání fyzikálních rozporů (FR) • vepolová analýza (VA) a standardy • zjednodušení technických systémů (TS) cestou zjednodušování/svinování • algoritmus řešení vynálezeckých úloh (ARIZ) – komplexní postup • SW podporu Invention Machine Corp. • operátory na snížení setrvačnosti myšlení

3.4 Víceúrovňové schéma systémového myšlení V přírodě neexistují osamocené systémy, izolované jeden od druhého. Vše je spojené se vším a vše se mění. Základem tvůrčího myšlení je umění analyzovat objekt v čase (minulé, současné, budoucí) a v prostoru (systém, podsystém a nadsystém). Vidět systém v budoucnu znamená, nedělat chyby v současnosti. Vidět systém v minulosti znamená, nedělat chyby v budoucnosti. Při řešení úlohy na tvůrčí úrovni je nezbytné zapojit minimálně 9 myšlenkových obrazů:

• samotný objekt - analyzovaný systém • tzv. nadsystém (super-systém), kam bude objekt vystupovat • elementy, z kterých se objekt skládá - podsystémy.

Přitom je nutné všechny obrazy zkoumat v minulosti, současnosti a budoucnosti. Obr. 3.6 Systémové myšlení v 9 obrazech a přiklad vývoje systému zobrazování

39

Příklad [25]. Dejme tomu, že se účastníte navrhování jednoho ze systémů pro zabezpečení života kosmonauta. Do tohoto systému je zahrnut krystalový rezonátor, zastoupený vlastní malou destičkou, která odhaluje a drží na určité úrovni nezbytné signály. Rezonátor velmi přesně reaguje na kolísání teploty, proto se vyžaduje jeho speciální ochrana. Vaše technická úloha zní: navrhnout speciální skříňku pro tento rezonátor, ve které by se vždy za všech okolností udržovala konstantní teplota. Začnete zkoumat systémy stabilizace teploty. K tomuto problému byla vydána spousta odborné literatury a bylo úspěšně vyzkoušených mnoho zařízení. Například umístíte destičku s rezonátorem do Dewarovy nádoby (termosky) s dvojitými tepelně-izolačními stěnami, doplníte ji vnitřním systémem ohřevu, blokem řízení, blokem regulace, blokem …… Inovovaný rezonátor je však neskutečně složitý a jeho hmotnost se výrazně zvýšila! Z jedné destičky se změnil v těžký kufr, který by musel kosmonaut přenášet. Stalo se to proto, že jsme řešili nám zadaný systém odtrženě od nadsystému, jehož je součástí. A co bychom mohli nalézt v nadsystému ? Nejsou v nadsystému elementy mající stabilní teplotu? Ano - je to sám kosmonaut. Teplota jeho těla je vždy 36,7°C. Destičku krystalového rezonátoru je tedy třeba vložit do vnitřní kapsy obleku kosmonauta a problém je vyřešen. Kromě toho, toto řešení má ještě jednu výhodu - jestli kosmonaut onemocní, jeho teplota se zvýší, změní se kmitočet signálu a na Zemi o tom budou okamžitě vědět a mohou přijmout opatření. Při řešení vynálezeckých úloh je třeba myslet globálně, podchytit všechny systémy v prostoru a čase a je nutné působit lokálně s minimálními změnami. Uvedený princip víceúrovňového myšlení můžeme vysledovat a použít (tj. posouvat úrovně „nadsystém – systém – podsystém) v celém rozsahu techniky:

1. technosféra - lidé, systémy 2. technika - všechna technika 3. oblast techniky - transport 4. odvětví – automobilová doprava 5. podnik - výroba automobilů 6. agregát - auto s přívěsem 7. stroj - auto 8. nestejnorodý mechanismus - spalovací motor 9. stejnorodý mechanismus - karoserie 10. uzel - osa s koly 11. pár dílů - šroub a matka 12. nestejnorodý díl - šroub 13. stejnorodý díl – ocelový profil 14. nestejnorodá hmota – ocel 15. stejnorodá hmota - ´čisté železo

3.5 Technické systémy a úrovně vynálezů (patentů) Rozborem patentových databází byly identifikovány různé úrovně vynálezů, které jsou charakterizované počtem idejí k jejich vyřešení a počtem procentuálního zastoupení v databázi patentů (tab. 3.1).

Úrovně vynálezů počet

námětů zastoupení v

databázi 1. úroveň nejjednodušší vynálezy nepřekonávající rozpor 1 -10 32%

2. úroveň jednoduché vynálezy s nalezením určité ideje >10 45%

3. úroveň střední vynálezy překonávající rozpor novým způsobem pro danou úlohu >102 19% 4. úroveň velké vynálezy s novým způsobem pro celou třídu úloh >103 - 104 4%

5. úroveň největší vynálezy, objevy – nový TS realizovaný na základě objevu >105 0,3%

Tab. 3.1 Počty námětů potřebných pro vytvoření různých úrovní patentů

40

Úroveň Obrázek Popis

1.

Rychlý elektrický sporák – vysoká teplota dosažena výkonnou spirálou – rozehřátí zkráceno z 60 s na 10 s. Spirála nezměněna – parametry modifikovány

2.

Bleskový sporák se hadovitě tvarovaným proužkem z vysoce ohmické slitiny –

rozehřátí zkráceno na 5 s. Spirála změnila tvar a materiál, překonán rozpor mezi parametry rozehřátí a výkonu.

3.

Halogenový sporák – vysoká teplota dosažena teplotní spirálou s integrovanou halogenovou lampou (křemenná trubici plněná plynem). Září jasně červeným světlem a silně hřeje. Vykazuje rychlé zahřátí i zchlazení. Fyzikální rozpor překonán nahrazením kovové spirály plynovou = změna na fyzikální úrovni.

4.

Indukční sporák – totální změna vyhřívacího elementu. Plotna obsahuje indukční cívku s výkonným generátorem vytvářející elektromagnetické pole, které indukuje oscilací pole v pánvi ze speciální slitiny a tím ji zahřívá. Plotna s cívkou zůstává

chladná. Horké jídlo se nedostane na rozpálenou plotnu.

5.

Mikrovlnná trouba – nový fyzikální princip vaření. Přímý ohřev jídla bez použití nádobí. Mikrovlny ohřívají molekuly vody, tuku nebo cukru obsaženého v jídle,

Neohřívají sklo, papír, umělou hmotu, porcelán (ne kov).

Tab. 3.2 Úrovně vynálezů v případu „ohřevu jídla“ 3.6 „Linie života“ technických systémů V průběhu „svého života“ prochází technický systém třemi etapami – zrození, rozvoj, zanikání. Graficky to lze znázornit tzv. „S-křivkou“ – viz obr. 3.7. V etapě zrození se formuje jen „pracovní nástroj/orgán“, objevují se vynálezy v malých množstvích, ale vysoké úrovně. Do systému se vkládají velké finanční prostředky, ale systém nepřináší zisk. Podle míry formování ostatních částí systému nastupuje období jeho rozvoje – systém se stává ekonomicky výhodný, rozvíjí se, zavádí se vynálezy středních úrovní. Potom nastupuje milník, kdy se „pracovní nástroj/orgán“ systému zastavuje ve svém rozvoji, protože jsou vyčerpány jeho rezervy – je dosažena tzv. fyzikální mez A. Objevuje se velké množství vynálezů, ale na nízké úrovni. Prodlužováním rozvoje vniká konflikt systému s ekologickým prostředím a samotným člověkem. Následně je starý systém nahrazen systémem novým s principiálně novým „pracovním nástrojem“ a vše se opakuje od začátku. Obr. 3.7 S-křivka

41

S – křivku lze sestavit pro libovolný reálný technický systém po provedení patentové rešerše, definováním funkce a parametrů vývoje a vynesení závislosti do grafu „parametr – čas“. Na obr. 3.8 je ilustrován příklad vývoje míchadel skloviny (technický systém homogenizace skloviny je součástí technického systému tavení skloviny v části, kdy je potřeba upravit sklovinu pro dávkování - funkce: míchat sklovinu, parametr: účinnost míchání).

Obr. 3.8 Sestavení S-křivky pro vývoj míchadel skloviny

42

3. 7 Zákonitosti rozvoje technických systémů Zákonitosti rozvoje technických systémů (ZRTS) jsou podstatné, stabilní, opakující se vztahy mezi prvky uvnitř systému a vztahy s vnějším prostředím v procesu rozvoje, tj. přechodu systému od jednoho stavu k druhému s cílem zlepšení jeho hlavní funkce. Tyto zákonitosti byly odhaleny rozborem velkého množství vynálezů z oblastí techniky, jsou objektivní a jsou využitelné pro vývoj systémů v různých oblastech techniky. Toto odhalování není u konce a není možné vyloučit subjektivní faktory pro úzkou oblast techniky. Proto jediným všeobecným kvalitativním kritériem pokrokovosti změn v rozvoji libovolného technického systému (TS) je ideálnost. Vůdčí role zákonitosti zvyšování ideálnosti TS je zřejmá ve všech mechanismech TRIZ a především tato zákonitost určuje nejobecnější tendence rozvoje techniky. Přehled hlavních zákonitostí - Altšuller [19]:

• zákonitost úplnosti částí TS, • zákonitost energetické průchodnosti TS, • zákonitost souladu rytmu činnosti TS, • zákonitost přechodu TS do nadsystému • zákonitost zvyšování stupně ideálnosti TS, • zákonitost nerovnoměrnosti rozvoje částí TS, • zákonitost zvyšování dynamičnosti TS, • zákonitost přechodu TS z makroúrovně na mikroúroveň

Zákonitost úplnosti částí TS. Nutnou podmínkou životaschopnosti TS je existence minimální práceschopnosti základních částí systému. Každý TS musí mít čtyři části: pohon, transmisi, pracovní orgán a orgán řízení. Pokud jediná část chybí, nejedná se o TS; pokud není práceschopná byť jen jediná část, TS nefunguje. Všechny TS se vyvinuly z pracovních nástrojů. Při zvětšování hlavní funkce člověk nemohl zajistit nezbytný výkon a tehdy byla síla člověka nahrazena pohonem, objevila se transmise a pracovní nástroj se změnil v pracovní orgán. Člověk plnil úlohu orgánu řízení. Obr. 3.9 Základní části technického systému (TS) Důsledek vyplývající ze zákonitosti úplnosti částí TS: aby TS byl ovladatelný, je nutné, aby alespoň jedna část TS byla ovladatelná. Příklad mechanismu sklářské formy: TS mechanismu sklářské formy se rozvíjel v rámci přechodu od ruční výroby v dřevěných formách na strojní výrobu. Úplnost částí TS je vyjádřena řetězci od zdroje energie po výrobek, kterým je sklovina:

• EL. ENERGIE - MOTOR – PŘEV. A ZESIL. MECH. – DRŽÁK – TĚLO FORMY - SKLOVINA

• EL. ENERGIE - KOMPRESOR – VEDENÍ – TLAKOVÝ VZDUCH – SKLOVINA Z pohledu ovladatelnosti mechanismu sklářské formy vznikají otázky: Je možné řídit motor, nastavit mechanismy, ovládat tlakový vzduch tak, aby podmínky tvarování byly plynule měnitelné podle potřeby? Je axiální chlazení dostatečně řiditelné? Při zodpovězení těchto otázek můžeme uvažovat o nastavení lepších podmínek stabilizace procesu tvarování.

Pohon Transmise

Rízení se zpetnou vazbou

Nástroj Výrobek

43

Zákonitost energetické průchodnosti TS. Nezbytnou podmínkou principiální životaschopnosti TS je průchodnost energie všemi částmi systému. Důsledky plynoucí z této zákonitosti: aby část systému byla ovladatelná, je nutno zajistit energetickou průchodnost mezi touto částí a orgánem řízení. Je třeba usilovat o minimální ztráty energie v TS při přenosu od zdroje energie k pracovnímu orgánu. Přenos energie může být realizován látkou, polem nebo oběma. Pravidla použití:

• snažit se o použití jednoho pole na všechny procesy • pokud látky v TS nelze měnit, použít pole, které prochází těmito látkami • špatně ovladatelná pole se zaměňují lépe ovladatelnými (v posloupnosti: mechanické –

tepelné – chemické – elektro-magnetické …… zkratka MATCHEM) Příklad mechanismu sklářské formy: Je třeba sledovat průchodnost přenosu síly od motoru k tělu formy. Proč je nutná velká síla a zesilovací mechanismus? Protože je nutné dokonalé sevření těžkých forem. Proč dokonalé sevření? Formy jsou odtlačovány tlakovým vzduchem a na styčných částech dochází ke vzniku mezer vlivem teplotních deformací. Proč jsou formy těžké? Musí zajišťovat akumulační schopnost. Je síla na sevření řiditelná? Motorem? Mechanismy? Zákonitost slaďování rytmiky částí TS. Nezbytnou podmínkou principiální životaschopnosti TS je sladění (nebo vědomé rozladění) frekvence kmitání (periodičnosti práce) všech částí systému. Příklad mechanismu sklářské formy: Přeplňováním vzduchu do axiálních otvorů dochází na výstupu z otvorů ke zvýšenému kmitání, které se projevuje nadměrným hlukem. V tomto případě je třeba uvažovat o vědomém rozladění kmitání vzduchu pro snížení hlučnosti. Obr. 3.10 Axiální chlazení sklářské formy Zákonitost přechodu do nadsystému. Rozvoj systému, který dosáhl meze svého rozvoje, může pokračovat na úrovni nadsystému. Není to revoluční, ale evoluční krok. Zpravidla dochází k postupnému předávání funkcí starého systému novému, přitom všechny positivní kvality starého se předají novému. Nové nevzniká bez starého. Přechod do nadsystému lze vyjádřit formou S-křivek – viz obr. 3.11. Obr. 3.11 S-křivka vývoje TS a přechod do nadsystému

44

Konec rozvoje je dán fyzikální mezí daného principu. Systém „A“ by měl být přímo nahrazen podle zákonitosti systémem „A’ “. To se však prakticky neděje a systém „A“ je novým systémem „B“ nahrazován daleko později. Důvodem jsou ekonomické zájmy prodlužovat životnost systému „A“ i na úkor životního prostředí. Příklad mechanismu sklářské formy: V našem příkladu mechanismu sklářské formy je otázkou, proč vzduchové axiální chlazení, které se blíží k fyzikální mezi svého principu (nelze více rozvrtat formy) na úkor hluku, nebylo již nahrazeno účinnějším kapalinovým chlazením. Ano, jsou to vlivy zájmu, kdy zatím rozšíření axiálního chlazení nedosáhlo návratnosti vložených prostředků a tím nebylo vloženo dostatek prostředků do kapalinového chlazení na odstranění počátečních neduhů – problému styku kapaliny se žhavou sklovinou, užší meze regulace, úpravy strojního zařízení atd. Obr. 3.12 Přechod od chlazení sklářské formy vzduchem k chlazení vodou Zákonitost zvyšování stupně ideálnosti. Rozvoj všech systémů postupuje ve směru zvyšování stupně ideálnosti. Ideální TS je systém, jehož hmotnost, rozměry a energetická spotřeba se blíží k nule, ale jeho způsobilost plnit funkce se nezmenšuje. V krajním případě: ideální systém je ten, který není, ale jeho funkce se uskutečňuje. Protože funkci může vykonávat jen materiální objekt, znamená to, že za zmizelý systém musí vykonávat funkci jiné systémy, látky a pole nacházející se v okolí. Příklad obloukové lampy: Ideální řešení při vývoji obloukové lampy – obr. 3.13. Nejdříve byly elektrody umístěny horizontálně proti sobě. Bylo potřeba mechanismus přibližování elektrod podle míry jejich ohoření, jinak se oblouk přerušil. Teprve po dlouhé době bylo navrženo umístění elektrod souběžně tak, aby mezera mezi nimi byla po celé délce stejná. Pak už nebylo nutné žádný regulátor, jeho potřeba zmizela. Aby oblouk nesklouzával po těle elektrody, je mezera zaplněna tavnou keramickou látkou. Obr. 3.13 Vývoj obloukové lampy ve směru ideálního řešení

45

Při formulaci ideálního konečného řešení (IKR) je žádoucí použít slovo „sám“ (sama, samo, sami). Obyčejně se používají tři základní formulace IKR:

• „systém sám plní danou funkci“ • „systém není a funkce je vykonávána/zajištěna“ (s pomocí zdrojů) • „ funkce není potřeba“

Po dosažení ideálu technický systém mizí, ale jeho funkce je dále plněna (zajištěna). Definováním ideálního řešení (ideálního stroje) lze pak od základu změnit práci vynálezce tj. nezačínat od začátku výchozí úlohy, ale od jejího ideálního konce. Při moderním a pokročilém způsobu kreativního řešení problémů musíme nejprve určit ideál vlastního TS a teprve potom se zajímat o jeho změnu. Přitom dovolíme jen ty změny, které přibližují TS vybranému ideálu. Tím výrazně snižujeme počty námětů (nápadů, idejí), které v konvenčních metodách vedly ke ztrátě času a efektivnosti řešení. Navíc v tomto případě vzniká i hodnotící kritérium úspěšnosti řešení. Čím více se přiblížíme ideálu (TS se stává lehčí, jednodušší a spolehlivější), tím kvalitnější řešení je dosaženo. Obr. 3.14 Ideální směr řešení v TRIZ Zvyšování ideálnosti technického systému můžeme rozdělit podle metodologie TRIZ na několik vývojových stupňů [25]:

• 1. stupeň - technický systém zvyšuje množství svých realizovaných funkcí • 2. stupeň - části technického systému se postupně svinují do pracovního nástroje • 3. stupeň - technický systém postupně předává svoji funkci prvkům nadsystému a mizí

Jako příklad uveďme rozvoj technického systému, jehož hlavní funkcí je zobrazování:

• v 1. stupni se černobílá televize se stala barevnou s teletextem při zachování rozměrů • ve 2. stupni pak nastoupila éra LCD obrazovek a jsou již připraveny pružné fólie • ve 3. stupni se dají fólie umístit na různé nosiče např. okna, dveře, brýle - původní nosný

systém TV zcela zmizel. Obr. 3.15 Vývoj technického systému „zobrazení" k ideálnosti

46

Obr. 3.16 Vývoj technického systému „přístrojová deska" [33] Ideálnost objektu odráží poměr funkčních charakteristik objektu a nákladů na realizaci těchto charakteristik objektu. Ideálnost v uvedeném slova smyslu lze vyjádřit vztahem I = Σ F / Σ N. Zákonitost nerovnoměrnosti rozvoje částí systémů. Technický systém se při postupu k ideálu kvalitativně mění. Veškeré takové změny provází vznik protikladných požadavků (rozporů, technických překážek, barier, omezení) a nezbytnost jejich odstranění. Zpravidla se nejdříve rozpory objevují ze strany nadsystému, potom se upřesňují na úrovni měněného systému a nakonec se rozporné požadavky nejjasněji projevují na úrovni prvků podsystému. Z této pozice se rozlišují tři úrovně formulace rozporů:

• administrativní rozpor – tento rozpor vzniká mezi technickým systémem a okolím (člověkem). Řešení je složité vlivem nepřehlednosti v situaci. Je nezbytné konkretizovat úlohu odhalením technického rozporu

• technický rozpor – tento rozpor vzniká mezi několika technickými systémy nebo částmi jednoho systému. Zlepšením jedné části systému se nepřípustně zhoršuje jiná část systému a naopak. K řešení se používají speciální postupy na odstranění technických rozporů.

• fyzikální rozpor – to je mezní (nejvyšší) rozpor, který se projevuje v tom, že na jeden prvek systému jsou kladeny protikladné požadavky z pohledu fyzikálního stavu. (horký – studený, pohyblivý – nepohyblivý atd.). Řešení probíhá rozdělením protikladných vlastností v prostoru a čase a za pomoci vepolové analýzy.

Příklad - test kyselin. Rozpory lze ukázat na příkladu testů dlouhodobého působení kyselin na povrch vzorku slitin v hermetické komoře za působení teploty a tlaku (obr. 3.17). Obr. 3.17 Zadání příkladu – test kyselin Vzniká problém, že agresivní kapalina působí nejen na vzorek, ale i stěny komory a tím vyvolává korozi. Zhotovení komory z ušlechtilých kovů je drahé. Vzniklá situace představuje administrativní rozpor - je třeba snížit náklady na testy, ale není známo jak. Vznikají zde dvojice vzájemného působení kapalina - komora, kapalina - vzorek. Kterou dvojici řešit? Přitom funkce komory – tj. vytvoření podmínek pro test – musí být zachována. Pomůžeme si technickým rozporem: Jestliže bude kapalina v komoře, budou splněny podmínky testu, ale stěny komory se budou poškozovat.

1. stupeň 1. stupeň 2. stupeň 3. stupeň

47

Definujeme ideální řešení: Kapalina „sama“ potřebným způsobem působí na vzorek a nezpůsobuje poškození komory. Vznikl fyzikální rozpor - kapalina musí působit na vzorek, pro dosažení cíle zkoušek a nesmí působit na stěny komory, aby je nepoškozovala. Vznikla tak nová úloha: Jak to udělat, aby kapalina nacházející se v komoře nepůsobila na stěny. Koroze je nežádoucí efekt. Po formulaci fyzikálního rozporu se získává úloha jiný smysl - neřešit nežádoucí efekt, ale nedopustit jeho vznik. Řešení podle pravidla překonání rozporů: při působení ve stejném čase, rozděl rozporné vlastností v prostoru (obr. 3.17). Obr. 3.17 Řešení příkladu testu vzorku v komoře Pro ideální řešení se využijí prvky s jejich vlastnostmi nacházející se v systému: vzorek, kapalina, stěna formy a přitom je zachován základní požadavek testu, že kapalina musí působit na vzorek. Zákonitost zvyšování dynamičnosti TS. Rozvíjení TS za účelem zvýšení jeho efektivnosti postupuje od počáteční pevné struktury s neměnnými parametry k pružnější a proměnlivé struktuře s nastavitelnými parametry a k pracovnímu režimu, přizpůsobujícímu se změnám vnějšího prostředí

Obr. 3.18 Zákonitost zvyšování dynamičnosti [33] Zákon přechodu systému z makro- na mikro-úroveň. Technický systém vytvořený na mechanické úrovni (makroúrovni), při svém dalším rozvoji přechází k využívání možností systému na mikroúrovni, tj. realizují se možnosti skupenských přeměn látek, jejich molekulárních a atomárních vlastností. Rozvoj pracovních orgánů postupuje od makroúrovně k mikroúrovni ve 3 liniích:

• A - zvyšováním stupně segmentace látky tj. CELISTVÉ – VLÁKNITÉ – ČÁSTICE – MOLEKULY – ATOMY

• B - zvyšováním stupně segmentace „směsi“ látky s prázdnotou tj. CELISTVÉ – CELISTVÉ S DUTINOU – PERFOROVANÉ – KAPILARNĚ POROVITÉ – KAPILARNĚ POROVITÉ S LÁTKOU – PĚNY, GELY

• C - záměnou látkové části systému nějakým polem

48

Příkladem pro mechanismus sklářské formy může být vývoj chlazení těla formy odpovídající linii B (obr. 3.19). 3.19 Zákonitost přechod z makro- na mikro- při chlazení sklářských forem 3.8 Modelování problémů a řešení pomocí TRIZ Jak bylo uvedeno, v metodě TRIZ se využívá modelování, které vychází z abstrakce specifického problému, převádí jej na model, využívá nástroje TRIZ k modelovému řešení a pak modelové řešení konkretizuje na specifické řešení (obr. 3.20).

3.20 Obecný model problému v TRIZ Typické modely a jejich nástroje TRIZ pro tvorbu modelového řešení jsou:

• model funkcí ... zjednodušování/svinování • model technického rozporu (TR) ... invenční principy • model fyzikálního rozporu (FR) ... separační principy • model konfliktu - vepol (VA) ... standardy • zákonitosti rozvoje technických systémů (ZRTS) ... aplikace

Modelování funkcí. Modelování funkcí systému zahrnuje postup několika analýz skládající se z modelu komponent, modelu struktury a modelu funkcí. Tyto modely postupně odhalují technický systém a umožňují sestavit zadání k jejich zdokonalení. Přímými nástroji zdokonalení technických systémů jsou zjednodušení/svinování/trimming struktury technického systému, rozvíjení struktury technického systému nebo slučování alternativních technických systémů. Dále bude uveden jen nástroj zjednodušování/svinování/trimming.

49

3.21 Modely a příslušné nástroje TRIZ Model komponent. Model komponent zahrnuje části/prvky systému v jejich hierarchickém uspořádání - podsystém, systém a nadsystém. K systému je třeba doplnit výrobek, pro který je systém určen. Jednotlivé prvky komponent mají svůj grafický tvar pro lepší názornost. ´ Obr. 3.22 Model komponent Obr. 3.23 Příklad komponent kuličkového pera Pravidla sestavování komponentního modelu:

• analyzovat konkrétní objekt v určité fázi životního cyklu - výroba, užití, skladování a transport, vliv prostředí

• sestavovat prvky od vrchní hierarchické úrovně (podskupiny) později zařadit úrovně nižší • zahrnout prvky nadsystému se kterými vzájemně působí

Model struktury . Vyjasňuje vzájemné působení a vazby mezi komponenty (prvky). Formálně jde o spojení jednotlivých komponent čárami v grafu. Při zkoumání působení je třeba identifikovat působení jako: užitečné, škodlivé nebo neutrální. Při zkoumání vazeb je třeba identifikovat vazby bezprostřední (dotyk) a vazby zprostředkované. Je třeba určit nositele působení.

50

Obr. 3.24 Model struktury Obr. 3.25 Příklad modelu struktury kuličkového pera Pravidla sestavování strukturního modelu:

• sestavení na základě modelu komponent, lze sestavovat pro každou část životního cyklu • při sestavování lze použití tabulku komponent a jejich vzájemných vazeb • stanovit vzájemná působení užitečná, škodlivá, přímá, zprostředkovaná apod. • mezi dvěma prvky strukturního modelu může být několik různých vazeb • případné návrhy na zdokonalení systému zapsat do seznamu

Model funkcí. Zachycuje chování celého systému pomocí vykonávaných funkcí. Získané působení a vazby systému v rámci modelu struktury se převedou na funkce tak, že jeden prvek systému působí na druhý. Znázornění je provedeno orientovanými vazbami se šipkami. Funkce je projev působení materiálního objektu na změnu nebo zachování parametrů jiných materiálních objektů. Parametr je měřitelná veličina funkce. Funkce je vyjádřena ve tvaru NOSITEL – PŮSOBENÍ – OBJEKT FUNKCE – OKOLNOST (příklady funkcí: automobil - přemisťovat náklad po zemi – parametr: rychlost, kladivo - zatloukat hřebík do zdi – parametr: velikost síly)

Obr. 3.26 Model funkcí

51

Obr. 3.27 Příklad modelu funkcí kuličkového pera Jednotlivé funkce dělíme:

• podle významu (hlavní, základní, pomocné) • podle charakteru (užitečné, škodlivé) • podle stupně plnění parametru (nedostatečný, normální, nadbytečný)

Obr. 3.28 Druhy funkcí Tyto druhy funkcí lze následně zahrnout do úplného modelu funkcí. Obr. 3.29 Úplný model funkcí Modelování funkcí se provádí z důvodu pochopení technického systému v jeho struktuře, plnění funkcí a jejich důsledků a sestavení zadání pro zdokonalením technického systému jako například:

• zadání na likvidaci škodlivých funkcí a jejich důsledků • zadání na posílení funkcí s nedostatečným plněním • zadání na oslabení funkcí se zbytečným plněním • zadání na udržení souladu funkcí a jejich parametrů

52

Zjednodušování struktury technického systému / svinování / trimming. [26] Ideální prvky technického systému (za předpokladu, že jejich funkce se nějakým způsobem uskutečňují) mají množství výhod před ostatními prvky. Ideální (nepřítomné) prvky není potřeba vyrábět, montovat, měnit, udržovat, likvidovat, neprodukují nežádoucí efekty, nezabírají místo, ani nejsou poruchové, ani se neopotřebují. Proto je velmi lákavé mít takových prvků ve zdokonalovaném systému co nejvíce. Jak dosáhnout, aby takové prvky vznikly? K tomu je potřeba reálně existující prvky technického systému nahradit ideálními prvky. Budeme-li vycházet z pojmu ideálnosti, pak tato náhrada bude vypadat následovně: prvek technického systému bude odstraněn a stanoví se úloha, aby funkce, dříve uskutečňována tímto prvkem, byla uskutečňována technickým systémem bez přítomnosti odstraňovaného prvku. Pokud budeme řešit takto postavenou úlohu, potom výsledkem může být „eliminace“ prvku, jehož funkce však budou dále plněny a zajišťovány. Tím, že objekt zvýší svou ideálnost a stane se efektivnějším podle vzorce I = Σ F / Σ N. Prvek technického systému lze odstranit, jestliže:

• neexistuje objekt odstraňovaného prvku • funkci odstraňovaného prvku plní sám objekt funkce vůči sobě • funkci odstraňovaného prvku plní zbývající prvky TS nebo nadsystému

Obr. 3.30 Podmínky svinování Obr. 3.31 Příklad - kladívko: postup svinutí prvku klínek

53

Na obr. 3.31 je ilustrován příklad kladívka resp. postup svinování prvku „klínek“. Klínek lze v tomto případě vypustit, když:

• neexistuje (není) objekt rukojeť - je jen samotný úderník - není potřeba nic připevňovat • rukověť se připevňuje sama – řešení kuželovitá rukověť – samosvornost • rukověť připevňují jiné prvky kladívka a nadsystému – například namočení rukověti do

vody Svinování v případě mechanismu sklářské formy lze principiálně předvést při odstranění zesilovacího a převodního mechanismu (obr. 3.32 – 3.34). Obr. 3.32 Strukturní model původního mechanismu konečné formy

Obr. 3.33 Strukturní model svinutého mechanismu konečné formy Obr. 3.34 Zjednodušené držení formy „ sama – sebe“

54

Prvek lze z technického systému odstranit, jestliže jeho funkci převezme jiný prvek systému. V našem případě zesilovací mechanismus lze odstranit, jestliže funkci síly přidržení formy převezme jiný prvek. Tento prvek může být druhá polovina formy, nacházející se v technickém systému. Dvě poloviny formy mohou držet samy sebe. Je důležité slovo samy, neboť to vyjadřuje ideální řešení bez dalších nákladů. Je možné předložit řadu konstrukčních návrhů k provedení zjednodušené struktury. Stejným postupem lze odstranit převodový mechanismus. Využití efektů k získání potřebných funkcí.

Efekt definujeme v rámci metodologie TRIZ následovně jako:

• způsob získání potřebné funkce využitím zdrojů a to na základě fyzikálního, chemického nebo geometrického efektu

• nějakou příčinou vyvolaný proces, působení nebo událost způsobující důsledek svého působení

Uveďme si základní příklady efektů:

• fyzikální efekt (tepelné pole působí na kovovou součást - změna rozměrů součásti) • chemický efekt (kyselina působí na kovovou součást - součást se rozpouští) • geometrický efekt (zavedení úhlopříček do kloubového rovnoběžníku - rovnoběžník se

stane „tuhým“ útvarem) Využitelnost efektu předpokládá:

• popis efektu (například pro „filtr“: Coulombův zákon - vzájemné působení nabitých částí) • seznam realizovatelných funkcí (například pro „filtr“: přemisťovat pevnou látku - prach) • seznam potřebných zdrojů (například pro „filtr“: pevná látka, náboj, elektrické pole)

Je-li známo působení (příčina) na vstupu a je-li určeno jaké je potřebné působení (důsledek) na výstupu, je možno určit: 1. fyzikální efekt (jev, projev zákona, změnu vlastností) 2. materiální objekt (zdroje, potřebné vlastnosti objektu)

Vstupní působení (příčina)

Výstupní působení (důsledek)

Fyzikální efekt (působení)

Fyzický objekt (zdroj)

mechanické zatížení elektrické pole piezo - elektrický jev piezo-krystal

akustická vlna (ultrazvuk) zvýšení hladiny kapaliny ultrazvukový - kapilární kapalina v kapiláře

akustická vlna elektromagnetické vlnění sono-luminiscence luminofor

(glycerin, etylalkohol)

teplota (nižší než určená) T ≤ Tkr

značně zvýšená vodivost supravodivost polovodič nebo kov

(galium, indium)

elektromagnetické záření hydraulická vlna (s velkou

amplitudou) světelně - hydraulický kapaliny

Tab. 3.3 Vyhledávání fyzikálního efektu a potřebné zdroje podle Polovinkina

55

Přehled efektů a jejich využití je uveden v příloze těchto skript. Nápovědu vhodného efektu (základní vědy), včetně příkladů jeho úspěšných a patentově chráněných technických realizací (zhmotnění základních věd v technice), lze získat například při využití expertního systému - software Invention Machine [33, 34]. Pomáhá řešiteli při výběru požadované funkce, stanovení existujících zdrojů a poskytuje nápovědu použitelných fyzikálních, chemických a geometrických efektů. Model technického rozporu Technický rozpor je rozpor, který vzniká mezi několika technickými systémy nebo částmi jednoho systému. Zlepšením jedné části systému známým způsobem se nepřípustně zhoršuje jiná část systému a naopak. K řešení se používají speciální postupy na odstranění technických rozporů. Jinými slovy:

• dosažení požadovaného výsledku známým způsobem způsobuje nepřípustný vedlejší výsledek.

• zlepšení jednoho parametru systému známým způsobem zhoršuje jiný parametr systému. Obr. 3.35 Model technického rozporu Tabulka eliminace technických rozporů. Pro úlohy, ve kterých je uveden technický rozpor, tj. rozpor vznikající mezi technickými systémy nebo mezi jejich základními částmi, se používají invenční principy. Analýza mnoha tisíců patentů ukázala, že při vší mnohotvárnosti technických rozporů se většina z nich řeší omezeným počtem opakujících se principů. V současné době je odhaleno 40 základních principů, které mohou být použity na řešení invenčních úloh zformulovaných na úrovni technického rozporu. V rámci metody TRIZ byla zpracována speciální tabulka (celá je uvedena v příloze těchto skript) výběru principů, kde v prvním vertikálním sloupci se nachází to, co je nutné změnit podle podmínek úlohy a v prvním horizontálním řádku se nachází to, co se zhoršuje, jestliže se použijí známé způsoby řešení.

56

Obr. 3.36 Část tabulky TRIZ obsahující principy překonání (eliminace) technických rozporů Na průsečíku vybraných horizontálních a vertikálních kolonek jsou uvedeny čísla principů, které jsou nejvíce vhodné pro řešení dané úlohy. Principy ukazují jen obecné směry, kde se nachází řešení, ale neosvobozují od nutnosti přemýšlet. Obr. 3.37 Práce s tabulkou eliminace technických rozporů Uveďme si příklad použití tabulky překonání technických rozporů na případu rozpouštědla. Představte si, že vymyslíte univerzální rozpouštědlo, které rozpustí všechno. Otázka zní, v čem je budete uchovávat? Problém ochrany agresivních kapalin skutečně existuje a je třeba jej řešit. Mimochodem, toto není nijak těžká úloha. Není těžká proto, že je v ní jasně vysloven technický rozpor (TR) a tak lze lehce najít princip jeho překonání pomocí tabulky. V levém sloupci tabulky najdete parametr, který je nezbytné změnit. V daném případě je vhodný řádek „ztráta látky“, tj. rozpouštědla. V horním řádku vyhledáte parametr, který vás nejvíce ze všeho neuspokojuje, jestli se použijí běžné způsob uchování rozpouštědla. Je to „spolehlivost“. Na průsečíku vybraného řádku a sloupce naleznete doporučené principy, jak uvedený rozpor překonat:

• 10 - Princip předběžného působení • 29 - Princip využití pneumatiky a hydrauliky • 35 - Princip změny fyzikálně chemických parametrů • 39 - Princip využití inertního prostředí

57

V souladu s principem č. 10 je třeba „předem roztavit části objektu tak, aby mohly nabýt účinnosti z nejvhodnějšího místa“. Tzn., navrhuje se rozdělení rozpouštědla na části, které by mohly nabýt účinnosti a začít být agresivní až (jen) po jejich spojení. Po přečtení těchto doporučení se nejdříve dostanete k myšlence, aby budoucí rozpouštědlo bylo složeno z několika komponent, kde každá z nich je sama o sobě neutrální, ale společně vytváří agresivní látku. Problém ochrany je odstraněn. Právě tak se chrání například raketové palivo, které se sestává ze dvou hlavních komponentů – hořlavina a okysličovadlo. Princip č. 29 doporučuje: „místo tvrdých částí použijte plynné nebo tekuté látky“. Použití tohoto principu: univerzální rozpouštědlo je nutno udržovat na vzduchovém polštáři - bude „viset“ ve vzduchu, nedotýkat se stěn nádoby, ve které se nachází. Princip č. 35 radí „změnit agregátní stav rozpouštědla“. Převedete ho z kapalného stavu do tvrdého, tj. zmrazíte. V takové podobě je libovolné rozpouštědlo neaktivní a tudíž nepůsobí na materiál nádoby, ve které je uchováváno. Podle principu č. 39 je třeba provádět ochranu rozpouštědla ve vakuu. Jestliže je toto vakuum ve stavu beztíže, rozpouštědlo bude jako velká kapka viset nepohyblivě uvnitř nádoby a nedotýkat se jeho stěn. Nejefektivněji se však technické úlohy řeší, jestliže technický rozpor v nich odhalený bude upřesněn a převeden na úroveň fyzikálního rozporu. Model fyzikálního rozporu a principy jeho překonání. Fyzikální rozpor je mezní (nejvyšší) rozpor, který se projevuje v tom, že na jeden prvek systému jsou kladeny protikladné požadavky z pohledu fyzikálního stavu (horký – studený, pohyblivý – nepohyblivý atd.). Řešení probíhá rozdělením protikladných vlastností v prostoru a čase a za pomoci vepolové analýzy.

Obr. 3.38 Model fyzikálního rozporu Je-li je v úloze přesně vyznačen a jasně zformulován fyzikální rozpor, tak se v mnoha případech mohou ihned použít základní principy jeho řešení:

1. rozdělení protikladných požadavků v prostoru 2. rozdělení protikladných požadavků v čase 3. uspokojení protikladných požadavků pomocí systémových přechodů (tj. spojení

stejnorodých a nestejnorodých systémů, spojení systému s anti-systémem, přechod na jiné skupenství apod.)

58

Překonání fyzikálního rozporů lze ukázat na příkladu kol letadel (obr. 3.39). Při přistání letadla dochází ke zvýšenému opotřebení kol podvozku. Nepohyblivá kola, se při kontaktu s přistávací nemohou okamžitě roztočit a prokluzují po jejich drsném povrchu. Po přistání je možné na kolech zpozorovat opotřebené plochy. Jak odstranit tento nedostatek?

Obr. 3.39 Problém kola letadla při přistání Na první pohled je jasné, že je třeba předem roztočit kola. Kola můžeme roztočit například elektromotory umístěnými na podvozku (obr. 3.39 b). To však nepřípustně komplikuje podvozek – vzniká nutnost řešení místa pro zatahování, hmotnost atd. Vznikl tak technický rozpor, kdy zlepšení jednoho parametru úlohy známým způsobem nepřípustně zhoršuje jiný parametr úlohy. Použití síly na roztočení kola zhoršuje parametr „hmotnost“. Pro tento rozpor parametrů se nabízí z tabulky heuristických postupů princip „segmentace“ (drobení), který doporučuje rozdělení objektu na nezávislé části, zvýšení stupně dělitelnosti. Pokud nám postup nenapoví přímo řešení, je třeba postupovat dále. Definujme tedy ideální řešení – kolo se roztočí „samo“ při vytažení podvozku z letadla a nekomplikuje systém. Vzniká fyzikální rozpor – aby se kolo samo roztočilo, musí na kolo působit síla, a současně nesmí působit síla, aby se nekomplikoval systém. Kde vzít sílu? K disposici máme zdroje na úrovni systému: kolo, proudící vzduch, přistávací dráhu. Proudící vzduch je síla. Vzniká opět další fyzikální rozpor – vzduch musí tlačit rovnoměrně na kolo, protože se letadlo pohybuje jako celek, a nesmí působit rovnoměrně, aby se vytvořila dvojice sil k roztočení. Řešení je v rozdělení protikladných požadavků v prostoru:

• zakrytí části kola krytem (obr 3.40 a) • změnou systému kola – lopatky na kole (obr. 3.40 b)

Obr. 3.40 Ideální řešení problému kola letadla při přistání V případě, že se nepodaří vyřešit fyzikální rozpor přímým použitím uvedených principů, tak se použije následující, nejuniversálnější instrumentální části TRIZ :

• vepolová analýza • standardy • algoritmus řešení ARIZ.

59

Model vepolu - vepolová analýza – standardy. Slovo „vepol“ je vytvořeno ze dvou slov – „látka“ (rusky „věščestvo“) a „pole“. Fyzikální nebo chemické vzájemné působení (interakce) v libovolném systému je možná jen tehdy, když v operativní zóně existují minimálně dvě látky a pole. Tyto působení mohou být užitečné, škodlivé nebo neutrální. Vepol je minimální technický systém. Úloha řešitele spočívá v tom, aby použitím vepolové analýzy a pravidel, nalezl cestu přeměny stávajících působení na potřebnou stranu. Jestli v systému chybí třeba jen jeden z uvedených prvků (2 látky a pole), tak systém nepracuje dobře. Obr. 3.41 Příklad vepolu hřebíku

Obr. 3.42 Vyjádření řešení problému kola letadla ve tvaru vepolu Pod pojmem pole chápeme nejen základní fyzikální pole ale i mechanické, akustické, tepelné, chemické elektrické atd. (MATCHEM). Pod pojmem látka chápeme libovolný materiální objekt mající objem a hmotu. Základní pravidla vepolových transformací:

• jestliže je podle podmínek úlohy dán neúplný vepol (tj. pouze jeden nebo dva prvky), potom je pro řešení úlohy nezbytné zavést chybějící prvky (látky nebo pole)

• jestliže jedna látka škodlivě působí na druhou, tak se mezi ně zavádí třetí látka, přičemž je žádoucí, aby třetí látka byla modifikovaným stavem jedné ze dvou stávajících

• jestli pole škodlivě působí na látku, tak se mezi nimi zavádí druhé pole, neutralizující působení prvního nebo jeho škodlivé působení přesměruje na třetí látku

• v úlohách z oblasti měření je třeba získat informaci o způsobu propouštění nějakého pole stávající látkou a registrovat jeho změnu

60

PT

Příklady použití vepolové analýzy při škodlivém působení jedné látky na druhou nebo škodlivého působení pole na látku jsou ilustrovány na obr. 3.43. První obrázek (a) ukazuje ochranu lžíce rypadla před kameny nacházející se v hornině. Na lžíci se vhodně umístí přepážky, ve kterých uvíznou kameny a ty ochrání samotou lžíci. Jde o použití mechanického pole. Druhý obrázek (c) ukazuje ochranu podvodních křídel rychlých člunů před kavitací. Je použito tepelné pole ochlazení, kdy ochlazená voda namrzá na plochy a chrání tím křídlo.

Obr. 3.43 Použití vepolové analýzy při škodlivém působení látek nebo polí Standardy. Praxe použití vepolové analýzy ukázala, že při vší mnohotvárnosti vzájemných vztahů látek a polí v operativní zóně úlohy, se přesto pozorují typové, opakující se jevy, podmíněné existencí jediných zákonů fyziky a chemie. Ve spojitosti s tím se podařilo odhalit a systematizovat typové vepolové transformace, které byly nazvány „standardy“ neboli „standardními řešeními typových úloh“. Příklad standardu lze pozorovat v předchozích obrázcích. Všechny příklady z různých oborů techniky spojuje ochrana materiálů před opotřebením. Společná doporučení na řešení opotřebení materiálů k prodloužení životnosti technického systému vyplývající z metody TRIZ :

• změnu lze jednodušeji provést na nástroji než výrobku • ve směru ideálnosti je nejlépe využít zdrojů látek, které se již v technickém systému

nacházejí, nebo které lze modifikovat z laciných látek z okolí (vzduch, odpady atd.). • nejvýhodnější pro ochranu materiálu jsou takové zdroje látky, kterých je v technickém

systému nejvíce, neboť se nejméně opotřebovávají vlivem neustálé obměny - tyto zdroje jsou nejlacinější a tím minimalizují náklady na řešení.

Standardy se dělí na pět velkých tříd:

1. sestavení a rozrušení vepolových systémů 2. vývoj (rozvoj) vepolových systémů 3. přechod k nadsystému a na mikroúroveň 4. standardy pro zjišťování a měření systémů 5. standardy na používání standardů

Každá z těchto tříd je rozdělena na podtřídy a skupiny. Uvnitř skupiny jsou standardy uspořádány podle stupně složitosti fyzikálního rozporu nacházejícího se v řešené úloze. Systém, který obsahuje 76 standardů, zde není dále rozváděn, protože překračuje rámec těchto skript.

a) b)

61

3.9 Algoritmus řešení inovačních zadání ARIZ 85C ARIZ 85C je komplexní program postupu řešení náročných úloh v rámci navrženého algoritmu. Pomocí ARIZ 85Cse řeší úlohy od třetí úrovně vynálezů ve kterých je třeba k překonání technického rozporu změnit prvek soustavy. U jakéhokoliv vědeckého přístupu je nejprve důležité vybrat resp. vytvořit model pro popis počáteční situace do modelu formulovaného určitým způsobem a podle určitých pravidel. V případě metody TRIZ je výsledkem vytvoření modelu počáteční problémové situace prostřednictvím popisu rozporu, který má být vyřešen. Přechod od úvodního popisu problémové situace k popisu problému potom probíhá stejně jako ve fyzice nebo matematice - je zapotřebí pokusit se přeformulovat počáteční situaci, pak provést její analýzu a zároveň vytvářet řešení. Je velmi důležité poznamenat, že během práce založené na algoritmu ARIZ 85C, stejně jako v komplexní metodologii TRIZ, není myšlenka koncepčního řešení hledána nahodile. Naopak je vytvářena krok po kroku během procesu analýzy problémové situace a syntézy konceptu přijatelného řešení (uspokojivé koncepční řešení). To je jeden z hlavních rozdílů mezi metodou TRIZ a dalšími metodami řešení složitých tvůrčích problémů. Transformace problému na model může problém zredukovat na typický – standardní - problém (z hlediska TRIZ), jehož řešení je již v obecné formě známo. Po vytvoření modelu problémové situace na konci první části ARIZ 85C dojde k přeměně na systém standardních invenčních řešení. Tento systém zahrnuje v současné době 76 standardních problémových situací. Pokud se z nějakých důvodů pro naši specifickou situaci nehodí žádné známé generalizované standardní řešení, pokračujeme v analýze situace podle ARIZ 85C. Pokud vede další analýza k uspokojivému řešení, je třeba toto řešení přeměnit na typické standardní řešení, které zohledňuje zvláštnosti podobné specifické situace. Zhruba takto došlo k vytvoření souboru standardních invenčních řešení klasické TRIZ. První fáze - vytvoření modelu problému a použití standardních invenčních řešení. Cílem první fáze ARIZ je vytvořit model řešeného problému. Na konci první části formulujeme problém zvolený z úvodní situace jako technický rozpor - rozpor, který popisuje konflikt mezi dvěma parametry použitými pro hodnocení kvality daného systému (hodnotící parametry). Podobně jsou technické rozpory v TRIZ nazývány rozporem specifického systému, což znamená, že v daném systému došlo během vývoje ke konfliktu mezi dvěma důležitými parametry. V relativně snadných případech můžete také provést expresní analýzu úvodní problémové situace vytvořenou v rámci metody TRIZ. Je-li situace složitější, je možné použít nástroj TRIZ nazvaný "Příčinně následkový řetězec". Tento nástroj umožní provedení podrobnější analýzy problémové situace a identifikaci klíčových problémů, jež musí být vyřešeny na prvním místě. Provedení kroků první fáze ARIZ 85C vede k získání modelu problému, jenž bude dále analyzován. Předtím než přejdeme k druhé části algoritmu, je zapotřebí zjistit, zda je možné použít invenční standardy klasické TRIZ. Po přeměně popisu úvodní problémové situace na model problému zůstávají v popisu modelu pouze nejdůležitější součásti, které jsou zodpovědné za vytvoření problémové situace. Díky tomu je snazší popsat problémovou situaci takovou formou, jež umožňuje použít standardní invenční řešení shromážděná v klasické TRIZ. Druhá fáze - analýza dostupných zdrojů. Druhá část ARIZ je vytvořena pro analýzu získaného modelu problému a přípravu pro identifikaci hloubkových rozporů, jež tvoří základ problému. Přesněji řečeno, tato část je vytvořena pro analýzu zdrojů, které můžeme použít pro řešení problému. Jedná se především o zdroje místa, času, "látek" a "polí". Testujeme také možnost použití některých standardních mechanismů obejití nebo úplného překonání rozporů. Podobně jako první část ARIZ obsahuje i druhá část některé mechanismy pro potlačení setrvačnosti mysli. Třetí fáze - vytvoření myšlenky uspokojivého řešení pomocí analýzy ideálních konečných výsledků a fyzikálních rozporů. ARIZ byl vytvořen pro odhalení rozporů v hloubce problému a pro jejich odstranění pomocí zdrojů dostupných ve specifické problémové situaci. V třetí části algoritmu je dále upřesněn popis požadovaného výsledku a rozporů, které brání tomu, aby bylo tohoto výsledku dosaženo.

62

Prvním cílem třetí fáze ARIZ je upřesnění modelu problému vytvořeného v první fázi. Tohoto cíle dosáhneme pomocí použití doplňkových informací získaných analýzou modelu, kterou jsme provedli v druhé části algoritmu. Tento nový, upřesněný model je vytvořený podle odlišných pravidel a zásadně se liší od modelu vytvořeného v první části. V této části je zapotřebí určit, který výsledek můžeme považovat za řešení problému, a identifikovat rozličné rozpory, které nám brání použít dostupné zdroje pro dosažení požadovaného výsledku. Druhým cílem této fáze je získat dílčí řešení, jež použijeme pro shromáždění koncepčních řešení daného problému jako celku. Získaná dílčí řešení integrujeme do jednoho systému řešení, který nám umožní maximálně se přiblížit k nejvíce požadovanému výsledku. Za tímto účelem použijeme principy odstranění fyzikálních rozporů tzv. separační principy. Obecně začíná počínaje třetí fází stoupat počet získaných dílčích řešení, dochází k formulaci nových konečných řešení. V této situaci čelíme pokušení ukončit proces hledání řešení. Pravidla algoritmu však vyžadují provedení všech kroků ARIZ, protože je tak možné získat další nápady, posílit nalezené řešení nebo odhalit některé jiné způsoby řešení problému, jež odpovídají pokročilejším fázím rozvoje systému. Provedení třetí fázi algoritmu vede k další zásadní proměně našeho pojetí problémové situace, které se zformuje v kroku 3.5 algoritmu. Díky tomu nás poslední krok této fáze znovu odkáže na systém invenčních standardních řešení. Čtvrtá fáze - mobilizace a využití zdrojů. Čtvrtá část ARIZ je vytvořena proto, abychom pochopili, jak je možné použít dostupné zdroje pro řešení problému, jenž je definován ve třetí části algoritmu. Slouží také ke zvýšení efektivity již nalezených řešení. Čtvrtá fáze zahrnuje soubor operátorů, jejichž cílem je získat verzi, která by byla rozvinutější z hlediska teorie rozvoje systému. Pokud nám některé ze získaných řešení vyhovuje, můžeme přikročit k sedmé části ARIZ, jejímž cílem je předběžně vyhodnotit řešení podle pravidel ARIZ. Pokud jsme však nenalezli žádné uspokojivé řešení, pokračuje analýza podle páté fáze algoritmu. Pátá fáze - použití nástrojů TRIZ . V páté části odkazujeme řešitele na soubor různých nástrojů TRIZ, které popisují standardní řešení v různých formách: invenční principy, separační principy, ukazatelé efektů, standardy atd. Pokud použití dat nevede k uspokojivému řešení, je zapotřebí přejít k šesté fázi ARIZ. Šestá fáze - změna a/nebo úprava počátečního popisu problému. Šestá fáze algoritmu nabízí doporučení týkající se změny či úpravy definice problému nebo modelu problému předtím, než dojde k opětovné analýze od první fáze ARIZ. Sedmá fáze - vyhodnocení získaných řešení. Sedmá fáze ARIZ obsahuje pravidla pro hodnocení řešení z hlediska TRIZ a posílení získaného řešení. Jedná se však pouze o předběžné hodnocení. Během tohoto hodnocení se mohou objevit nové myšlenky, které získané řešení upřesňují nebo vylepšují. Někdy napomůže řešení problému podle ARIZ překonat profesní stereotypy a přivede řešitele mimo jeho profesní kompetenci. Pak je zapotřebí konzultovat hodnocení získaného řešení s odpovídajícími specialisty. Pokud bylo řešení přijato, je zapotřebí prodiskutovat s patentovými zástupci možnost zažádání o patent. Osmá fáze - rozšíření rozsahu použití a standardizování tvůrčího řešení. Osmá fáze ARIZ slouží k přípravě použití konečného řešení a ke kontrole, zda je možné toto řešení aplikovat na řešení odlišných problémů, včetně problémů z jiných oblastí. Umožní nám to dát řešení obecnější standardní formu pro další praktické použití. Tato fáze je dále potřebná pro zajištění lepší patentové ochrany našeho řešení (vytvoření patentového deštníku). Dále tato část napomáhá zvýšit účinnost řešení a zajistit další užitek z aplikace tohoto řešení. Devátá fáze - reflexe vykonané práce. Devátá fáze ARIZ napomáhá lépe porozumět jádru vykonané práce. Cílem této fáze je naučit se co nejvíce na poli řešení problému a tím zvýšit tvůrčí potenciál jednotlivce nebo týmu. Devátá fáze je vytvořena pro rozvoj dovedností reflexe o práci,

63

která byla provedena. Principiálně by měla po každém kroku ARIZ následovat úvaha o tom, jak byl ten který krok proveden, jaké obtíže nastaly při jeho provádění, jak byly tyto obtíže překonány, jak přesně byla dodržena doporučení ARIZ, zda se provedená práce odlišuje od doporučení ARIZ a proč k těmto odlišnostem došlo. Odpovědi na tyto otázky rozvíjí dovednosti reflexe a usnadňují pochopení procesu řešení problému na základě ARIZ ve fázi úpravy algoritmu pro příklady cvičných problémů. Ve fázi použití ARIZ na skutečné profesní problémy usnadňují další rozvoj ARIZ samotného a zvýšení jeho účinnosti při řešení nových, ještě složitějších problémů. Na závěr lze uvést, že schopnost reflexe patří k nejdůležitějším úvahovým dovednostem obecně, nejen v souvislosti s nástroji klasické TRIZ a TRIZ. Devátá část ARIZ nám pomáhá tuto základní úvahovou dovednost rozvíjet. V předchozí části bylo popsáno použití ARIZ ve všech fázích práce na problému. V další části této kapitoly je proto uveden detailní seznam kroků, které se provádějí v jednotlivých fázích algoritmu ARIZ 85C resp. je popsáno, jak se tyto kroky použijí při řešení problému. Fáze 1: Analýza problému a vytvoření modelu

1.1 Zapsat podmínky mini- úlohy. 1.2 Vymezit a zapsat konfliktní pár prvků . 1.3 Sestavit grafický model TR1 a TR2. 1.4 Vybrat konfliktní schéma 1.5 Zesílit konflikt. 1.6 Zapsat formulaci modelu úlohy 1.7 Prověřit možnosti použití Standardů Fáze 2: Analýza modelu a zdrojů

2.1 Analýza operační zóny. 2.2 Analýza operačního času. 2.3 Analýza zdrojů vepolu. Fáze 3: Definice ideálního konečného výsledku (IKV) a fyzikálních rozporů (FR)

3.1 Zapsat formulaci IKV1 3.2 Posílit formulaci IKV1 doplňujícím požadavkem 3.3 Zapsat formulaci makro FR. 3.4 Zapsat formulaci mikro FR. 3.5 Zapsat formulaci IKV2. 3.6 Prověřit možnost aplikace Standardů Část 4: Mobilizace a využití zdrojů látek a polí

4.1 Metoda modelování malinkými človíčky (MMČ) 4.2 Ustoupit o krok zpět od IKV 4.3 Použití směsi zdrojových látek 4.4 Záměna zdrojových látek prázdnotou nebo směsí zdrojových látek 4.5 Použití látek derivovaných od stávajících zdrojových látek 4.6 Místo zdrojové látky zavést pole nebo interakci polí 4.7 Využít dvojice "pole - doplněk látky reagující na pole" Část 5: Využití informačního fondu TRIZ

5.1 Prověřit řešení pomocí Standardů 5.2 Prověřit řešení pomocí analogických úloh dříve vyřešených 5.3 Prověřit odstranění FR pomocí typových transformací 5.4 Prověřit odstranění FR pomocí tabulky efektů

64

Část 6: Úprava počátečního popisu problému (změna úlohy)

6.1 Přejít od fyzikální odpovědi k technické odpovědi 6.2 Prověrka, zda není formulace úlohy spojením několika úloh 6.3 Změna úlohy – návrat do bodu 1.4 – zvolit jiný TR 6.4 Změna úlohy – návrat do bodu 1.1 – přeformulovat úlohu ve vztahu k nadsystému Část 7: Analýza způsobu odstranění fyzikálního rozporu.

7.1 Kontrola úrovně nalezeného řešení. 7.2 Předběžné hodnocení získaného řešení. 7.3 Prověřit formální novost získaného řešení z patentové databáze. 7.4 Zapsání sub-úloh a problémů vzniklých při technickém rozpracování řešení Část 8: Použití získaného řešení

8.1 Ujasnit si změnu nadsystému jehož je řešení součástí. 8.2 Prověřit použití změněného systému novým způsobem. Část 9: Analýza procesu řešení

9.1 Porovnat průběh řešení s teoretickým postupem. 9.2 Porovnat nalezené řešení s informačním fondem TRIZ. Příklad ARIZ 85C Příklad kreativního řešení technické úlohy pomocí metodiky ARIZ 85C budeme ilustrovat na případu ručně paličkované krajky. Krajka se zhotovuje na podušce, kterou mají krajkářky opřenu o pevný stolek nebo kolena. Podušku je třeba pro dosažení potřebných vzorů otáčet, zvedat naklánět apod. (obr. 3.44).

Obr. 3.44 Schéma výroby krajky 1. Analýza problému a vytvoření modelu

1.1 Technický systém pro paličkování krajek zahrnuje podložku, vzor krajky s nitěmi, paličky a špendlíky.

• TR1 - vytažením špendlíků se může krajka pohybovat, ale dojde k porušení vzoru. • TR2 - zajištěním špendlíky krajka drží vzor, ale nemůže se pohybovat. • je třeba při minimálních změnách systému držet vzor krajky špendlíky a současně zajistit

pohyb krajky po podložce. 1.2 Výrobek - vzor krajky

• nástroj - špendlíky

65

1.3 Grafické schéma

TR1 TR2 1.4 Zvolit TR2. Špendlíky dobře drží vzor krajky. 1.5 Málo špendlíků - žádný špendlík. 1.6. Je zadána krajka a chybějící špendlík. Chybějící špendlík dovoluje pohyb krajky po podložce, ale nedrží tvar vzoru. Je nutné najít X-prvek, který by uchoval schopnost chybějícího špendlíku dovolit pohyb krajky, ale současně zajistil držení a neporušení vzoru v každé poloze. 1.7 Je dán jeden prvek - krajka. Je třeba doplnit na vepol nalezením dalšího prvku pole. Nevíme kterého. 2. Model úlohy

2.1 OZ - styk krajky s podložkou. 2.2. OČ - konfliktní čas - čas přesunu krajky. 2.3 Zdroje:

• vnitro systémové - kov, výplň podložky, nitě • vně systémové - vzduch, gravitace • nad systémové - stůl, ruka, ...

3. Vymezení IKV a FR

3.1 IKV1: X-prvek nekomplikující systém umožňuje pohyb krajky v době přesunu po podložce a přitom udržuje vzor. 3.2 Využití zdroje - kov? 3.3 Styk krajky s podložkou musí být pohyblivý, aby umožnil přesun, a musí být pevný, aby udržet vzor. 3.4 Na styku krajky s podložkou musí být volné částice, aby dovolily pohyb, a musí být částice svázané, aby držely vzor.

3.5 IKV2: Styk krajky s podložkou musí v čase přesunu sám umožnit pohyb a současně pevně držet vzor. 3.6. Standardy.

66

4. Mobilizace a využití zdrojů.

4.1. Metoda MMČ - vytvoření mezery mezi krajkou a podložkou a) b) 5. Použití nástrojů TRIZ

5.3. Rozdělení protikladných vlastností v prostoru. 5.4. Z rejstříku fyzikálních jevů činnost přemísťování objektů - použít magnetické pole. 6. Změna nebo záměna úlohy

6.1. Technické schéma

7. Analýza způsobu odstranění

7.2. d) Nehodí se pro reálné podmínky s více cykly - nitě při přesunu magnetů nedrží ve vzoru. Použití tabulky agregátního sestavení MNP (Magnet, Nit, Podložka) MNPPNM - nalezený systém MPNNPM - není řešení, nitě jsou pod podložkou PNMMNP - není řešení, nitě jsou pod podložkou PMNNMP - není řešení, nitě jsou pod podložkou

NMPPMN - magnet s hrotem (magnetický špendlík) - nerealizováno (obr. 3.45a) NPMMPN - pohyblivá poduška - realizováno (obr. 3.45 b) Obr. 3.45 Návrhy řešení úlohy (magnetický špendlík – nerealizováno, pohyblivá poduška – realizováno)

67

3.10 Příklady řešení problémů metodikou TRIZ V závěrečné části této kapitoly uvádíme několik příkladů řešení technických úloh metodu systematické kreativity TRIZ. [31] Příklad č. 1 - Vytvrzování UV lampou při lepení skla za studena

Technický systém se skládá z dopravníku a komory s UV lampou. Funkce systému je vytvrzování spojů sklářských výrobků slepených průhledným lepidlem určeným k vytvrzení. Problémem je oslňování obsluhy UV zářením od UV lampy. Standardní koncepcí řešení bylo navrženo zastínění komory uzavíracím zařízením (obr. 3.46). Při použití metody TRIZ byly definovány následující rozpory a řešení:

• technický rozpor (TR) – aby nebyla oslňována obsluha UV zářením od UV lampy z komory je zavedeno zastínění tunelu uzavíracím zařízením (měch a popruhy), což vede ke zvýšení složitosti

• ideální řešení (IŘ) – systém „sám“ zajistí ochranu od záření. Hledá se zdroj v systému, který může chránit.

• fyzikální rozpor (FR) – část systému v našem případě průchod do komory musí být zakryt, aby UV záření neoslňovalo, a nesmí být zakryt, aby se systém nekomplikoval a výrobky volně procházely do komory. Ještě konkrétněji - otvor do komory musí být průchozí pro výrobek a neprůchozí pro světlo v tom samém okamžiku. To je zřejmé vyhrocení požadavku na technické řešení, které je již očividné, neboť světlo se nesmí do průchodu dostat.

• výsledné řešení je téměř triviální a ideální - stačí jednoduché pohyblivé odstínění UV lampy.

Obr. 3.46 Původní a navržené zastínění Příklad č. 2 - Posun sklenic ke středění na zapalovacím stroji

Pro nahřívání okrajů sklenic plamenem sloužící k jejich začištění tzv. zapalováním jsou sklenice umístěny na otočném stolku (orr. 3.47). Tyto sklenice je nutné vystředit posuvem po ploše stolku. Standardním řešení je hledání vhodného materiálu pro povrch otočného stolku kompromisem mezi hladkou plochou (malé tření) a drsnou plochou (sklenice nekloužou). Dovedením problému do FR se úloha stává vyhraněnější

• fyzikální rozpor (FR) – povrch musí být v okamžiku posunu hladký, aby bylo minimální tření, a musí být drsný, aby sklenice neklouzala.

• vzniká konfliktní dvojice – povrch stolku a dno sklenice. Povrch stolu (L1) nedostatečně nebo škodlivě působí na dno sklenice (L2). Vepolová analýza napovídá, že chybí pole k funkci minimálního systému. Doplněním pole (P) např. vzduchového, získáme lépe ovladatelný systém:

68

• vzduchové pole může být tlakové (drsnost se při posuvu snižuje) nebo podtlakové (sklenice neklouže). Odpadá tak řešení stability při přesouvání, systém je dynamičtější, přizpůsobitelný vnějším podmínkám. Při minimálním tření a vhodné geometrii prohnutí stolu by se teoreticky mohla sklenice vystředit sama – sklouznutím do středu.

Obr. 3.47 Využití vzduchového pole při pohybu sklenic Příklad č. 3 - Nabírání skloviny píšťalou z pánve

Při nabírání skloviny vzniká často problém dobrání zbytku skloviny z pánve do dna, neboť vstup do pece je omezen (obr. 3.48) Standardními postupy byla navržena různá řešení snížení pánve, změna otvorů, píšťala s kloubem atd., která jsou však technicky nereálné, zvyšují náklady nebo jsou neefektivní. Pro lepší pochopení zadání je nutné definovat TR pro TS skládající se z pánve, skloviny a píšťaly, jehož funkcí je nabírání skloviny. Parametrem nabrání je míra dobrání do dna. Lze definovat následné rozpory a řešení:

• technický rozpor (TR) – píšťala s kloubem umožňuje dobírání zbytku skloviny z pánve do dna viz obr. 3.48, což však velmi komplikuje realizaci TS (konstrukce, cena atd.).

• ideální řešení (IŘ) – píšťalu je nutné zachovat, ale sklovinu do dna dobrat. Sám systém musí zajistit dobrání do dna. Slovo SÁM vede ke sledování směru ideálnosti. Při minimálních změnách TS (ideálně bez ničeho) dosáhnout splnění funkce. Je nutné využít zdroje systému, které jsou k disposici.

• k dosažení ideálnosti se zesiluje rozpor kladený na určitou část systému. • fyzikální rozpor (FR) – přední stěna pánve bránící dobrání musí být (existovat), aby

nevytekla sklovina z plné pánve, a nesmí být, aby bylo možné sklovinu dobrat do dna. Tato definice, i když na první pohled se zdá absurdní, umožňuje lépe pochopit problém a hledat nejjednodušší řešení.

Rozpor lze překonat jednoduchou transformací. V čase plné pánve stěna musí být stěna svislá, aby sklovina nevytekla, v čase dobírání pánve stěna musí být skloněná, aby mohla píšťala dosáhnout na dno, přičemž nižší obsah skloviny při skloněné stěně nevyteče. Řešením je naklopení pánve. Aby však toto naklopení provedl systém „sám“, musí toto naklopení provést prvek nacházející se v technickém systému. Tento prvek technického systému se musí v čase měnit. Měnící prvek provede naklopení „sám“. Tímto prvkem je měnící se stav skloviny. Koncepce řešení: těžiště T1 plné pánve 1 se nachází před hranou zkosení pánve. Snížením obsahu skloviny se těžiště T2 přesune za hranu zkosení a způsobí naklopení pánve do polohy 2. Toho lze dosáhnout např. zvýšením hmotnosti stěny pánve směrem k nabíracímu otvoru. Tím se zpřístupní zbytek skloviny pro dobrání píšťalou.

69

Toto řešení naplňuje zákonitost zvyšování stupně ideálnosti TS, kdy dosažení funkce (dobrání skloviny do dna) je dosaženo téměř bez ničeho. Z praxe je znám problém přilepení dna pánve ke dnu pece, to je však předmětem jiného řešení.

Původní pánev Návrh píšťaly s kloubem Nové řešení Obr. 3.48 Původní a navržené řešení nabírání skloviny z pánve Příklad č. 4 - Kuličky v potrubí

V potrubí, ve kterém se pohybují kovové kuličky, je z technologických důvodů koleno. V něm kuličky narážejí do stěny potrubí a poškozují jej (obr. 3.49) Pro zvýšení životnosti lze použít zvýšení tloušťky pláště, různých vystýlek apod. Toto standardní řešení však vede ke zvýšení nákladů. Vzniká tím rozpor.

Kuličky poškozují koleno Zastavení kuliček magnetem Zastavení nemagnetického materiálu Obr. 3.49 Řešení problému s opotřebením části potrubí Použitím vepolové analýzy lze nalézt lepší řešení k odstranění rozporu. Vzniká konfliktní dvojice – kulička a stěna kolena trubky. Kulička jako nástroj (L1) škodlivě působí na stěnu – výrobek (L2). Je potřeba zavést pole, které odstraní škodlivé působení. Efektivně je využito magnetické pole permanentního magnetu (PMAG), které přitáhne kuličky a ty „převezmou“ škodlivé působení:

L1 L1L2

PMAG

L2 Toto řešení je ideální, protože technický systém si zabezpečil ochranu stěny „sám“ ze svých zdrojů (kuliček, písku). Stěna je silnější vlivem přidržených kuliček, kterých je v systému hodně a jejich opotřebení vlivem neustálé výměny je zanedbatelné. Nemagnetický materiál lze zastavit např. vytvořením rohu, ve kterém se zastaví kuličky vlivem změny tvaru.

70

Příklad č. 5 - Omílání skleněných kuliček v bubnu

Skleněné kuličky při omílání padají na plášť omílacího bubnu a tím ho poškozují (obr. 3.50). Proveďme definici rozporů a návrhů řešení:

• technický rozpor (TR) - pro zvýšení životnosti lze použít zvýšení tloušťky pláště, různých vystýlek atd., to však vede ke zvýšení nákladů.

• ideální řešení (IŘ) – systém si zabezpečí ochranu pláště sám. Zdrojem mohou být skleněné kuličky.

• fyzikální rozpor (FR) – stěna musí být tlustá, aby se zvýšila životnost, a musí být tenká, aby se náklady nezměnily.

• překonání tohoto rozporu naznačuje vzorec vepolové analýzy při rozvoji do komplexního vepolu

• původní vepol – mechanické pole otáčení bubnu (P1) pohybuje skleněnými kuličkami (L1), které poškozují plášť bubnu (L2). Pro odstranění poškození pláště je nutné najít prostředníka, který poškození zamezí. Nejlépe, když se prostředník nachází již v technickém systému. K tomu se nabízí skleněné kuličky.

• nový vepol – je třeba nalézt pole (P2), které zadrží část kuliček (L1’). Zadržené kuličky (L1’) zabrání poškozování pláště bubnu (L2) kuličkami (L1).

Řešením je vložení sítě (příček) s mezerami odpovídajícími násobku velikosti skleněných kuliček. Tyto kuličky jsou zadrženy třením a k opotřebení dochází jen mezi nimi (obr. 3.50). Zvýšení životnosti pláště je řádově vyšší. Toto řešení je naplnění zákonitosti zvyšování stupně vepolnosti technického systému. Obecný závěr z tohoto řešení pro praxi - dochází-li k opotřebení jedné části technického systému, je nutné ji ochránit látkou z technického systému, které se v něm nachází nekonečně mnoho (je tam např. neustále přiváděna).

Obr. 3.50 Poškozování bubnu kuličkami a řešení - zastavení kuliček Uvedené dva příklady použití mají několik společných doporučení vyplývajících z metody TRIZ:

• změnu lze jednodušeji provést na nástroji než výrobku (změna pohybu kuliček nebo materiálu je lepší než změna kolene).

• ve směru ideálnosti je nejlépe využít zdrojů látek, které se již v TS nacházejí, nebo které lze modifikovat z laciných látek z okolí (vzduch, odpady atd.).

• nejvýhodnější pro ochranu materiálu jsou takové zdroje látky, kterých je v TS nejvíce, neboť se nejméně opotřebovávají vlivem neustálé obměny.

• tyto zdroje jsou nejlacinější a tím minimalizují náklady na řešení.

71

Závěrem lze říci, že tyto vývody lze obecně použít pro řešení problémů prodloužení životnosti technických systémů souvisejících s opotřebením materiálů. Příklad č. 6 - Seřízení při výměně kaplíků

Součástí bižuterní výroby je mačkání skleněných kamenů, které probíhá na lisovacích zařízeních s výměnnými formami tzv. kapliky. Tyto kaplíky je nutné nastavit přesně proti sobě tak, aby nevznikal přesah na kamenech.

• Technický rozpor (TR) – pro zlepšení funkce seřizování při výměně kaplíků je zaveden systém seřizovacích šroubů, což vede ke zvýšení složitosti (obr. 3.51)

• ideální řešení (IŘ) – systém kaplíků „sám“ zajistí seřízení. Hledá se zdroj v systému kaplíků, který by to umožnil. Zdrojem může být druhý kaplík.

• fyzikální rozpor (FR) – část systému ovládání jednoho razníku musí být pohyblivá, aby byl razník nastavitelný, a současně musí být nepohyblivá, aby razník držel polohu bez zvýšení složitosti systému. Pohyblivost a nepohyblivost lze zaměnit s tekutostí a tuhostí.

• řešením je použití změny fáze látky působením teplotního pole - jeden razník je umístěn do objímky s tavitelnou látkou. Zavedením teplotního pole je razník uvolněn, orientován přes vzor podle druhého razníku a v té pozici vypnutím teplotního pole zafixován. Teplotní pole lze též využít ze systému. Vypnutím chlazení se razník ohřeje od skloviny a roztaví látku, po orientaci zapnutím chlazení látka ztuhne. Nahrazením mechanické síly teplotním polem při seřizování odpovídá zákonitosti dynamizace, tj. záměnou lépe ovladatelným polem, přičemž razník při nastavení má více stupňů volnosti. Z původního řešení odpadá několik dílů a šroubů. Technický systém se zjednodušil. V případě vodorovného uspořádání, lze tavitelnou látku s magnetickými vlastnostmi udržet v kelímku magnetickým polem.

Původní seřízení razníku Nové seřízení pře tavitelnou látku Látku drží ELM pole Obr. 3.51 Zjednodušení operace seřízení při výměně kaplíků Příklad č. 7 - Odlévací keson a jeho problémy

Keson slouží k odlévání speciálních ocelí za zcela specifických podmínek tlaku, teploty a prostředí. Pří jeho použití vznikají však některé problémy a omezení. K použití metodiky TRIZ je vhodné rozebrat stávající stav a z něj vytěžit maximum pro budoucí rozhodování. Lze přitom vycházet z funkčního modelu, který zahrnuje vybrané komponenty, jejich strukturu a funkce (obr. 3.52).

72

Obr. 3.52 Keson a jeho zjednodušený funkční model Přesný model je základem budoucího uvažovaní, neboť naznačí přehlednou formou vazby, které na první pohled nemusí být vidět. Model je potřeba sestavovat s odborníky, kteří přesně popisují současný stav. Typy funkcí označujeme různými čarami:

• plná pro užitečné funkce • dvojitá pro škodlivé funkce • čárkovaná pro nedostatečné plnění funkce atd.

Funkce je potřebné spojit také s náklady na jejich vykonání, aby bylo možné provést funkčně nákladovou analýzu, která je základem k sestavení invenčních zadání. Pro hledání problémů jsou postupně základem:

• funkce škodlivé • funkce s nedostatečným plněním • funkce přeplňované • neefektivní komponenty

V našem případě se zkusíme podívat jen na funkce škodlivé. Škodlivá funkce – současný keson omezuje umístění kokilové sestavy k odlévání spodem. Co je příčinou? Umístění indukční pece nedovolí umístění licí sestavy k odlévání spodem nebo umístění více kokilových sestav. Proč je indukční pec tak umístěna? Z důvodu konstrukce pro vylití taveniny, kdy při zvedání kolem otočného bodu, spodek indukční pece opisuje obalovou křivku, která musí být uvnitř kesonu (obr.

73

3.53). Bylo by možné vylití jiným způsobem? Například posunutím otočného bodu ke středu kesonu? Ano, ale vzniká problém, který můžeme definovat pomocí rozporů: Původní prostor a návrh řešení Návrh řešení s překonáním rozporu Obr. 3.53 Prostor k vylití indukční pece (IP)

• technický rozpor - posunutím otočného bodu indukční pece do středu „O“ se zmenší prostor potřebný na vylití indukční pece v kesonu „Z“, ale zhorší se vylévání, neboť spodek vylévacího hrdla se bude posouvat ve směru „P“

• ideální řešení - technický systém vylévaní indukční pece sám zajistí neposunutí hrdla a přitom se prostor pro vylití zmenší.

• fyzikální rozpor - spodek hrdla musí být pevný (aby se zajistily podmínky vylití) a musí být posuvný (aby se zmenšil prostor).

Toto je invenční zadání úlohy vzniklé rozborem škodlivé funkce - omezení umístění kokily v kesonu. Toto zadání lze řešit různými způsoby. Osu „O“ lze zvedat kolmo zespodu a spodek hrdla IP držet ve vodorovném směru. Zmenšením prostoru pro vylití lze umístit indukční pec v kesonu více na stranu a tím vytvořit prostor pro kokily. Umístěním válců zespodu by vznikl další prostor. Válce by mohly být i vně kesonu. Příklad č. 8 - Deska pro umisťování válců

Cílem technické úlohy je připravit pro účely výuky programování robotů desky s různě umístěnými dírami pro definované vkládání dílů robotem. Umístění otvorů se mění. Řešením může být vyrobení řady desek s předem vytvořenými otvory (obr. 3.54), což je však nákladné. Obr. 3.54 Desky s dírami pro vkládání dílů robotem

74

Proveďme rozbor této úlohy pomocí nástrojů TRIZ:

• technický rozpor (TR) - lze navrhnout přesné polohovací zařízení pohybující se v rovině desky, které rozmisťuje otvory v podobě mezikruží po desce a fixuje je šrouby v drážkách desky. Toto řešení je komplikované a drahé. Univerzálnost zvyšuje složitost zařízení.

• ideální řešení (IŘ) - v desce se otvory rozmístí samy v požadovaném místě pomocí zdrojů a samy se zafixují

• fyzikální rozpor (FR) - díra musí být v poloze pro splnění zadání a díra nesmí být v pozici, aby se nezvýšila složitost

• řešením je překonáním rozporu v čase. Zdrojem polohování mezikruží může být sám robot, který přemísťuje mezikruží po desce. V ploše desky je materiál, který po přemístění ztuhne a zajistí pozici mezikruží. Může to být např. navlhčený písek, který je ochlazen viz obr. 3.55. Lepší řešení může být přidržení trubky elektromagnetem (obr. 3.55). Jde o zvýšení účinnosti polí podle principu MATCHEM.

Obr. 3.55 Fixace mezikruží tepelným polem nebo elektro-magnetickým polem Příklad č. 9 - Navíjecí zařízení na obvazy

Navíjecí zařízení, které vedle převodů a pohonu obsahuje trn a opěrnou desku (obr. 3.56). Zařízení je potřeba udělat universálnější, aby bylo možno navíjet obvazy o různých šířkách a délkách. Obr. 3.56 Původní navíjecí zařízení

75

Pro zvýšení universálnosti je třeba plynule přizpůsobovat trn a opěrnou desku. Obvyklé způsoby řešení vedou k rozporu parametrů rozměr - hmotnost a rozměr - pevnost. Fyzikální rozpor lze formulovat na trnu a jeho délce: musí být dlouhý i krátký, resp. velký a malý. Řešení rozporů pro trn je možné cestou:

• segmentace • dynamizace • vkládání jednoho objektu do druhého

Obr. 3.57 Návrh nového trnu a desky navíjecího zařízení Příklad č. 10 - Kráječ ovoce

Původní kráječ ovoce byl poměrně komplikovaný TS (obr. 3.58). Kráječ je potřeba zjednodušit při zachování potřebných funkcí. Obr. 3.58 Původní kráječ

76

Při analýze byl vytvořen komponentní a strukturní model Obr. 3.59 Strukturní model kráječe Dále byly vymezeny jednotlivé funkce komponent a hledány zdroje zjednodušení. Byly nalezeny prvky s nadbytečnými funkcemi, které byly eliminovány metodou svinování (obr. 3.60). Obr. 3.60 Strukturní model zjednodušeného kráječe. Návrh na provedení nového kráječe ovoce je znázorněn na obr. 3.61. V tomto provedení byl také vyřešen i rozpor nože, který musí být pevný pro krájení a také pohyblivý pro přizpůsobení počtu řezů (dílů ovoce). Obr. 3. 61 Návrh nového kráječe a uchycení výměnného nože

77

3.11 Použití pokročilých metod systematické kreativity při zlepšování procesů V současných program zlepšování procesů (Continuous proces improvement, KVP, kaizen) hrají velkou roli stále intuitivní a konvenční techniky řešení problémů. Několik z třiceti konvenčních metod vysvětlených ve druhé kapitole (5x proč, diagram příčin a následku apod.) bylo v posledních třech dekádách hodně zpopularizováno mezi techniky i provozními pracovníky (tab. 3.3)

Technika, metoda Účel

diagram příčin a následku identifikovat vazby mezi následkem a jeho příčinami

histogram graficky vyjádřit vztahy a frekvence výskytu

Paretova analýza vyhodnotit priority podle zvoleného kritéria

procesní diagramy popsat sledu kroků v jakémkoliv procesu

“go-to-gemba” vidět na vlastní oči“ projev i důsledek

video záznam vidět události, které se v procesu odehrávají

afinní digram třídit náměty do skupin (strukturovat problém)

brainwriting dát členům týmu příležitost vyjádřit se k řešenému problému

matice „úsilí-efekt“ stanovit priority z hlediska úsilí a efektů

bodová metoda dát členům týmu možnost vyjádřit se k prioritám

moderované workshopy dát členům týmu možnost vyjádřit osobní názor při řešení problémů

5x proč identifikovat kořenovou příčinu nějaké události

Tab. 3.3 Nejčastěji využívané intuitivní a konvenční techniky řešení problémů Otázkou je, zda tyto nástroje (tab. 3.3) mohou vždy najít řešení v prostředí customizované výroby s nárůstem fyzikálně (matematicky) orientovaných problémů nebo problémů se zmenšujícími se rozměry a tolerancemi. Pokud bychom použili teorii difuze inovací (S-křivky), mohli bychom se ptát, kdy dojde k intenzivnějšímu využívání technik založených na principech metody TRIZ. Většina uvedených metod je založena na využití týmové práce řešitelského týmu (obr. 3.62) a vzájemně propojena v rámci různých scénářů pro workshopy, mítinky, jednání a procedury (např.. KVP2, 8D nebo A3). Je nutné poznamenat, že v této formě tyto techniky jistě napomohly k dosažení významných zlepšení v oblasti produktivity a jakosti. Navzdory tomu, je nutné poznamenat, že mají jisté „negativní“ znaky, které jsou příčinou toho, že vedou jednotlivce nebo týmy k intuitivním řešením. Mezi tyto negativní znaky bychom mohli počítat například:

• v rámci týmové diskuse může moderátor nebo dominantní člen týmu vést k osobním preferovanému řešení

• týmy inklinují k „rychlým“ řešením (vzhledem k obecnému nedostatku času pro řešení nebo z důvodu nutnosti řešit další úlohy)

• týmy využívají rutinní postupy, bez ohledu na povahu řešeného problému • týmy zpravidla neprovádějí ani nejjednodušší fyzikální rozbor problému • manažeři preferují statistické a finanční nástroje • členové týmů nejsou trénování v pokročilých metodách systematické kreativity

78

• týmy nemají podporu z hlediska dostupnosti výsledků patentových rozborů • týmy nejsou trénovány v dovednosti „vidět zdroje“ v nadsystému • členové týmu zdůrazňují, že jsou „praktici a ne teoretici“ • personalisté organizují trénink převážně v „soft-skills“, které technické problémy neřeší

efektivně atd.

Obr. 3. 62 Týmové řešení problémů

79

Cesta jak eliminovat tyto negativní charakteristiky tradičních přístupů v rámci podnikových programů na zlepšování procesů je zřejmá – použít vybrané poznatky a informační bazi vzniklou v souvislosti s rozvojem metody TRIZ. Z této perspektivy je vhodné v rámci zlepšování procesů využívat „základní a snadno pochopitelné navigátory vynalézání“, mezi které bychom zařadili například:

• hledání zdrojů v sub-systému i nadsystému (9 obrazů) • použití principu “mono-bi-poly” • použití principu “předběžného působení” • použití principu “vkládání jednoho objektu do druhého” • použití principu“segmentace” • použití principu“dynamizace” • použití principu “prostředník” • použití principu “změna barvy” • použití principu “použití pneumatiky nebo hydrauliky” apod.

Použití pouze vybraných principů a pravidel metody TRIZ se může zdát nedostatečné (vynechány principy spojené s vepolovou analýzou, přechod na mikro-úroveň apod.), ale z hlediska provozních podmínek se může jednat o významnou podporu v činnostech zaměřených na zvýšení produktivity či jakosti. Příklad – hledání zdrojů v nadsystému. Během výrobní operace musí pracovník montáže použít malý a lehký ocelový nástroj (měrku) pro kontrolu jakosti. Měrka je standardně odkládána na regál nedaleko montážní linky. Získat měrku z regálu je vnímáno jako „plýtvání“ vzhledem k nutnosti udělat několik kroku tam i zpět. Intuitivní řešení směřovalo k použití vozíku, na který by se měrka odkládala. Při aplikaci principů víceúrovňové analýzy (9 obrazů) tým nalezl lepší řešení využívající zdroj v nadsystému – pracovníka. Řešením je umístit pracovní pomůcku na speciální magnetický pásek připevněný na pracovním oděvu (obr. 3.63).

Obr. 3.63 Původní (a), intuitivní (b) a lepší řešení (c) – umístění měrky Pro zhodnocení přínosu navrhovaného řešení mžeme využít rozborovou metodu pro měření spotřeby živé práce MOST (Maynard Operation Sequence Technique), která se orientuje na pohyb objektů. Sekvenční model BasicMOST pro intuitivní řešení je následující:

A6 B0 G1 A3 B0 P1 M24 A6 B0 P1 A0 = 420 TMU (cca 14 s) Sekvenční model BasicMOST pro lepší řešení je následující :

A1 B0 G1 A1 B0 P1 M24 A1 B0 P1 A0 = 300 TMU (cca 10 s) Příklad – použití principu “p ředběžné působení“. Výrobce pneumatik musí na jednom ze strojů pogumovat ocelový kord, aby mohl vyrábět jeden z potřebných polotovarů. Před

pohyb

a)

pohyb vozík

b)

operátor operátor

regál

montážní linka operátor

c)

mikro-pohyb

montážní linka montážní linka

regál regál

80

provedením této operace musí pracovníci protáhnout stovky ocelových drátu speciálním vodítky. Při tradičním postupu stroj při přípravě na další zakázku stál (měl významný prostoj). Po použití principu „předběžné působení“ došlo k použití výměnných duplicitních vodítek, do kterých se při výrobě aktuální zakázky simultánně provlékají dráty podle potřeb zakázky následující. Připravená vodítka (s již navlečenými dráty) se před zahájením výroby pouze upevní do stojanů (obr. 3.64). Prostoj způsobený změnou sortimentu klesl na 1/3. Obr. 3.64 Využití principů „předběžné působení“ v případě změny sortimentu na výrobním stroji Příklad – použití principu “mono-bi-poly”. Během výrobní operace musí pracovníci změnit speciální přípravky, které jsou připevněny ke stolu pomocí šesti šroubů. Časy výměny přípravků se ukázaly jako nekonkurenceschopné, zejména při snížení velikosti výrobních dávek. Intuitivní řešení bylo orientováno na použití základních principů metody SMED (Single Minute Exchange Die). Tým nejprve navrhl snížení počtu šroubů nebo změnu mechanického systému pro upevnění přípravku na stole. Obr. 3.65 Stůl s jedním přípravkem (a - mono), otočný stůl se dvěma přípravky (b – bi-) Po vysvětlení principu “mono-bi-poly” bylo identifikováno a navrženo lepší řešení založené na otáčející se desce pracovního stolu. Na desce jsou permanentně umístěny dva přípravky (obr. 3.65). Ztráty způsobené prostoji při výměně přípravků byly redukovány na hodnotu 60-85% (zlepšení záviselo na pořadí plánovaných a vyráběných komponent a na velikosti jednotlivých dávek). Uvedené příklady nemohou být konfrontovány s ideálními řešeními, ale z hlediska systematičnosti řešení jde při přechodu od konvenčních metod k uplatnění (pouze) vybraných principů metody TRIZ o významnou změnu k vyšší systematičnosti řešení.

šroub

přípravek A A

a) b)

šroub

přípravek A A

přípravek B

přípravek B přípravek A A

81

Přílohy

Příloha č. 1 – 39 technických parametrú k tabulce eliminace technických rozporů 85 Příloha č. 2 - 40 invenčních principů překonání technických rozporů 89 Příloha č. 3 – Tabulka eliminace technických rozporů 95 Příloha č. 4 – Pravidla a principy překonání fyzikálních rozporů 97 Příloha č. 5 – Fyzikální efekty a jejich použití 99 Příloha č. 6 - Chemické efekty a jejich použití 103 Příloha č. 7 - Geometrické efekty a jejich použití 107 Příloha č. 8 - Grafické značky ve vepolových modelech 109 Příloha č. 9 - Schémata konfliktů v modelech úloh 111 Příloha č. 10 – Příklad řešení úlohy s pomocí ARIZ 85C

82

83

Příloha č. 1

39 technických parametr ů k tabulce eliminace technických rozpor ů Jedná se o parametry materiálních objektů, které je potřeba nejčastěji změnit při zdokonalování objektů. Vznikly z rozsáhlé analýzy velkého množství patentů provedených G. S. Altšullerem. 1. Hmotnost pohyblivého objektu Měřitelná síla vycházející ze zemské přitažlivosti, kterou vynakládá pohybující se objekt vzhledem k povrchu, který zabraňuje jeho pádu. Pohybující objekt je takový objekt, který mění svou vlastní polohu sám či následkem nějaké vnější síly. 2. Hmotnost nepohyblivého objektu Měřitelná síla vycházející ze zemské přitažlivosti, kterou vynakládá nepohybující se objekt vzhledem k povrchu, na němž spočívá. Nepohybující objekt je takový objekt, který nemění svou vlastní polohu sám či následkem nějaké vnější síly. 3. Délka pohyblivého objektu Lineární měření délky, výšky nebo šířky objektu ve směru pozorovaného pohybu daného objektu. Pohyb mohou působit vnější nebo vnitřní síly. 4. Délka nepohyblivého objektu Lineární měření délky, výšky nebo šířky objektu ve směru, v němž není pozorován žádný pohyb. 5. Plocha pohyblivého objektu Plocha jakékoli roviny nebo části roviny pohybujícího se objektu, který nemůže při působené vnějších nebo vnitřních sil změnit svou polohu v prostoru 6. Plocha nepohyblivého objektu Plocha jakékoli roviny nebo části roviny nepohybujícího se objektu, který nemůže při působení vnějších nebo vnitřních sil změnit svou polohu v prostoru 7. Objem pohyblivého objektu Objem pohybujícího se objektu, který může změnit svou polohu v prostoru působením interních nebo externích sil. 8. Objem nepohyblivého objektu Objem nepohybujícího se objektu, který nemůže změnit svou polohu v prostoru působením interních nebo externích sil. 9. Rychlost Tempo, ve kterém se činnost nebo proces odehrají v čase. 10. Síla Vlastnost, která působí fyzikální změnu objektu nebo systému. Změna může být úplná nebo částečná, trvalá či dočasná. 11. Napětí, tlak Intenzita sil působících na objekt nebo systém, měřena jako síla komprese nebo napětí na jednotku plochy.

84

12. Tvar Vnější vzhled nebo obrys objektu či systému. Tvar může být úplný nebo částečný a trvalý nebo dočasný, měnící se vlivem sil působících na objekt nebo systém. 13. Stabilita složení objektu Odolnost celého objektu nebo systému vůči změně, kterou působí interakce souvisejících objektů nebo systémů. 14. Pevnost Schopnost objektu nebo systému přijímat za definovatelných podmínek a omezení vlivy síly, rychlosti, tlaku atd. bez porušení. 15. Doba působení pohyblivého objektu Délka časového úseku, během kterého je pohybující se objekt, jenž mění svou pozici v prostoru, schopen úspěšně plnit svou funkci. 16. Doba působení nepohyblivého objektu Délka časového úseku, během kterého je nepohybující se objekt, jenž nemění svou pozici v prostoru, schopen úspěšně plnit svou funkci. 17. Teplota Tepelný zisk či ztráta u objektu či systému během požadovaných funkcí, jež mohou způsobit potenciálně nežádoucí změny objektu, systému nebo výroby. 18. Intenzita osvětlení Množství světelné energie, které dopadá na oblast, která je osvětlená systémem nebo v systému. Jasnost zahrnuje tvrdost paprsků světla, míru osvětlení a jiné vlastnosti světla. 19. Spotřeba energie pohyblivým objektem Energetické požadavky objektu nebo systému, který mění svou pozici v prostoru působením interních nebo externích sil. 20. Spotřeba energie nepohyblivým objektem Energetické požadavky předmětu nebo systému, který nemění svou pozici v prostoru působením externích sil. 21. Výkon Poměr práce a času potřebný pro provedení dané práce. Používá se pro měření požadovaného času ale potenciálně nežádoucích změn ve výkonu, které jsou zjevné v odporujícím systému za daných podmínek. 22. Ztráty energie Zvýšená schopnost objektu nebo systému vynakládat sílu, především pokud nedochází k práci či výrobě produktu. 23.Ztráty látky (hmoty) Snížení nebo odstranění materiálu z objektu či systému, především pokud nedochází k práci či výrobě produktu. 24. Ztráta informací Snížení nebo odstranění údajů nebo vstupů ze systému. 25. Ztráty času Nárůst množství času potřebného pro dokončení dané činnosti.

85

26. Množství látky (hmoty) Počet prvků nebo množství prvků použité pro vytvoření objektu nebo systému. 27. Spolehlivost Schopnost objektu či systému správně plnit požadovanou funkci po určité časové období či cykly. 28. Přesnost měření Stupeň, v jakém odpovídá měření skutečné hodnotě měřeného množství. 29. Přesnost výroby Míra toho, jak prvky objektu či systému souhlasí se svými konstrukčními specifikacemi. 30. Škodlivé faktory působící na objekt Vnější vlivy působící na objekt či systém, které snižují výkonnost nebo kvalitu. 31. Škodlivé faktory vyvolané objektem Vnitřní vlivy působící na objekt či systém, které snižují výkonnost nebo kvalitu. 32. Snadnost výroby Pohodlná a snadná výroba objektu či systému. 33. Snadnost užití Pohodlné a snadné používání objektu u či systému. 34. Snadnost oprav Pohodlná a snadná oprava objektu či systému zpět do funkční podoby po poškození či intenzivním používání. 35. Přizpůsobitelnost, universálnost Schopnost objektu či systému přeměnit či přeorganizovat sám sebe při změně vnějších podmínek (prostředí, funkce atd.). 36. Složitost zařízení Množství a různorodost prvků, které tvoří objekt či systém, včetně vztahu mezi prvky. Složitost může také popisovat obtížnost používání objektu nebo systému. 37. Složitost kontroly a měření Množství a různorodost prvků, které se používají při měření a monitorování objektu či systému, dále náklady na měření s přípustnou chybou. 38. Stupeň automatizace Schopnost objektu či systému vykonávat činnost bez lidského zásahu. 39. Produktivita, výrobnost, výkonnost Vztah mezi počtem opakování provedení operace a množstvím času, které je zapotřebí pro její provedení.

86

87

Příloha č. 2 40 inven čních (heuristických) princip ů překonání technických rozpor ů Principy představují koncepty nebo ideje, které mohou být aplikovány na řešení problémové situace. Principy, které byly odhaleny G. S. Alšullerem na základě rozboru velkého množství vynálezů, použili vynálezci na nové vynálezy vysokých úrovní. Pomáhají překonat technické rozpory v rámci metody TRIZ. Mohou být použity individuálně, nebo v rámci systému vyhledání parametrů (ukazatelů) pro výběr daného principu. Principy lze vzájemně kombinovat. 1. Princip drobení (Segmentation)

• Rozdělit objekt na nezávislé části (rozdělit proces do stupňů, kropička místo hadice)

• Rozdělit objekt jako demontovatelný nebo odnímatelný (modulární nábytek, skládací rybářský prut)

• Zvýšit stupeň drobení, fragmentace objektu, např. přechodem na mikroúroveň, užití částic, kapek, zrn, molekul, atomů (nabité částice pohybují vzduchem místo lopatek ventilátoru)

2. Princip oddělení (Extraction, Separation)

• Oddělit, separovat rušivé části nebo vlastnosti od objektu (užítí olověné ochrany k absorpci škodlivého rentgenového záření)

• Vyjmutí nezbytných nebo požadovaných částí nebo vlastností (záznam zvuku nezávisle na filmu)

3. Princip místní kvality (Local Quality)

• Přejít od stejnorodé k nestejnorodé struktuře objektu, vnějšího prostředí (rozdělení pruhů dálnice na rychlé a pomalé)

• Přiřadit různým částem objektu různé funkce (tužka s gumou) • Zajistit každé části objektu nejvýhodnější podmínky pro její činnost (rozřhavený hrot s

chladným držadlem pro ruku) 4. Princip asymetrie (Assymmetry)

• Změnit symetrické na asymetrické (vyosené míchadlo pro zvýšení účinnosti míchání) • zvýšit stupeň asymetrie (zvýšit poměr orientace výšky a šířky)

5. Princip sloučení ( Merging, Combining)

• Sloučit podobné nebo související objekty v prostoru (dva trupy katamaránu pro stabilitu) • Sloučit podobné nebo související operace v čase, udělat paralelní činnost (sekání a sběr

trávy v sekačce) 6. Princip universálnosti (Universality, Multi-functionality)

• Plnit více funkcí objektem, eliminovat potřebu dalších částí objektu (tužka jako pravítko s vyznačenými číslicemi)

7. Princip "jeden objekt v druhém" ( Nestted Doll, Integration)

• Umístit jeden objekt uvnitř druhého, druhého do třetího atd. (skládání židlí na sebe) • Projít jedním objektem skrz druhý (zatahovací anténa)

88

8. Princip anti-tíže (Anti-weight, Counterweight)

• Kompenzovat hmotnost objektu spojením s jiným objektem zajišťujícím zvedání (balon zvedne reklamní nápis)

• Kompenzovat hmotnost objetu použitím aerodynamických, hydraulických, vztlakových a dalších sil (křídla zvedají loď při jízdě z vody)

9. Princip předběžného anti-působení (Preliminary Anti-Action)

• Jestliže činnost vyvolává užitečné a škodlivé působení, vykonat opačnou činnost předem, aby se snížilo škodlivé působení (předběžné chladit objekt, aby se při práci nepřehřál)

• Předem provést takové změny objektu, které zabezpečí, že nedojde k nepřípustným změnám, namáhání při provozu (ocelové dráty použité v předepjatém betonu)

10. Princip předběžného působení (Preliminary Action)

• Provést potřebné působení objektu úplně nebo částečně předem k vykonání užitečné činnosti (perforovaný toaletní papír)

• Umístit objekty předem tak, aby mohly být uvedeny v činnost z nejvýhodnějšího místa bez ztráty času (chirurgické nástroje uspořádány tak, aby byly nejjednodušeji použity)

11. Princip "předem podložená poduška" (Beforehand Cushioning)

• Kompenzovat nízkou spolehlivost (životnost) objektu pomocí předem zabudovaných havarijních prostředků (bezpečnostní pasy a airbag v autě)

12. Princip evipotenciálnosti (Equipotentiality)

• Změnit podmínky práce tak, aby nebylo nutno objekt zvedat nebo spouštět (objekty přemístit válením lépe než nesením, srovnat výšku překládacích plošin)

13. Princip "naopak" ( Inversion)

• Místo činnosti požadované podmínkami úlohy vykonat činnost opačnou (místo ohřevu ochlazení)

• Znehybnit pohybující se části objektu a rozpohybovat nepohyblivé části objektu (pohybovat oděvem místo jehlou v šicím stroji)

• Obrátit objekt vzhůru nohama, naruby (obrácení užití plechovky s barvou, barva utěsní vzduch z okolí)

14. Princip sféroidálnosti (Spheroidality, Curvature)

• Přejít od přímek ke křivkám, od rovin ke sférickým plochám, od krychlí a kvádrů ke koulím (vlnité desky pro zvýšení pevnosti)

• Použít válečky, kuličky, spirály, kupole (kuličkové pero) • Přejít od přímočarého pohybu k rotačnímu, využít odstředivé síly (balónová kola místo

válcových pro lepší manévrovatelnost) 15. Princip dynamičnosti (Dynamics, Dynamization)

• Dovolit změnu charakteristik, vlastností objektu nebo vnějšího prostředí tak, aby v každé fázi procesu měly optimální hodnoty (nastavitelné sedadlo v autě)

• Rozdělit objekt na části, schopné pohybovat se jedna vůči druhé (skládací metr, teleskopické ukazovátko)

• Je-li objekt nepohyblivý, nepružný, udělat jej pohyblivý, pružný, přizpůsobivý (pružný šroubovák pro použití za rohem)

89

16. Princip částečného nebo nadbytečného působení (Partial or Excessive Action)

• Jestliže je obtížné dosáhnout 100% požadovaného efektu, snažit se dosáhnout trochu méně nebo trochu více (pozlacení místo čistého zlata, testovat na vzorku)

17. Princip přechodu na jiný rozměr (Another Dimension)

• Přejít od pohybu objektu po přímce k pohybu po ploše a prostoru (2D pohyb na 3D pohyb)

• Použít mnohopatrové kompozice objektu místo jednopatrové (vícepatrové budovy, více jádrové kabely)

• Naklonit objekt nebo jej položit na bok • Využít obrácenou stranu plochy (pracovní deska z obou stran, brousící pásek z obou

stran) • Využít světlo dopadající na sousední plochu nebo odvrácenou stranu (nepřímé osvětlení

místností) 18. Princip využití mechanických kmitů (Mechanical Vibration)

• Uvést objekt do kmitavého pohybu (vibrační kartáček) • Jestliže se uskutečňuje kmitavý pohyb, zvýšit jeho frekvenci (ultrasonické čištění) • Využít rezonanční frekvenci (vysušování vody v mikrovlnce) • Použít piezo-vibrátory místo mechanických vibrátorů (hodinky Quarz) • Použít ultrazvukové kmitání kombinované s elektromagnetickým polem

19. Princip periodického působení (Periodic Action)

• Přejít od kontinuálního působení k periodickému (pulsnímu) působení (blikající světlo na sanitce)

• Je-li působení již periodické, změnit jeho amplitudu nebo frekvenci (typický zvuk sirény měnící vyšší a nižší frekvence)

• Využití pauzy mezi impulsy k vykonání jiného užitečného působení (provádění opravy, když se baterie nabíjejí)

20. Princip plynulosti užitečného působení (Continuity os Useful Action)

• Působit nepřetržitě bez přerušení, všechny části objektu musí pracovat s plným zatížením (kuličkové pero má kuličku pro plynulé dodávání inkoustu)

• Odstranit chody naprázdno a neproduktivní (přípravné) režimy (loď dopraví banány jedním směrem a nazpátek naloží uhlí)

21. Princip přeskoku (Skipping)

• Provést proces nebo jeho jednotlivé části (škodlivé nebo nebezpečné) s velkou rychlostí (polykání léčiva v sérii krátkých usrknutí minimalizuje špatnou chuť)

22. Princip "zvrátit škodu v užitek" ( Blessing in Disguise)

• Využít škodlivé faktory (okolí nebo prostředí) k získání užitečného efektu (recyklovaný odpad, elektrojiskrové obrábění)

• Odstranit škodlivý faktor jeho kombinací s jinými škodlivými faktory (odstraněni uniklé ropy jejím spálením)

• Zesílit škodlivý faktor do takové intenzity, aby přestal být škodlivý (založit opačný požár ke kontrole oblasti lesního požáru)

23. Princip zpětné vazby (Feedback)

• Zavést zpětnou vazbu (plovoucí kulička ventilu řídí výšku vody v nádrži) • Jestliže zpětná vazba již existuje - změnit ji, udělat ji přizpůsobivou okolí a podmínkám

90

24. Princip prostředníka (Intermediary, Mediator)

• Zavést objekt zprostředkující působení (olej snižuje tření) • Dočasně připojit objekt, který zmizí nebo je snadno odstranitelný (rukavice k přenosu

horkých výrobků, použití vosku při malování vajíček) 25. Princip samoobsluhy (Self-Service)

• Objekt vykonává obslužné, pomocné i opravné operace sám (samo ostřící nůžky, samoobslužné restaurace)

• Využit odpadní zdroje (látky, energie, odpadní teplo pro předehřátí) 26. Princip kopírování (Copying)

• Místo nedostupného, křehkého, složitého, drahého objektu využít jeho lacinou, jednoduchou kopii (letecké simulátory místo letadla)

• Nahradit objekt jeho optickou kopií (fotografie objektu pro analýzu informací) • Jestliže jsou používány optické kopie, přejít k infračerveným nebo ultrafialovým kopiím

(infračervená kamera pro noční vidění) 27. Princip užití lacinější zničitelnosti místo drahé trvanlivosti (Cheap Short-living Objects)

• Nahradit drahý objekt souborem laciných objektů a vzdát se při tom zajištění některých kvalit - trvanlivosti, opakovatelnosti (plastové šálky, pojistky, jednorázové jehly)

28. Princip náhrady mechanické soustavy (Mechanics Substitution)

• Nahradit mechanické prostředky senzory optickými, akustickými, tepelnými, čichovými (užití zvuku při zjišťování konce vrtání, užití zápachu při zlomení nástroje)

• Užití elektrických, magnetických a elektromagnetických polí k působení na objekt (elektromagnet zvedá kov)

• Nahradit pole statická dynamickými, nepohyblivá pohyblivými, nestrukturovaná strukturovanými (mísení kapalin magnetem s rotací externího magnetického pole)

• Použití polí ve spojení s feromagnetickými částicemi nebo objekty (magnetická levitující doprava)

29. Princip využití pneumatiky a hydrauliky (Pneumatics and Hydraulics)

• Místo pevných částí objektu použít kapaliny a plyny, nafukovací nebo kapalinou plněné polštáře (pneumatiky, hydraulické zvedáky)

30. Princip využití pružných plášťů a tenkých vrstev (Flexible Shells and Thin Films)

• Místo tuhých konstrukcí použít pružné skořepiny a tenké vrstvy (kontaktní čočky místo brýlí)

• Izolovat objekt od prostředí pružnými a tenkými vrstvami (igelitové sáčky, natření objektů)

31. Princip použití pórovitých materiálů (Porous Materials)

• Udělat objekt pórovitý nebo doplnit pórovité části (filtry pro oddělení materiálů, díry a bubliny pro snížení hmotnosti)

• Je-li objekt pórovitý, zaplnit póry látkou (póry naplněné mazivem, které se uvolňuje opracováním materiálu)

32. Princip změny barvy, optických vlastností (Change Optical Properties)

• Změnit zabarvení objektu, jeho částí nebo vnějšího prostředí (žlutá reflexní vesta do aut) • Změnit stupeň průhlednosti objektu nebo vnějšího prostředí (skleněné dveře ledničky)

91

• Použít barevných přísad ke sledování špatně viditelných objektů nebo procesů (obarvení látek ke sledování jejich úniků)

• Jsou-li již barevné přísady použity, použít luminofory, značené atomy, iony, izotopy (ručičky hodinek s luminiscenční barvou svítí v noci)

33. Princip stejnorodosti (Homogenity)

• Vytvořit další objekt vzájemně působící s objektem, ze stejného materiálu nebo materiálu s podobnými vlastnostmi (míchač vody vytvořený z ledu)

34. Princip odhození a regenerace částí (Discarding and Recovering)

• Odhodit, vypařit, rozpustit objekt, který splnil funkci v pracovním procesu a stal se zbytečným (kapsle léků se po použití rozpustí)

• Obnovit spotřebované části objektu během pracovního procesu (samoostření nože) 35. Princip změny fyzikálně chemických parametrů (Parameter Changes)

• Změnit fázový stav - pevný, kapalný, plynný (transport propan-butanu v kapalné formě) • Změnit koncentraci nebo hustotu (užít gel, který lze lépe roztírat) • Změnit stupeň pružnosti, elastičnosti (použít pružnější materiál pro tlumení vibrací) • Změnit teplotu, tlak a další parametry (teplotně závislé vlastnosti měnící viskozitu, chuť)

36. Princip využití fázových přechodů (Phase Transition)

• Využít efekty vznikající při přechodech mezi fázemi - změna objemu, uvolnění tepla atd. (uvolňování stlačeného kapalného plynu se užívá při chlazení)

37. Princip využití teplotní roztažnosti (Thermal Expansion)

• Využít teplotní roztažnost nebo smrštivost materiálů (zahřátí šroubu k dosažení mikro posuvu)

• Použít několik materiálů s různým koeficientem teplotní roztažnosti (bimetalický termostat)

38. Princip využití silných okysličovadel (Strong Oxidants)

• Nahradit vzduch vzduchem obohaceným o kyslík (kyslík v dýchacích přístrojích) • Použít čistý kyslík (kyslík s acetylenem k řezání a tavení kovů s vysokým bodem tání) • Působit na vzduch nebo kyslík ionizujícím zářením (použití ionizovaného kyslíku v

léčebných terapiích) • Použít kyslík obohacený ozónem • Nahradit obohacený nebo ionizovaný kyslík ozónem (sterilizace nástrojů ozónem,

dezinfekce pitné vody ozónem) 39. Princip využití inertního prostředí (Inert Atmosfere)

• Nahradit normální prostředí inertním (uložení součástí v prostředí dusíku zastavuje korozi)

• Přidat neutrální látky nebo části do objektu (přidání neutrálního plnidla do mýdla) • Uskutečnit proces ve vakuu (odstranění bublinek a homogenizace materiálů)

40. Princip použití kompozitních materiálů (Composite Materials)

• Přejít od homogenní, stejnorodé struktury materiálů ke složené struktuře, vytvořené z více částí nebo vrstev, kde části plní různé funkce (sklolaminát k výrobě kanoí)

92

93

Příloha č. 3

Tabulka eliminace technických rozpor ů

94

95

Příloha 4 Pravidla a principy p řekonání fyzikálních rozpor ů Řešení libovolného fyzikálního rozporu je spojeno s použitím víceméně dvou principů: rozdělení rozporných vlastností v prostoru nebo rozdělení rozporných vlastností v čase. Ostatní známé principy, zapojující možnost systémových, fázových a fyzikálně-chemických přechodů, jen pomáhají realizovat první dva, tj. jsou jejich zvláštními (osobitými) mechanismy působení. Vycházeje z tohoto, je možné zformulovat jednoduchá pravidla výběru principu v závislosti na konkrétní situaci.

• Pravidlo 1. Jestliže se od objektu (látky, pole) požaduje projev protikladných vlastností v jeden a tentýž čas, tak se takový rozpor řeší rozdělením těchto vlastností v prostoru objektu.

• Pravidlo 2. Jestliže se od objektu (látky, pole) požaduje projev protikladných vlastností v jednom a tomtéž místě, tak se takový rozpor řeší rozdělením těchto vlastností v čase.

• Pravidlo 3. Jestliže se od objektu (látky, pole) požaduje projev protikladných vlastností v jednom místě prostoru a v jednom čase, tak se rozdělení vlastností v prostoru uskutečňuje v podsystému, a rozdělení vlastností v čase – v nadsystému nebo naopak.

Pro realizaci uvedených pravidel se využívají následující možnosti:

• na makroúrovni látky: systémové přechody – spojení stejnorodých a nestejnorodých objektů a systémů, spojení systému s anti systémem, rozdělení systému nebo objektu na části a přidělení požadovaných vlastnosti každému z nich

• na mikroúrovni látky: fázové přechody – změna agregátního stavu látky, záměna jednofázové látky dvoufázovou resp. fyzikálně-chemickými efekty a jevy.

Separace v prostoru Použití principů:

1. drobení, 2. oddělení, 3. místní kvalita, 17. jiný rozměr, 13. "naopak", 14. sferoidálnost, 7. "jeden v druhém", 30. pružné, tenké vrstvy, 4. asymetrie, 24. prostředník, 26. kopírování

Separace v čase Použití principů:

15. dynamičnost, 10. předběžné působení, 19. periodické působení, 11. "předem podložená poduška", 16. částečné nebo nadbytečné působení, 21. přeskok, 26. kopírování, 18. mechanické kmitání, 37. teplotní roztažnost, 34. odhození a regenerace částí, 9. předběžné anti působení, 20. plynulé užitečné působení

Separace na systémové úrovni

Přechod do podsystému (mikro-úrovně):

13. "naopak", 35. změna parametrů, 32. změna barvy, transparentnosti, 36. fázové přechody, 31. pórovité materiály, 38. silná okysličovadla, 39. inertní prostředí, 28. náhrada mechanické soustavy, 29. pneumatika a hydraulika Přechod do nadsystému:

5. sloučení, 6. universálnost, 23. zpětná vazba, 22. "změna škody v užitek"

Tabulka použití invenčních principů k překonání fyzikálních rozporů

96

97

Příloha 5 Fyzikální efekty a jejich použití 1. Měření teploty

Jev tepelné roztažnosti, tepelná roztažnost a s tím spojená změna vlastní frekvence, termo-elektrické jevy, změna optických, elektrických a magnetických vlastností látek s teplotou, měření spektra záření, přechod přes Curieovu teplotu, Hopkinsonův jev, Barkhausenův jev. 2. Snížení teploty

Fázové přechody, Joule-Thomsonův jev, magnet kalorický jev, termoelektrické jevy. 3. Zvýšení teploty

Absorpce záření látkou, elektrický ohřev, jev elektromagnetické indukce, dielektrický ohřev, vířivé proudy, termoelektrické jevy, povrchový jev (skinefekt), elektrické výboje. 4. Stabilizace teploty

Bimetaly, fázové přechody, přechod přes Curieovu teplotu. 5. Indikace polohy a pohybu objektu

Značkování látek použitím luminoforu, (transformace vnějšího pole) nebo feromagnetika (vytvoření vlastního pole), odraz a emise světla, fotoelektrický jev, Rentgenové a radioaktivní záření, luminiscence, změna elektrického a magnetického pole, elektrické výboje, Dopplerův jev, deformace. 6. Přemísťování objektů

Působení magnetického pole na objekt nebo na feromagnetikum, které je spojené s objektem, působení elektrického pole na elektricky nabitý předmět, tlakové působení kapaliny nebo plynu, mechanické kmity, odstředivá síla, jev tepelné roztažnosti. 7. Řízení pohybu kapalin a plynů

Kapilární jev, osmóza, Thomsonův jev, kmitavý pohyb, odstředivá síla. 8. Řízení proudění aerosolů (prachu, dýmu, mlhy)

Elektrizace, elektrické a magnetické pole. 9. Promíchávání směsí, tvorba roztoků a emulzí

Ultrazvuk, kavitace, difuze, elektrická pole, magnetické pole ve vazby s feromagnetickou látkou, elektroforéza. 10. Separace směsi

Elektro-separace, magneto-separace, odstředivá síla, sorpce, difuze, osmóza. 11. Stabilizace polohy objektu

Elektrické pole, magnetické pole, fixace v kapalinách tuhnoucích v magnetickém nebo elektrickém poli, gyroskopický jev, reaktivní pohyb.

98

12. Silové působení, regulace sil, vytváření velkých tlaků

Působení magnetického pole prostřednictvím feromagnetických látek, fázové přechody, jev tepelné roztažnosti, odstředivá síla, použití výbušných látek, elektrohydraulický jev, opticko-hydraulický jev, osmóza, změna hydrostatického tlaku způsobená změnou hustoty magnetické nebo elektricky vodivé kapaliny v magnetickém poli. 13. Změna tření

Působení záření, kmitavý pohyb. 14. Destrukce objektu

Elektrický výboj, elektrohydraulický jev, rezonance, ultrazvuk, kavitace, indukované záření. 15. Akumulace mechanické a tepelné energie

Pružné deformace, gyroskopický jev, fázové přechody. 16. Přenos energie mechanické, tepelné, zářivé, elektrické

Deformace, kmitavý pohyb, záření, tepelná vodivost, konvekce, jev odrazu světla (světlovody), indukované záření, elektromagnetická indukce, supravodivost. 17. Vzájemné působení mezi pohyblivým (měnícím se) a nepohyblivým (neměnným) objektem

Využití elektromagnetických polí, přechod od "látkových" vazeb k polím. 18. Měření rozměrů objektu

Měření vlastností frekvence kmitání, nanášení a sčítání magnetických a elektrických značek. 19. Změna rozměrů objektu

Jev tepelné roztažnosti, deformace, magnetostrikční jev, elektro-strikční jev, piezo-elektrický jev. 20. Kontrola stavu a vlastností povrchu

Elektrický výboj, odraz světla, elektronová emise, záření. 21. Změna povrchových vlastností

Tření, adsorpce, difuze, elektrický výboj, mechanický a akustický kmitavý pohyb, ultrafialové záření. 22. Kontrola stavu a vlastností objektu

Zavedení "značek" - látek, které transformují vnější pole (luminofory) nebo které vytvářejí vlastní pole (feromagnetika) a závisí na stavu a vlastnostech zkoumané látky, změna měrného elektric-kého odporu v závislosti na změně struktury a vlastností objektu, interakce se světlem, elektrooptické jevy, magnetooptické jevy, polarizované světlo, rentgenové a radioaktivní záření, elektronový paramagnetismus, jaderná magnetická rezonance, magneto-mechanické jevy, přechod přes Curieovu teplotu, Hopkinsonův jev, Barkhausenův jev, měření vlastní frekvence, kmitání objektu, ultrazvuk, Mössbauerův jev, Hallův jev. 23. Změna vlastností objektu

Změna vlastností kapaliny (hustoty, viskozity) působením elektrického a magnetického pole, zavedení feromagnetické látky a působení magnetického pole, tepelné působení, fázové přechody, ionizace vlivem elektrického pole, ultrafialové záření, Roentgenovo záření, radioaktivní záření,

99

deformace, difuze, elektrické pole, magnetické pole, termoelektrické jevy, termomagnetické jevy, magnetooptické jevy, kavitace, vnitřní fotoelektrický jev. 24. Vytvoření zadané struktury, stabilizace struktury objektu

Interference vlnění, stojaté vlnění, magnetické pole, fázové přechody, mechanické vlnění, akustické vlnění, kavitace. 25. Indikace elektrických a magnetických polí

Osmóza, zelektrizování, elektrický výboj, piezoelektrický jev, elektronová emise, elektrooptické jevy, Hopkinsonův jev, Barkhausenův jev, Hallův jev, jaderná magnetická rezonance, gyromagnetický jev, magnetooptické jevy. 26. Indikace záření

Opticko-akustický jev, jev tepelné roztažnosti, fotoelektrický jev, luminiscence, ionizace, foto-pružnostní jev. 27. Generování elektromagnetického záření

Jev indukovaného záření, tunelový efekt, luminiscence, Gannův jev, Čerenkovův jev. 28. Řízení elektromagnetického pole

Stínění, fokusace, změna stavu prostředí (např. zvětšení nebo zmenšení jeho elektrické vodivosti), změna tvaru povrchu těles interagujících s polem. 29. Řízení světelného toku, modulace světla

Lom a odraz světla, elektrooptické jevy, magnetooptické jevy, fotopružnostní jev, Kerrův jev, Faradayův jev, Gannův jev. 30. Iniciace a intenzifikace chemických pochodů

Teplo, tlak, ultrazvuk, kavitace, ultrafialové záření, rentgenové záření, radioaktivní záření, elektrický výboj.

100

101

Příloha 6 Chemické jevy a jejich použití A) PŘEMĚNA LÁTKY 1.) Přenos v prostoru

Transportní reakce, termochemická metoda, v hydrátech, ve stlačených plynech, v hydridech, jako část budoucí sloučeniny, v absorbentech, jako výbušná směs, molekulární vazby (samo spoj), komplexy, tekuté membrány. 2.) Změna hmoty

Transportní reakce, termochemická metoda, přechod do chemické sloučeniny, přechod do hydrátového stavu, přechod do hydridního spojení (hydridní vazba) v exotermických reakcích. 3.) Změna koncentrace

Transportní reakce, přechod do chemického spojení a vyloučení, přechod do hydrátového stavu, ve stlačených plynech, v hydridech, změna chemické rovnováhy, absorpce-desorpce, polopropustné membrány, komplexy, tekuté membrány. 4.) Změna specifické hmotnosti

Přechod do chemické sloučeniny, přechod do hydrátového stavu, hydridy. 5.) Změna objemu

Přechod do chemické sloučeniny, transportní reakce, přechod do hydrátového stavu, rozpuštění ve stlačených plynech, přechod na hydridy, v exotermních reakcích, v termochemických reakcích, rozpuštění, při výbuchu. 6.) Změna tvaru

Transportní reakce, termochemické působení, plynné hydráty, stlačené plyny, hydridy, tavení - tuhnutí. 7.) Změna elektrických vlastností

Hydridování, vytvoření oxidů, rozpuštění solí, při samovolné vysokoteplotní syntéze, neutralizace elektrických výbojů (nábojů), změna chemické rovnováhy, elektrizace oxidací, plynů při radioaktivním zářením, elektro-chromů, hydrofilní vrstva, komplexy. 8.) Změna optických vlastností

Vytvoření oxidů, barvy, generování světla, změna propouštění světla v monomolekulárních vrstvách. 9.) Změna magnetických vlastností

Hydridováním, při samovolné vysokoteplotní syntéze, okysličovadly, v klastrech. 10.) Změna biologických vlastností

Přechod do chemické sloučeniny, ozonizace, hydrofilie - hydrofobie, komplexy.

102

11.) Změna chemických vlastností

Transportní reakce, termochemické působení, chemické slučování plynů, plynné hydráty, stlačené plyny, hydridování, vytvoření oxidů, exotermické reakce, termochemické reakce, tavení-tuhnutí, rozpouštění vrstev, při samovolné vysokoteplotní syntéze, změna chemické rovnováhy, ozonizace ve foto-chromech, hydrofilie - hydrofobie, přechod na mikroúroveň, komplexy, tekuté membrány. 12.) Změna fázového stavu

Transportní reakce, termochemické působení, chemické slučování plynů, plynné hydráty, stlačené plyny, hydridy, tavení - tuhnutí, rozpouštění vrstev, extrakce z rozpouštědel, absorpce - desorpce foto-chromů. 13.) Zneškodňování (destrukce)

Přechod do chemické sloučeniny, přechod do hydrátové vazby, ve stlačených plynech, hydridování, exotermické reakce, termochemické reakce, rozpouštění, ozonizace, komplexy, tekuté membrány. 14.) Stabilizace (časové omezení aktivnosti)

Chemické sloučení plynů, přechod do hydrátového stavu, ve stlačených plynech, v hydridech, tavení-tuhnutí, v absorbentech, komplexy. 15.) Přeměna dvou a více látek v jednu

Transportní reakce, termochemická metoda, chemické sloučení plynů, plynné hydráty, stlačené plyny, hydridy, okysličení - vytváření oxidů, exotermické reakce, termochemické reakce, rozpouštění, sloučení vzájemně aktivních látek, ozonizace, foto-chromismus, komplexy. 16.) Ochrana jedné látky proti proniknutí druhé

Cestou chemického sloučení jedné z nich, ochrana hydráty, rozpouštění ve stlačených plynech, ochrana pomocí hydridů, spalování, okysličování, pomocí okysličovadel, hydrofilie - hydrofobie, polopropustné membrány, tekuté membrány. 17.) Nanesení jedné látky na povrch druhé

Transportní reakce, v hydrátovém stavu, pomocí hydridů, okysličení-vytváření oxidů, sloučení vzájemně aktivních látek, foto-chromů, elektrochromů, molekulární vazby, hydrofilie - hydrofobie, tekuté membrány. 18.) Spojení různorodých látek (upevnění, ucpání)

Pomocí hydrátů, pomocí hydridů, svářením, tavení-tuhnutí, molekulární spojení. 19.) Rozdělení látek (vydělení jedné z druhé)

Transportní reakce, extrakce chemicky spojených plynů, ze stlačených plynů, z hydridů, obnovení z oxidů, změna chemické rovnováhy, z absorbentů, z ozonidů, hydrofilnost - hydrofobnost, polopropustné membrány, komplexy, tekuté membrány. 20.) Zničení (odstranění, degradace) látky

Transportní reakce, termochemická metoda, odstranění chemicky sloučených látek, extrakce ze stlačených plynů, nasycení vodíkem, degradace oxidem, spalování, rozpouštění, změna chemické rovnováhy ve směsích, sloučení vzájemně aktivních látek, okysličení, výbuch, komplexy. 21.) Rozmíchání jedné látky v druhé

Transportní reakce, chemické sloučení plynů, plynné hydráty, ve stlačených plynech, v hydridech, v absorbentech, rozpouštění, komplexy, molekulární vazby, tekuté membrány.

103

22.) Získání nových látek (syntéza)

Transportní reakce, termochemická metoda, chemické sloučení plynů, plynné hydráty, hydridy, vytvoření z oxidů, elektrotermické reakce, termochemické reakce, sloučení vzájemně aktivních látek, při změně chemické rovnováhy, ozonizace okysličovadel, ultra-okysličovadel, ozonidů, molekulární vazby, komplexy. 23.) Organizace uzavřené látkové výměny (pohlcení - vydělení)

Transportní reakce, chemické sloučení - vydělení plynů, rozpuštění ve stlačených plynech, hydridy, absorpce - desorpce, pomocí ozonidů, v elektrochromech, komplexy, tekuté membrány. 24.) Sloučení látek z atomů

Transportní reakce, extrakce z chemické sloučeniny, extrakce ze stlačených plynů, z hydridů, obnovení z oxidů, samovolnou vysokoteplotní syntézou, sloučení vzájemně aktivních látek, molekulární vazby, polopropustné membrány, přechod molekula - agregát, komplexy, tekuté membrány. 25.) Získání látek s dobře organizovanou strukturou (získání čistých látek)

Transportní reakce, v chemických vazbách, extrakce ze stlačených plynů, z hydridů, samovolnou vysokoteplotní syntézou, molekulární vazby, komplexy, tekuté membrány. 26.) Průchod jedné látky druhou

Transportní reakce, termochemická metoda, v chemické vazbě, ve stlačených plynech, v hydridech, průnik vodíku kovy, v termochemických reakcích, použitím fázového přechodu, při změně chemické rovnováhy, v absorbovaném stavu, polopropustné membrány, komplexy, tekuté membrány. B) PŘEMĚNA ENERGIE 27) Získání tepla (zavedení tepelné energie do systému)

Spalování plynných hydrátů, spalování vodíku, pomocí hydridů, látky uvolňující energii, exotermické reakce, samovolná vysokoteplotní syntéza, použitím silných okysličovadel, při rozkladu ozónu. 28.) Získání chladu (odvedení tepelné energie ze systému)

Rozložení plyn hydrátů, pomocí hydridů, endotermické reakce, při rozpuštění. 29.) Získání mechanických tlaků

Rozklad plyn hydrátů, rozklad hydridů, zpevnění kovů při naplavování, roztažení kovů, při rozkladu tekutého ozónu. 30.) Generování světelného záření

Chemiluminiscence. 31.) Akumulace tepla

V chemických reakcích, při fázových přechodech. 32.) Akumulace chladu

V hydridech.

104

33.) Akumulace světelné energie

Foto-chromismus. 34.) Transport tepelné energie

Transportní reakce, v hydridových akumulátorech. 35.) Transport (svod) statické elektřiny

Metalizace tkanin, působení ozonem, hydrofilní úprava povrchu. 36.) Regulace světelné energie

Foto-chromismus. 37.) Energetické působení na látku

Korónový výboj, radioaktivní záření, kavitace, UV záření, elektrické pole, elektrický tok, elektromagnetické pole, infračervené záření, vysokofrekvenční výboj, viditelné světlo, tepelná energie. C) PŘEMĚNA INFORMACE 38.) Indikace informace o látce

Vodík, organicko - kovových příměsí v plynu, ozonu, chemiluminiscence v reakcích okysličení, fluorescence, hydro fotografie, hydrodynamika toků. 39.) Indikace informace o energii

Tepelné při fázovém přechodu, tepelné v termo-chromech, korónového výboje při tvorbě ozonu, radioaktivního záření při tvorbě ozonu, radioaktivního záření v rádio-chromech, viditelného záření ve foto-chromech, UV záření ve foto-chromech.

105

Příloha 7 Geometrické efekty a jejich použití 1.) Regulace geometrických a jim odpovídajících fyzikálních parametrů

• délky: využití spirál, jednostranných povrchů, hyperbol. • plochy včetně překrytí: využití pásků, spirál, jednostranných povrchů, elips, parabol. • objemu: využití spirál, kuliček, hyperbol. • poloměru křivky: využití spirál, kuliček, elips, parabol. • změny kroku šneku: využití spirál. • orientace návinu, přemístění tělesa, získání otisku: použití klínů, spirál, jednostranných

povrchů, kuliček, elips. • rozměrů otvorů, buněk: použití spirál, kuliček, hyperbol.

2.) Spojení dílů, dočasná fixace

• Použití sypkých materiálů, pásků, kuliček, hyperbol, trojúhelníků Relo. 3.) Získání otisků povrchů a regulace profilu

• Použití sypkých materiálů, pásků, spirál, hyperbol. 4.) Získání opěr, základen

• použití sypkých materiálů, kuliček, elips. 5.) Přenos a regulace síly, momentu

• Použití sypkých materiálů, jednostranných povrchů, kuliček, elips. 6.) Koncentrace, lokalizace a intenzifikace působení

• Použití sypkých materiálů, pásků, spirál, kuliček, elips, parabol. 7.) Zrušení škodlivých vepolů

• Použití klínů, sypkých materiálů, pásků, parabol. 8.) Opotřebení

• Použití sypkých materiálů, pásků, kuliček. 9) Orientace předmětů

• Využití pásků.

106

10.) Zrychlení, přemístění

• Použití pásků, jednostranných povrchů. 11.) Řízení pohybu kapalin a sypkých látek

• Použití sypkých látek, elips. 12.) Vytvoření vibrací

• Použití kuliček, elips, trojúhelníku Relo. 13.) Získání citlivých spojení a vzpěr

• Použití kuliček. 14.) Zhotovení různých forem

• Použití sypkých materiálů, pásků, spirál.

107

Příloha 8 Grafické zna čky ve vepolových modelech

Značka Význam zna čky

L´

L´´

L´ - L ´´

L 1

L 2

P´

P´´

P´

P´´

působení nebo vzjemné působení obecně

působení na

vzájemné působení

škodlivé působení

nedostatečné působení nebo "nepůsobení"

stav látky na vstupu

stav látky na výstupu

proměnná látka, která se nachází jednou ve stavu L´, jednou ve stavu L´´

látka 1 - výrobek

látka 2 - nástroj

stav pole na vstupu

stav pole na výstupu

pole na vstupu - " pole působí na ...... "

pole na výstupu - " ..... vytváří pole".

pro řešení úlohy je nutné přejít k ........

108

109

Příloha 9 Schémata konflikt ů v modelech úloh

Popis Schéma konfliktu

A B

A B

B 1

B 2 A

B

C A

A B

C B

A

A B

A B

B

A B

A B

protipùsobení

souèasné pùsobení I.

souèasné pùsobení II.

souèasné pùsobení III.

souèasné pùsobení IV.

nesluèitelné pùsobení

neúplné pùsobení

�ádné pùsobení

mlèení

neregulované pùsobení nadbyteèné pùsobení

110

111

Příloha 10 Příklad řešení úlohy s pomocí ARIZ 85C V této příloze budou popsány fáze a kroky metody ARIZ 5C souběžně s komentovaným řešením konkrétní technické úlohy. S ohledem na rozsah je uváděn jen zkrácený záznam řešení. _____________________________________________________________________________

Příklad - Úloha o ochraně anténních systémů Rádiové a televizní antény vysílačů i retranslačních stanic, radioteleskopů a podobných zařízení je nutno chránit před údery blesků. „Hromosvody“ či bleskosvody vodivě spojené se zemí však pohlcují signály a zhoršují účinnost antény. Pokud však anténa nebude chráněna, může být bleskem úplně zničena. _____________________________________________________________________________

1. Analýza úlohy - Cílem první části ARIZ je přechod od nejasné situace k přesně sestavenému a co nejjednoduššímu modelu úlohy. Krok 1.1: Zapsat podmínky mini - úlohy (bez použití speciálních termínů, podle schématu):

• technický systém pro ... (uvést určení) zahrnuje ... (vyjmenovat hlavní části TS) • technický rozpor 1 (TR-1) ... (uvést) • technický rozpor 2 (TR-2) ... (uvést) • je potřeba, při minimálních změnách v systému ... (uvést výsledek, který má být dosažen).

Ad příklad – Ochrana anténního systému

• technický systém pro příjem rádiových signálů zahrnuje anténu radioteleskopu, rádiové vlny, bleskosvody a blesky.

• TR-1: Je-li bleskosvodů (vodičů) hodně, spolehlivě chrání anténu před blesky, ovšem pohlcují rádiový signál (v této formulaci je nutno nahradit termín «bleskosvod» pojmem „vodivá“ tyč nebo „vodivý sloup“ nebo jednoduše „vodič“)

• TR-2: Je-li bleskosvodů (vodičů) málo, nedochází k výraznému pohlcování rádiových vln, ale anténa není chráněna před blesky

• je třeba, při minimálních změnách v systému, zajistit spolehlivou ochranu antény před blesky.

Poznámka 1: Mini - úlohu lze odvodit z vynálezecké situace zavedením omezení: Vše zůstává beze změny nebo se zjednodušuje, ale přitom se projevuje požadované působení (vlastnost) anebo mizí škodlivé působení (škodlivá vlastnost). Přechod od situace k mini - úloze neznamená přechod k řešení malé dílčí úlohy. Naopak, zavedení dodatečných omezení (výsledek musí být dosažen «bez ničeho») orientuje na vyhrocení konfliktu, na hlavní článek rozporu a předem zahrazuje cesty vedoucí ke kompromisním řešením. Poznámka 2: Při záznamu kroku 1.1. je nutno do technického systému zahrnout nejen jeho technické části, ale i přírodní prvky, které jsou v interakci s těmito technickými částmi. V příkladu jsou takovými přírodními prvky, uvažovanými jako části systému: blesky a přijímané rádiové signály (vysílané přírodními kosmickými tělesy).

112

Poznámka 3: Technickými rozpory jsou vzájemná působení (interakce) v systému, spočívající např. v tom, že:

• užitečné působení (vlastnost) vyvolává současně i škodlivé působení (škodlivou vlastnost) • zavedení (zesílení) užitečného působení (vlastnosti) nebo odstranění (oslabení)

škodlivého působení (škodlivé vlastnosti) vyvolává zhoršení (nejčastěji nedovolené zvětšení složitosti) jedné z částí systému nebo celého sytému.

Poznámka 4: Formulace technických rozporů (TR) jsou sestavovány tak, že je zapsán jeden stav prvku systému s vysvětlením toho, co je při tom dobré a co je špatné a potom je zapsán protikladný (opačný) stav téhož prvku, opět s uvedením toho, co je v takovéto situaci dobré a co je špatné. Někdy je v podmínkách úlohy zadán pouze výrobek, v technickém systému chybí nástroj. TR proto není zřejmý. V těchto případech je TR formulován tak, že jsou podmíněně zkoumány dva stavy výrobku, přičemž jeden stav výrobku je záměrně nedovolený. Poznámka 5: Termíny (specifické pojmy) vztahující se k nástroji a k vnějšímu prostředí je nutno nahradit jednoduchými slovy, aby bylo možno eliminovat psychologické bariéry tvořivosti. Odborné termíny a technické názvy:

• fixují starou představu o technologii práce nástroje: «ledoborec - bourá ledy», i když je možné pohybovat se ledovým polem, aniž by bylo nutno led rozbíjet;

• maskují nebo zastírají zvláštnosti látky, uváděné v úloze: «bednění» není jenom stěna, ale i «železná stěna»,

• zužují představy o možných stavech látky: termín «barva» navozuje tradiční představu kapalné, práškové nebo tuhé látky určité barvy, přestože barva může být i plynná.

Krok 1.2: Vymezit a zapsat konfliktní pár prvků: výrobek a nástroj. PRAVIDLO: Jestliže podle podmínek úlohy může mít nástroj dva stavy, je třeba uvést oba stavy. PRAVIDLO: Pokud úloha zahrnuje dvojici stejnorodých, vzájemně působících prvků, je postačující uvažovat pouze jeden pár prvků. Ad příklad – Ochrana anténního systému

• výrobky - blesk a rádiové signály. • nástroj - vodivé tyče (mnoho tyčí, málo tyčí).

Poznámka 6: „Výrobkem“ je nazýván prvek technického systému, který je podle podmínek úlohy nutno «opracovat» (vyrobit, přemístit, změnit, zdokonalit, ochránit před škodlivými vlivy, zjistit, zaměřit apod.). V úlohách na zjišťování anebo měření může být „výrobkem“ i takový prvek systému, který je svou vlastní hlavní funkcí nástrojem např. brusný kotouč, jehož opotřebení (změnu průměru) je nutno měřit. Poznámka 7: „Nástrojem“ je nazýván prvek technického systému, který bezprostředně vzájemně působí s výrobkem (fréza, ne frézka; plamen, ne hořáky; atp.). Nástrojem může být de facto i část vnějšího prostředí (okolí) technického systému. Nástrojem mohou být i standardní části nebo díly z nichž se výrobek skládá: např. sada částí hry „Merkur“ nebo „Lego“ je nástrojem pro výrobu modelů. Poznámka 8: Jeden z prvků konfliktního páru může být zdvojený. Např. jsou dány dva různé nástroje, které musí současně působit na výrobek, přičemž jeden nástroj brání působení druhého.

113

Stejně tak mohou být zadány dva výrobky, které musí přejímat působení jednoho a téhož nástroje, přičemž jeden výrobek překáží druhému. Krok 1.3 : Sestavit grafický model TR-1 a TR-2. Všeobecně se používají schémata „Základních typů konfliktních působení“ – viz Příloha č. 9. Je samozřejmě dovoleno použít pro grafické znázornění TR i schémata, která nejsou v této tabulce uvedena, pokud lépe odrážejí podstatu konfliktního působení. V některých úlohách jsou schémata konfliktních působení složitější, více článková apod. Ad příklad – Ochrana anténního systému TR1: mnoho vodivých tyčí TR-2: málo vodivých tyčí

Poznámka 9: Konflikt je možno zkoumat nejen v prostoru, ale i v čase. Tak např. v úloze o intenzifikaci opylování květů silný vítr nejprve uzavírá okvětní lístky květů. V důsledku toho posléze vítr nepřenáší pyl, i když to jinak může dobře zajistit. Takový přístup někdy umožňuje přesněji vymezit úlohu, kterou je potřeba řešit. Poznámka 10: Kroky 1.2 a 1.3 upřesňují celkovou formulaci úlohy. Proto je nutné vrátit se po provedení kroku 1.3 zpět do kroku 1.1 a zkontrolovat, zda v linii 1.1-1.2 - 1.3 nejsou rozpory. Pokud takové rozpory existují, je nutno je odstranit korekcí této linie. Krok 1.4: Vybrat ze dvou konfliktních schémat to, které zajišťuje lepší provedení hlavního výrobního procesu, hlavní funkce technického systému, uvedeného v podmínkách úlohy. Uvést co je hlavním výrobním procesem. Ad příklad – Ochrana anténního systému V úloze o ochraně antény radioteleskopu je hlavní funkcí systému příjem rádiového signálu. Z tohoto důvodu je nutno vybrat TR-2. V tomto případě vodivé tyče neruší (nepohlcují) rádiový signál. Poznámka 11: Vybráním jednoho ze dvou schémat konfliktu je zvolen jeden z protikladných stavů nástroje. Další řešení potom musí být vztaženo právě k tomuto stavu. Není např. možné nahrazovat „malý počet vodivých tyčí“ jakýmsi „optimálním počtem vodivých tyčí“. Naopak, metodika ARIZ vyžaduje co nejostřejší vyhrocení konfliktu a ne jeho otupování nebo zmírňování. Jakmile je takto zvolen jeden ze stavů nástroje, musí být v dalších krocích postupu řešení dosaženo toho, aby se ve vybraném stavu nástroje projevila kladná vlastnost, která je doposud vlastní druhému stavu nástroje. V příkladu 1 je zvolen malý počet vodivých tyčí. Jejich počet nelze zvyšovat, ale výsledkem řešení musí být takový stav, kdy blesky budou sváděny tak, jako kdyby vodivých tyčí bylo mnoho. Poznámka 12: Při stanovování hlavního výrobního procesu (HVP) někdy vznikají potíže s úlohami na měření. Měření přesnosti se vždy provádí kvůli změnám, tj. například obrábění dílců. Proto je HVP v úlohách na měření HVP celé soustavy změn a ne pouze části této soustavy, která

114

se týká měření. Je-li nutno měřit tlak plynu v žárovkách, potom se HVP nevztahuje na pouhé měření tlaku, ale na celý postup výroby žárovek. Výjimku tvoří jen některé úlohy, v nichž se měří pro vědecké účely. Krok 1.5: Zesílit konflikt promítnutím mezního stavu (účinku) prvků. PRAVIDLO: Většina úloh obsahuje konflikty typu „mnoho“ prvků – „málo“ prvků; „silný“ prvek – „slabý“ prvek, atd. Konflikty typu „málo“ prvků je při zesilování konfliktů nutné transformovat do tvaru „nula prvků“ nebo „chybějící prvek“. Ad příklad – Ochrana anténního systému Ve smyslu výše uvedeného pravidla bude v TR-2 místo „malého počtu vodivých tyčí“ nadále uváděno „chybějící vodivá tyč“. Krok 1.6: Zapsat formulaci modelu úlohy. V tomto kroku se musí analyzovat a popsat tyto skutečnosti:

• konfliktní pár • formulaci zesíleného konfliktu • jaký je účel X-prvku, zaváděného za účelem řešení úlohy (co se musí uchovat a co se

musí odstranit, zlepšit, zajistit apod.) Ad příklad – Ochrana anténního systému

• je zadán chybějící vodič a blesk. • chybějící vodič nepohlcuje rádiové signály, ale nezajišťuje ochranu antény před bleskem. • je nutné najít takový X-prvek, který by uchoval schopnost «chybějícího vodiče»

nepohlcovat rádiový signál, ale současně by zajišťoval ochranu antény před blesky. •

Poznámka 13: Model každé úlohy je podmíněný. Je v něm uměle vyčleněna jenom část prvků systému. Výskyt ostatních prvků systému se rozumí samo sebou. Např. v modelu úlohy o ochraně antény v příkladu 1. zůstaly ze čtyř prvků, potřebných pro formulaci úlohy (anténa, rádiový signál, vodič a blesk), ve formulaci modelu úlohy pouze dva prvky (vodič a blesk). Ostatní prvky mohou být buď uváděny v závorkách, nebo nemusí být uvedeny vůbec. Poznámka 14: Po provedení kroku 1.6 je bezpodmínečně nutné vrátit se do kroku 1.1 a zkontrolovat logiku sestavení modelu úlohy. Přitom se často zjistí, že je možno upřesnit zvolené schéma grafického znázornění konfliktu zavedením «X-prvku», např. následovně:

115

Poznámka 15: „X-prvek“ nemusí nutně být nějakou novou látkou zaváděnou do systému. „X-prvek“, to je určitá změna v systému, je to jakési „X“ vůbec. Může to např. být změna teploty nebo změna skupenství určité části systému nebo i vnějšího prostředí. Krok 1.7: Prověřit možnost užití «Systému standardů» pro řešení modelu úlohy. Není-li úloha vyřešena pomocí „systému standardů ...“, je nutné přejít do druhé části algoritmu ARIZ. Podaří-li se úlohu vyřešit pomocí „systému standardů ...“, je možné přejít až do sedmé části ARIZ (i když i v takových případech se doporučuje pokračovat v analýze úlohy podle druhé části ARIZ). Ad příklad – Ochrana anténního systému Jde nám o příklad postupu řešení pomocí ARIZ. Proto řešení pomocí standardu nebude uváděno. Poznámka 16: Analýza úlohy podle první části ARIZ a formulace modelu úlohy podstatně vyjasní problém a v mnoha případech se v úlohách na první pohled nestandardních odhalí standardní rysy. Tím se otvírají možnosti pro efektivnější použití standardů než při jejich aplikaci v původní formulaci úlohy. _____________________________________________________________________________

2. Analýza modelu úlohy - Cílem druhé části ARIZ je pr ůzkum stávajících zdrojů prostoru, času, látek a polí, které je možno využít při řešení úlohy. Krok 2.1: Vymezit operativní zónu (OZ). Ad příklad – Ochrana anténního systému V úloze o ochraně antény je OZ ten prostor, v němž se dříve nacházel bleskosvod, tzn. nyní v duchu vymezený «chybějící tyč» (prázdný vodič). Poznámka 17: V nejjednodušším případě je «operativní zóna (OZ)» ten prostor, kde vzniká konflikt, uvedený v modelu úlohy. Krok 2.2: Vymezit operativní čas (OC) Poznámka 18: Operativní čas (OC), to jsou stávající zdroje času:

• T1 ... konfliktní čas • T2 ... před konfliktní čas

Konflikt, obzvláště pak krátkodobý (pomíjivý), je někdy možné odstranit již během před konfliktního času T2, kdy je možno konfliktu předejít. Ad příklad – Ochrana anténního systému V úloze o ochraně antény je OC součtem T1′- čas výboje blesku a T1′′- čas do následujícího blesku. Před konfliktní čas T2 v této úloze neexistuje. Krok 2.3: Vymezit zdroje látek a polí (ZLP) ve zkoumaném systému, výrobku a ve vnějším prostředí. Sestavit seznam ZLP.

116

Ad příklad – Ochrana anténního systému V úloze figuruje „chybějící vodič“. Zdroji takového vodiče mohou být jen látky a pole vnějšího prostředí tzn. vzduch jako zdroj látky a pole magnetické nebo gravitační jako zdroj pole. V úloze figuruje „chybějící (bleskosvod) vodič“ (prázdný sloup). Proto do ZLP patří pouze látky a pole vnějšího prostředí, což je v daném případě vzduch jako zdroj látky, případně gravitační pole. Poznámka 19: ZLP - to jsou ty látky a pole, které jsou ve zkoumaném systému nebo v jeho vnějším prostředí k dispozici, nebo které je možno v souladu s podmínkami úlohy snadno získat. ZLP bývají trojího typu: 1. Vnitro systémové ZLP: a) ZLP nástroje. b) ZLP výrobku. 2.Vněsystémové ZLP: a) ZLP okolního prostředí, které je typické zejména pro danou úlohu.

b) ZLP existující v libovolném vnějším prostředí - pole např.: gravitační pole nebo magnetické pole Země, kosmické záření atd.

3. Nad systémové ZLP: a) odpady vedlejšího (spolupracujícího) systému, pokud je takovýto systém přístupný. b) velmi levné vedlejší prvky, jejichž cena (náklady, hodnota) je v podmínkách úlohy zanedbatelná. Poznámka 20: Při řešení konkrétní mini - úlohy je žádoucí dosáhnout požadovaného výsledku při minimální spotřebě ZLP. Proto je účelné využívat především vnitro systémové ZLP a úplně naposledy vněsystémové ZLP. Při rozvíjení nalezeného řešení a při řešení prognostických úloh tj. při řešení „maxi-úloh“, je však účelné aplikovat maximum nejrůznějších ZLP. Poznámka 21: Jak je známo, je výrobek zpravidla neměnným prvkem zkoumaného systému. Jaké zdroje tedy mohou být ve výrobku? Výrobek - představující požadovaný výstup zkoumaného systému - obvykle skutečně nelze měnit, tj. není účelné jej měnit při řešení mini-úlohy. Někdy jsou však situace, kdy výrobek:

• se může měnit „sám“; • umožňuje např. opotřebovávání (tj. změnu) určité své části, když je (materiálu) výrobku

jako celku neomezeně mnoho (např. proudící voda v řece, vítr, atd.); • umožňuje přechod do nadsystému (cihla se nemění, ale mění se dům); • umožňuje využívání mikroúrovňových struktur; • umožňuje spojení s „ničím“ tj. s prázdnem (ve vztahu k tuhé látce výrobku např. i se

vzduchem); • umožňuje provést časově omezenou změnu na výrobku (tj. změnu, která potrvá pouze

určitou, vymezenou dobu). Tedy výrobek lze považovat za zdroj ZLP obvykle jen v těch případech, kdy je výrobek možno poměrně snadno změnit, aniž by se přitom sám změnil.

117

Poznámka 22: ZLP jsou stávající zdroje, které by měly být využity především. Ukáže-li se, že jsou nepostačující, je možné "povolat" i další látky a pole. Analýza ZLP v kroku 2.3 je předběžná, jde spíše o inventarizaci všech možností čerpání ZLP. _____________________________________________________________________________

3. Vymezení IKR a FR - Výsledkem třetí části ARIZ musí být formulace obrazu ideálního řešení, tzv. ideálního konečný výsledek (IKV). Následně musí být vymezen fyzikální rozpor (FR), který brání dosažení IKV. Ne vždy je možno dosáhnout IKV, ale formulace IKV ukazuje směr, koridor, v n ěmž lze nalézt progresívní řešení. Krok 3.1: Zapsat formulaci IKV-1: X-prvek, který naprosto nekomplikuje systém a nevyvolává škodlivé jevy, odstraňuje ... (uvést škodlivý účinek) během OC a v rámci OZ a uchovává přitom schopnost nástroje vykonávat ... (uvést užitečný účinek). Ad příklad – Ochrana anténního systému X-prvek, který v žádném případě nekomplikuje systém a nevyvolává škodlivé jevy, odstraňuje během OC „nepřitažení“ blesku chybějícím vodičem a uchovává schopnost chybějícího vodiče nepohlcovat signály a negenerovat nové poruchy, ovlivňující činnost antény. Poznámka 23: Kromě konfliktu typu «užitečné působení je spojeno se škodlivým působením" existují i jiné typy konfliktů např. «zavedením nového (požadovaného) užitečného působení se systém stává složitějším» nebo «jedno užitečné působení je neslučitelné s jiným užitečným působením». Proto je předpis pro formulaci IKV, uvedený v kroku 3.1, nutné považovat pouze za vzor, podle něhož by se měla formulace IKV tvořit a zapisovat. Smyslem jakékoliv formulace IKV je takové vyjádření IKV, podle něhož získání užitečné kvality (anebo odstranění škodlivé kvality) nesmí vést ke zhoršení jiných kvalit nebo ke vzniku škodlivé kvality. Krok 3.2: Posílit formulaci IKV-1 doplňujícím požadavkem. Do systému nelze zavádět nové látky či pole, je nutné využívat stávající ZLP. Ad příklad – Ochrana anténního systému V modelu úlohy o ochraně antény nástroj chybí (chybějící vodič). Proto je do formulace IKV-1 nutno zavést vnější prostředí, což znamená nahradit X-prvek slovem „vzduch“ (přesnější formulace je „sloupec vzduchu" namísto "chybějící vodič" (prázdný sloup, chybějící tyč aj.). Poznámka 24: Při řešení mini - úlohy je nutné uvažovat ZLP v následujícím pořadí:

• ZLP nástroje; • ZLP vnějšího prostředí; • Nad systémové (vedlejší) ZLP; • ZLP výrobku (je-li taková možnost ve smyslu poznámky 21).

Výskyt různých typů ZLP podmiňuje existenci čtyř linií další analýzy. V praxi však podmínky úlohy obvykle zkracují část těchto linií. Při řešení mini - úlohy postačí provádět analýzu v uvedeném pořadí jen do nalezení ideje řešení (námětu). Je-li taková idea nalezena již v linii analýzy ZLP nástroje, není nutno kontrolovat další linie ZLP, neboť by v nich nalezená řešení měla již nižší efektivnost. Poznámka 25: Při řešení maxi - úlohy je účelné analyzovat všechny existující linie ZLP. V případě, když je idea řešení maxi-úlohy nalezena již v linii ZLP-nástroje, musí být analyzována i linie ZLP- vnějšího prostřed. Potom se musíme zaměřit i na linie nadsystémových (vedlejších)

118

ZLP. I kdyby v některé z nich byla nalezena další idea řešení, je žádoucí analyzovat i linie ZLP výrobku. Tím je splněna jedna z podmínek systémového a nejefektivnějšího řešení. Cílem výuky a osvojování ARIZ je to, aby se postupná analýza linií ZLP změnila na paralelní analýzu, aby byla vypěstována schopnost a dovednost přenášet ideu řešení z jedné linie ZLP na druhou, schopnost a dovednost současně vidět navrhovanou změnu na úrovni nadsystému, zkoumaného systému, jeho podsystému i na úrovni látek, podle principu víceúrovňového myšlení. Krok 3.3: Zapsat formulaci makro-FR (fyzikálního rozporu na makroúrovni) OZ během OC musí ... (uvést fyzikální makro-stav např. „být horká“), aby zajistila .... (uvést jedno z konfliktních působení) a musí ... (uvést opačný makro-stav např. „být chladná“), aby zajistila ... (uvést druhé konfliktní působení nebo požadavek). Poznámka 26: Fyzikální rozpory (FR) nazýváme rozporné, protikladné požadavky na fyzikální stav operativní zóny (OZ). Poznámka 27: Je-li sestavení úplné formulace makro-FR příliš složité, je možné sestavit stručnou formulaci makro-FR: «Prvek (nebo část prvku) v OZ musí být, aby....(uvést) a nesmí být, aby...(uvést)». Ad příklad – Ochrana anténního systému Sloupec vzduchu musí být během OC elektricky vodivý, aby zajistil svedení blesku, a musí být nevodivý, aby nepohlcoval rádiové signály. Tato formulace makro-FR vede k následující představě o řešení: „ Sloupec vzduchu musí být elektricky vodivý při výboji blesku a musí být elektricky nevodivý v době mezi výboji elektrického blesku“. Výboj blesku je relativně řídkým jevem a k tomu je jevem, který ve velmi krátké době pomine. Podle zákona slaďování rytmiky částí systému je nutné, aby periodicita působení bleskosvodu byla tatáž (shodná) s periodicitou výskytu bleskového výboje. Toto samozřejmě není úplné řešení. Jak je např. možné dosáhnout toho, aby se sloupec vzduchu při vzniku výboje proměnil ve vodič? Jak dosáhnout toho, aby vodič zmizel (sloupec vzduchu přestal být vodivý) ihned po skončení výboje? Krok 3.4: Zapsat formulaci mikro-FR (fyzikálního rozporu na mikroúrovni): V OZ musí být částice látky ... (uvést jejich fyzikální stav nebo působení), aby bylo možno zajistit ... (uvést požadovaný makro-ostav v souladu s krokem 3.3) a nesmí se tam vyskytovat takové částice (nebo tam musí být částice s opačným stavem nebo působením), aby bylo možno zajistit ... (uvést druhý makro-stav, požadovaný v souladu s krokem 3.3). Poznámka 28: Při provádění kroku 3.4 není zatím nutné konkretizovat pojem „částice“. Mohou to být jak „kousíčky“ látky, tak molekuly, atomy, ionty apod. Poznámka 29: Ve skutečnosti částicemi látky mohou být:

• prostě pouze částice látky • částice látky ve spojení s libovolným polem • zřídka „částice pole“

Poznámka 30: Má-li úloha řešení pouze na makroúrovni, nemusí se v kroku 3.4 podařit formulovat mikro-FR. Ale i v takovýchto případech je pokus o sestavení mikro-FR užitečný, protože poskytuje doplňující informaci, totiž, že úlohu je nutno řešit na makroúrovni.

119

Ad příklad – Ochrana anténního systému Ve sloupci vzduchu (při výboji blesku) musí být volné el. náboje, aby bylo možné dosáhnout elektrické vodivosti (pro svedení blesku) a nesmí tam být (po zbývající dobu) žádné volné el. náboje, aby sloupec vzduchu nebyl vodivý (nebo aby pohlcoval rádiový signál). UPOZORNĚNÍ: TŘI PRVNÍ ČÁSTI ARIZ PODSTATNĚ MĚNÍ VÝCHOZÍ ZADÁNÍ. VÝSLEDEK PŘESTAVBY UVÁDÍ V KROKU 3.5, KDE JE FORMULOVÁN IKV-2 A SOUČASNĚ I FORMULOVÁNA NOVÁ ÚLOHA - FYZIKÁLNÍ. V DALŠÍCH KR OCÍCH ARIZ JE NUTNÉ ŘEŠIT TUTO NOVOU, FYZIKÁLNÍ ÚLOHU. Krok 3.5: Zapsat formulaci IKV-2 - ideálního konečného výsledku Operační zóna OZ ...(uvést) během OC ....(uvést) musí SAMA zajistit ... (uvést protikladné fyzikální makro - nebo mikro - stavy). Ad příklad – Ochrana anténního systému Neutrální molekuly ve sloupci vzduchu během výboje blesku se musí SAMY měnit na volné el. náboje a po výboji blesku se volné el. náboje musí SAMY měnit v neutrální molekuly vzduchu. Smysl nové úlohy: po dobu výboje blesku se ve sloupci vzduchu - na rozdíl od okolního vzduchu - musí samy od sebe objevovat volné náboje: tehdy sloupec ionizovaného vzduchu zapůsobí jako „bleskosvod“ a „přitáhne blesk“ k sobě. Po výboji blesku se volné náboje ve sloupci vzduchu musí samy od sebe znovu stát neutrálními molekulami. K řešení této nové - fyzikální - úlohy postačují znalosti fyziky základní školy. Krok 3.6: Prověřit možnost aplikace standardů na řešení fyzikální úlohy, zformulované ve tvaru IKV-2. Není-li úloha vyřešena, přejít ke čtvrté části ARIZ. Je-li úloha vyřešena pomocí standardů, je možné přejít k sedmé části ARIZ, i když i v tomto případě se doporučuje pokračovat v analýze úlohy podle čtvrté části ARIZ. _____________________________________________________________________________

4. Mobilizace a využití zdrojů látek a polí - Čtvrtá část ARIZ obsahuje plánovité operace, zaměřené na zvyšování zdrojů: jsou zkoumány derivované ZLP, získávané téměř bezplatně minimálními změnami stávajících ZLP. Čtvrtá část ARIZ pokračuje v této linii kroků 3.3 až 3.5, kdy byl zahájen přechod od úlohy k řešení, přechod založený na využití fyziky. PRAVIDLO: Každý druh částic v určitém fyzikálním stavu musí plnit určitou funkci. Nejsou-li částice A schopny vypořádat se s působením 1 (s plněním funkce 1) i s působením 2 (s plněním funkce 2), je nutno zavést částice B. Ať tedy částice A vykonávají jen působení 1 a částice B působení 2. PRAVIDLO: Nově zavedené částice B je možné rozdělit na dvě skupiny B-1 a B-2. To umožňuje bezplatně, na základě interakce mezi částicemi B, získat nové působení 3 (plnění funkce 3). PRAVIDLO: Rozdělení částic na skupiny je výhodné i v případech, kdy v systému mohou být pouze částice A. Jedna skupina částic se ponechává ve výchozím stavu a u druhé skupiny částic se mění parametr, který je zásadní pro danou úlohu.

120

PRAVIDLO: Rozdělené částice nebo nově zavedené částice po uskutečnění působení (po splnění funkcí) se musí stát vzájemně mezi sebou neodlišitelnými nebo neodlišitelnými od dříve existujících částic. Poznámka 31: Uvedená pravidla se vztahují ke všem krokům ve čtvrté části ARIZ. Krok 4.1: Metoda modelování malinkými človíčky (MMČ) :

• použitím MMČ sestavit schéma konfliktu. • změnit schéma konfliktu (sestavené podle bodu a) tak, aby malincí človíčci působili

(plnili potřebnou funkci), a přitom nezpůsobili konflikt. • přejít k technickému schématu.

Poznámka 32: Metoda MMČ spočívá v tom, že „konfliktní požadavky“ jsou personifikovány názorným obrázkem (nebo postupně několika obrázky), kde působí velký počet malinkých človíčků (tlupa, skupina, několik skupin). Malinkými človíčky jsou přitom zobrazovány pouze měněné části modelu řešené úlohy (nástroj, „X-prvek“). 4.1 a) Konflikt to jsou „konfliktní požadavky“ nebo požadované opačné fyzikální stavy z modelu úlohy, uvedené v kroku 3.5. S velkou pravděpodobností bývá lepší formulace "opačné fyzikální stavy". Doposud nejsou formulována přesná pravidla pro přechod od konfliktních fyzikálních stavů v úloze (krok 3.5) ke schématu konfliktu, je snadnější znázornit konflikt na modelu úlohy, metodou MMČ. 4.1 b) Změnu „konfliktního schéma“ lze často provést tak, že se do jednoho obrázku sloučí dva obrázky: škodlivé i požadované působení. Pokud se události mění (vyvíjejí) v čase, je účelné nakreslit několik postupných obrázků. Poznámka 33: V tomto kroku se mnozí řešitelé dopouštějí chyby tím, že se spokojí s nedbalými obrázky. Dobré obrázky:

• jsou výrazné a pochopitelné beze slov • poskytují doplňkové informace o fyzikálním rozporu a v obecné podobě naznačují cesty

(způsoby), které vedou k odstranění (překonání) fyzikálního rozporu Poznámka 34: Krok 4.1 je krokem pomocným. Je potřebný k tomu, aby před mobilizací ZLP bylo možné udělat si názornou (grafickou) představu o tom, co vlastně mají poskytnout částice látky v OZ a v blízkost OZ. Metoda MMČ umožňuje zřetelněji si uvědomit ideální působení (Co je třeba udělat?) bez fyziky (Jak je to možné udělat?). Díky tomu je eliminována bariéra psychologické setrvačnosti a zaostřuje se tvůrčí představivost. MMČ je tedy metoda psychologická. Výrazně podporuje empatii (personifikací operační zóny) a provokuje analogie. Modelování malinkými človíčky se však provádí s ohledem na tendence rozvoje technických systémů proto, aby mohl být navržen a rozpracován technický systém. Přesto, že MMČ často vede k technickému řešení, je nežádoucí přerušovat proces řešení. Dosud nebyly mobilizovány ZLP a to je nutné v myšlenkovém experimentu učinit. Ad příklad – Ochrana anténního systému a) Človíčci ve sloupci vzduchu, který je myšlenkově vyčleněn, se ničím neliší od človíčků ve vzduchu mimo tento sloupec. Obojí jsou stejně neutrální, blesk bez překážek pronikne tímto sloupcem vzduchu. Na obr. je tato konfliktní situace znázorněna smluvně tak, že se človíčci navzájem drží, jejich ruce nejsou volné a človíčci nemají čím „chytat“ blesk.

121

b) Podle pravidel mají být človíčci rozděleni na dvě skupiny:

• človíčci mimo myšlený vyčleněný sloupec vzduchu zůstanou bez jakékoliv změny (neutrální páry človíčků).

• človíčci uvnitř myšleného vyčleněného sloupce vzduchu, přestože zůstanou v párech (tj. zůstanou neutrální), budou mít volnou jednu ruku, kterou budou «chytat» blesk v okamžiku výboje.

Poznámka 35: Schéma konfliktu i rozdíl působení obou skupin malinkých človíčků je možno znázornit i jinými obrázky. V každém případě je však podle pravidla 6 nutno rozdělit tlupu človíčků na dvě skupiny a vyjádřit a znázornit změnu stavu človíčků v myšleném vyděleném sloupci vzduchu. c) Molekuly vzduchu (človíčci) v myšleném vyděleném sloupci vzduchu, přestože zůstávají neutrální (v párech), musí být více náchylní k elektrické vodivosti tzn. k ionizaci, rozpadu. Nejjednodušší způsob jak zvýšit jejich „náchylnost“ k ionizaci elektrickým výbojem - podle znalostí fyziky ze základní (střední) školy - je snížit tlak v myšleném vyděleném sloupci vzduchu. Poznámka 36: Cílem mobilizace zdrojů látek a polí (ZLP) při řešení mini-úlohy není zužitkování všech zdrojů. Cíl je jiný – při minimální spotřebě těchto zdrojů dosáhnout jedno, nejsilnější řešení. Krok 4.2.: Je-li z podmínek úlohy zřejmé, jaký má být finální systém a je-li úloha zredukována na stanovení způsobu, jak tohoto systému dosáhnout, je možné „USTOUPIT O KROK ZPĚT OD IKV“.

122

Zobrazit finální systém a potom do obrázku přidat minimální „demontážní“ změnu. (např. když v IKV se dvě součástky dotýkají, pak, při minimálním ustoupení od IKV, mezi součástkami se připustí mezera). Vzniká nová úloha („mikro – úloha“): Jak odstranit tento "defekt"? Vyřešení „mikro – úlohy“ obvykle není spojeno s většími obtížemi a velmi často naznačí způsob řešení celé úlohy. Krok 4.3: Rozhodnout, je-li možno úlohu řešit použitím směsi zdrojových látek. Poznámka 37: Pokud by pro řešení úlohy bylo možné využít zdrojové látky (v tom stavu, v jakém jsou podle podmínek zadání úlohy), potom by s největší pravděpodobností úloha vůbec nevznikla, nebo pokud by byla formulována, byla by řešena automaticky. Obvykle jsou tedy zapotřebí jiné látky. Ovšem zavádění nových látek je spojeno se zvýšením složitosti systému, výskytem vedlejších škodlivých účinků, faktorů atp. Podstata práce s využitím ZLP ve čtvrté části ARIZ spočívá v tom, že je potřeba obejít tento rozpor: zavést nové látky, aniž by bylo potřeba látky zavádět. Poznámka 38: Provedení kroku 4.3 spočívá (v nejjednodušším případě) v přechodu od dvou „mono-látek“ k nehomogenní dvoj-látce (bi-látce). Může vzniknout otázka: „Je možný přechod od mono-látky k homogenní bi-látce nebo k homogenní poly-látce?“. Analogický přechod od mono-systému k homogennímu bi-systému nebo poly-systému se používá velmi často a je zakotven ve standardu 3.11. Ovšem tento standard se vztahuje na spojování systémů, zatímco v kroku 4.3. se jedná o spojování látek. Spojením dvou identických systémů vzniká nový systém, zatímco spojením dvou „kousků“ identické látky dochází k prostému zvětšení množství látky. Jeden z mechanismů vytváření nového systému při spojování identických systémů spočívá v tom, že ve spojeném systému jsou zachovány hranice mezi spojenými systémy. (Je-li mono-systém list papíru, potom poly-systémem je blok a ne jeden mnohonásobně tlustší list papíru.) Ale zajištění dodržení hranic systémů si mnohdy vyžaduje zavedení další (hraniční) látky do systému (byť jen prázdnoty, která je svéráznou látkou v pojetí TRIZ). Odtud se odvíjí krok 4.4. - vytvořit nehomogenní kvazi-poly-systém, ve kterém roli druhé - hraniční - látky hraje právě prázdnota. Při směšování látky a „prázdnoty“ hranice mezi nimi nejsou vždy viditelné, ale objevuje se nová kvalita látky, a to je právě to, co je velmi často zapotřebí. Krok 4.4: Rozhodnout, je-li možno úlohu řešit záměnou stávajících zdrojových látek prázdnotou nebo směsí zdrojových látek a prázdnotou. Ad příklad – Ochrana anténního systému Směs vzduchu a prázdnoty - to je vzduch se sníženým tlakem. Z fyziky je známo, že při nižším tlaku vzduchu (obecně plynu) je pro vznik elektrického výboje potřebné nižší napětí. Tím je prakticky formulováno úplné řešení úlohy. Bleskosvod, vyznačující se tím, že za účelem uchování vlastnosti průchodnosti rádiového signálu, je proveden ve tvaru hermeticky uzavřené trubky, vyrobené z dielektrického materiálu, přičemž tlak vzduchu v ní je vybrán v souladu s nejmenšími hodnotami průrazných intenzit elektrického pole rozvíjejícího se blesku. Poznámka 39: Prázdnota, to je neobyčejně důležitý látkový zdroj. Vždy existuje v neomezeném množství, je maximálně levná, relativně snadno se «směšuje» se stávajícími látkami, přičemž vznikají duté tvary, pórovité struktury látky, pěny, bublinky apod. Prázdnota nemusí být nutně vakuum. Je-li stávající látka tuhá, může v ní být «prázdnota» vyplněna kapalinou nebo plynem. Je-li látkou kapalina, prázdnotou mohou být plynové bublinky.

123

Pro látkové struktury určité úrovně představuje „prázdnotu“ struktura nižší úrovně (např. v případě krystalické mřížky jsou «prázdnotou» jednotlivé molekuly, jednotlivé atomy atd.). Krok 4.5: Rozhodnout, je-li možno úlohu řešit použitím látek derivovaných od stávajících zdrojových látek (anebo použitím směsí těchto derivovaných látek s prázdnotou). Poznámka 39: Derivované zdrojové látky je možno získat změnou skupenství nebo rozkladem stávajících zdrojových látek. Je-li například zdrojovou látkou voda, potom derivovanými zdrojovými látkami mohou být led a vodní pára. Jelikož derivovanými látkami mohou být i produkty rozkladu stávajících zdrojových látek, mohou být v případě vody derivovanými zdrojovými látkami i kyslík a vodík. Analogicky mohou být u vícesložkových látek derivovanými zdrojovými látkami jednotlivé složky stávajících zdrojových látek. Derivovanými zdrojovými látkami mohou být i produkty slučování nebo naopak rozkladu nebo spalování stávajících zdrojových látek. PRAVIDLO: Jsou-li k řešení úlohy požadovány částice látky např. atomy nebo ionty, přičemž jejich přímé získání není podle podmínek úlohy možné, potom se požadované částice látky musí získávat rozkladem látky vyšší strukturní úrovně (např. molekul). Podstatou pravidla je to, že novou zdrojovou látku je možno získat okružní cestou - rozkladem zdrojových látek vyšších strukturních úrovní nebo použitím či rozkladem takových látek, které mohou být zavedeny do systému. PRAVIDLO: Jsou-li k řešení úlohy potřebné částice látky např. molekuly, přičemž jejich získání přímé nebo podle předchozího pravidla není možné, potom se požadované částice látky musí získávat spojováním nebo slučováním částic nižší strukturní úrovně (např. iontů). Podstata pravidla spočívá v možnosti dostavby nižších látkových struktur. PRAVIDLO: Při aplikaci pravidla o rozladu látky vyšší strukturní úrovně je nejjednodušší cestou rozklad nejblíže vyšší „celé“ nebo „nadbytečné“ (záporné ionty) strukturní úrovně, kdežto při aplikaci předcházejícího pravidla je nejjednodušší cestou dostavba nejblíže nižší „neúplné“ strukturní úrovně. Podstata pravidla spočívá v tom, že je výhodnější rozkládat „celé“ částice (molekuly, atomy), protože „necelé“ částice (kladné ionty) jsou již částečně rozloženy a „brání“ se dalšímu rozkladu. Naopak je výhodnější dostavba „necelých částic“, které mají snahu o regeneraci (tj. dostavbu systému). Uvedená pravidla ukazují efektivní cesty k získání derivovaných zdrojových látek, které je možno snadno zavést do systému. Tato pravidla navádějí na fyzikální jevy, jejichž účinky jsou žádoucí v případech rozkladu nebo dostavby látkových struktur. Každá látka je vlastně víceúrovňovým hierarchickým systémem. Tuto hierarchii je možné, s přesností vyhovující pro praktické účely, charakterizovat následovně:

• minimálně zpracované látka (nejjednodušší technická látka např. drát); • supermolekuly: krystalické mřížky, polymery, sloučené molekuly; • složité molekuly • molekuly • části molekul, skupiny atomů • atomy • části atomů • elementární částice • pole

124

Krok 4.6: Rozhodnout, je-li možno úlohu řešit místo zaváděním látky zavedením elektrického pole anebo interakcí dvou elektrických polí. Poznámka 40: Je-li využívání zdrojových látek - a již stávajících nebo derivovaných - podle podmínek úlohy nepřípustné, musí být použity buď elektrony pohyblivé (tj. proud), nebo nepohyblivé. Elektrony, to je «látka», která je ve stávajícím objektu vždy přítomna. Navíc, elektrony jsou látkou vždy spojenou s polem. Takové spojení umožňuje zajistit vysokou ovladatelnost (řiditelnost). Krok 4.7: Rozhodnout, je-li možno úlohu řešit využitím dvojice „pole - doplněk látky reagující na pole“ (např. magnetické pole - feromagnetická látka nebo ultrafialové záření - luminofor, nebo tepelné pole - kov s tvarovou pamětí). Poznámka 41: V kroku 2.3. byly zkoumány stávající ZLP. Kroky 4.3 až 4.5 se vztahují k ZLP derivovaným ze stávajících. Krok 4.6 je částečným ústupkem jak od stávajících ZLP, tak i od derivovaných ZLP, neboť zavádí „vnější“ pole. Krok 4.7 je potom ještě dalším ústupkem, neboť zavádí „vnější dvojici“ látek a polí. Řešení mini - úloh je tím ideálnější, čím menší je spotřeba ZLP. Ovšem ne každou úlohu lze vyřešit při nízké nebo dokonce minimální spotřebě ZLP. Někdy je třeba udělat ústupek a zavést «vnější» látky a pole. To však lze udělat jen v případech skutečné potřeby, když je zcela zřejmé, že pro řešení úlohy stávající ZLP nestačí. _____________________________________________________________________________

5. Využití nástrojů TRIZ V mnoha případech již čtvrtá část ARIZ vede k vyřešení úlohy. V takových případech je možné přejít do sedmé části ARIZ. Není-li však ani v kroku 4.7 formulováno řešení, je nutno projít 5. část ARIZ. Cílem 5. části je využití zkušenosti zkoncentrované v informačním fondu TRIZ. Na vstupu do 5. části je úloha důkladně analyzována a osvětlena. Tím vzrostla pravděpodobnost přímého řešení této úlohy s pomocí informačního fondu TRIZ. Krok 5.1: Prověřit, je-li možno řešit úlohu (ve formulaci IKV-2 a s ohledem na ZLP, přesněných při provedení čtvrté části) pomocí standardů. Poznámka 42 : Návrat ke standardům proběhl již v krocích 4.6 a 4.7. Předtím, než byly provedeny kroky 4.6 a 4.7 bylo hlavní myšlenkou využití stávajících ZLP - podle možnosti bez zavádění nových látek a polí „z vnějšku“. Pokud se však nepodaří vyřešit úlohu pomocí stávajících a derivovaných ZLP, je potřebné zavést nové látky a pole. Většina standardů se týká právě techniky zavádění doplňků. Krok 5.2: Prověřit, je-li možno řešit úlohu (ve formulaci IKV-2, se zohledněním ZLP, zpřesněných při provedení čtvrté části) na základě analogie s vyřešenými, stále ještě nestandardními úlohami, již dříve úspěšně zvládnutými ARIZ. Poznámka 43: Oproti nekonečnému počtu vynálezcovských úloh je celkový počet fyzikálních rozporů, na kterých tyto úlohy «stojí», poměrně malý. Proto je velká část úloh řešitelná analogií s jinými dříve vyřešenými úlohami, které obsahovaly analogický fyzikální rozpor. Vnější znaky úlohy mohu být zcela různé, analogie mezi nimi se objeví až po analýze, až po formulaci FR, na úrovni tohoto FR. Krok 5.3: Prověřit možnost odstranění fyzikálního rozporu pomocí typových transformací (příloha č. 4 "Řešení fyzikálních rozporů“) PRAVIDLO: Vhodná jsou pouze taková řešení, která jsou shodná s IKV anebo jsou mu v praxi velmi blízká.

125

Krok 5.4: Prověřit možnost odstranění fyzikálního rozporu pomocí přílohy č. 5 "Fyzikální jevy a efekty") _____________________________________________________________________________

6. Změna nebo záměna úlohy Jednoduché úlohy lze řešit prostým překonáním FR, např. rozdělením protikladných, rozporných vlastností v prostoru nebo čase. Naproti tomu řešení složitých úloh je obvykle spojeno se změnou smyslu úlohy, tj. s odstraněním původních omezení, podmíněných psychologickou setrvačností, které se až do vyřešení úlohy zdály být zcela samozřejmými. Např. zvýšení rychlosti „ledoborce“ při průjezdu ledovým polem se dosahuje přechodem na „ledo-NE-borec“, tj. na rychlou loď pohybující se ledem. Podobně „věčná barva“ nemusí být vůbec barvou v pravém slova smyslu, ale bublinkami plynu, vznikajícími při elektrolýze. Pro správné pochopení úlohy je nutné úlohu nejprve řešit. Vynálezcovské úlohy nemohou být ihned zadány správně a přesně. Proces řešení úlohy je totiž v podstatě procesem upřesňování zadání úlohy. Krok 6.1: Je-li úloha vyřešena, přejít od fyzikální odpovědi k technické odpovědi: zformulovat způsob a základní schéma zařízení, jehož pomocí bude tento způsob realizován. Krok 6.2: Pokud nebylo nalezeno řešení úlohy, prověřit, není-li formulace v kroku 1.1 spojením několika různých úloh. V takovém případě změnit formulaci 1.1, tzn. odlišit jednotlivé úlohy pro jejich postupné řešení. Obvykle však stačí vyřešit jednu hlavní úlohu. Krok 6.3: Pokud nebylo nalezeno řešení úlohy, je potřeba úlohu změnit, vrátit se do kroku 1.4 a zvolit jiný TR. Krok 6.4: Pokud nebylo nalezeno řešení úlohy, je nutno vrátit se do kroku 1.1 a přeformulovat mini-úlohu tak, aby byla vztažena k nadsystému atd. V případě potřeby - pokud se ani takovou úlohu nepodaří vyřešit - se takový návrat provádí i několikrát, vždy s přechodem k vyššímu nad-systému (nad-nad-systému, metasystému). _____________________________________________________________________________

7. Analýza způsobu odstranění fyzikálního rozporu Hlavním cílem sedmé části ARIZ je prověrka kvalitativní úrovně nalezeného řešení. FR musí být odstraněn téměř ideálně, téměř „bez ničeho“. Je lepší vynaložit dvě až tři hodiny práce na získání jiného, „silnějšího“ řešení, než se potom polovinu života snažit o realizaci slabé myšlenky, slabého řešení. Krok 7.1: Kontrola úrovně nalezeného řešení:

• Prozkoumat zavedené látky a pole! Nebylo možné vyhnout se zavedení nových látek a polí využitím ZLP - stávajících nebo derivovaných?

• Prozkoumat, není-li možné využít samoregulující se látky! • Provést odpovídající korekce v technickém řešení!

Poznámka 44: Samo-regulující se (v podmínkách dané úlohy) látky jsou takové látky, které určitým způsobem mění své fyzikální parametry při změně vnějších podmínek (např. ztrácejí své magnetické vlastnosti při zahřátí na teplotu vyšší než je Curieův bod). Použití samo-regulujících se látek umožňuje měnit stavy systému anebo provádět v něm měření bez dalších přídavných zařízení.

126

Krok 7.2: Předběžné zhodnotit získané řešení. Kontrolní otázky:

• Zaručuje získané řešení splnění hlavního požadavku IKV-1 („Prvek sám...“)? • Jaký fyzikální rozpor byl odstraněn (byl skutečně odstraněn?) získaným řešením? • Obsahuje navrhovaný systém alespoň jeden dobře ovladatelný prvek ? Který to konkrétně

je? Jak se ovládá? • Je získané řešení, navržené pro „jedno-cyklový“ model úlohy, vhodné pro reálné

podmínky s více cykly? Pokud získané řešení neuspokojuje, byť jen jedinou z kontrolních otázek, je nutno vrátit se zpět do kroku 1.1. Krok 7.3: Prověřit podle patentových údajů formální novost získaného řešení. Krok 7.4: Jaké pod-úlohy vzniknou při technickém rozpracování získaného řešení? Zapsat možné pod-úlohy - vynálezcovské, konstruktérské, výpočetní, organizační. _____________________________________________________________________________

8. Aplikace získaného řešení Skutečně dobrá idea nejen řeší konkrétní úlohu, ale poskytuje současně i univerzální klíč k řešení mnoha jiných analogických úloh. Cílem osmé části ARIZ je maximální zužitkování potenciálu nalezené myšlenky. Krok 8.1: Ujasnit, jak musí být změněn nadsystém, jehož částí je vyřešený systém. Krok 8.2: Prozkoumat, je-li možné používat změněný systém nebo nadsystém novým způsobem. Krok 8.3: Využít nalezené řešení pro vyřešení jiných technických úloh:

• Zformulovat a zobecnit nalezený princip řešení. • Prozkoumat možnost přímého využití nalezeného principu při řešení jiných úloh. • Prověřit možnost využití principu opačného než je nalezený princip. • Sestavit morfologickou tabulku, např. typu:

o uspořádání částí / skupenské (strukturní, agregátní) stavy „výrobku“ nebo o využitá pole / skupenské (strukturní) stavy vnějšího prostředí, a prověřit možné

transformace (přestavby) navrženého řešení při změně rozměrů systému nebo při změně rozměrů jeho hlavních částí (operátor číselné osy - rozměry inklinují k nule, rozměry inklinují k nekonečnu).

Poznámka 45: Pokud cílem práce nebylo pouze vyřešení konkrétní dílčí technické úlohy, může se pečlivé provedení a podrobné promyšlení výsledků činnosti 8.3 a) až 8.3 e) stát počátkem vypracování nové teorie, vycházející z využívání nalezeného principu. _____________________________________________________________________________

9. Analýza průběhu řešení Každá úloha, řešená podle metodiky ARIZ, by měla zvýšit tvůrčí potenciál člověka, který ji řešil. K tomu je však potřeba důsledně analyzovat průběh každého řešení a vyhodnotit příčiny všech odchylek a neúspěchů. V tom spočívá základní účel a smysl deváté, závěrečné části ARIZ.

127

Krok 9.1: Porovnat skutečný průběh řešení dané úlohy s teoretickým postupem podle metodiky ARIZ. Pokud jsou zjištěny odchylky, zaznamenat. Krok 9.2: Porovnat nalezené řešení s informačním fondem TRIZ (principy, standardy, fyzikální jevy a efekty). Neexistuje-li doposud v informačním fondu TRIZ takový nebo podobný princip řešení, je nutné nalezený princip zapsat do «zásobníku».

128

129

Použitá a doporu čená literatura [1] Žák, P.: Kreativita a její rozvoj. Computer Press, Brno. 2004 [2] Beneš, P. – Valášek, M: : Metody tvůrčí práce zvyšující tvůrčí potenciál. BEN – technická

literatura, Praha. 2008. [3] Kočí, J.: Od historie technické tvorby ke konstruologii. Prospektrum, Praha. 1994. [4] Votruba, L.: Rozvíjení tvořivosti techniků. Academia, Praha 2000. [5] Eder, W.E. – Hosnedl, S.: Introduction to Design Engineering. Systematic Creativity and

Management. Taylor and Francis, London. 2010. [6] Franková, E.: Kreativita a inovace v organizaci. Grada Publishing, Praha. 2011. [7] Mikuláštík, M.: Tvořivost a inovace v práci manažera. Grada Publishing, Praha. 2010. [8] Vytlačil, M. – Mašín, I.: Dynamické zlepšování procesů. Institut průmyslového

inženýrství, Liberec. 1999. [9] Plamínek, J.: Řešení a rozhodování. Grada Publishing, Praha. 2008. [10] www.mindtools.com [11] Allison, M.: The Problem Buster´s Guide. Gower, Aldershot. 1993 [12] Eversheim, W. (Ed.): Innovation Management for Technical Products. Springer-Verlag,

Berlin. 2009. [13] Buzan, T. – Buzan, B.: Myšlenkové mapy. Computer Press, Brno. 2011. [14] Wilkinson, M.: Tajemství facilitace. Computer Press, Brno. 2011. [15] Higgins, J.M.: 101 Creative Problem Solving Techniques. New Management Publishing

Company, Winter Park. 1994. [16] Gygi, C. – Williams, B. – Gustafson, T.: Six Sigma Workbook for Dummies. Wiley

Publishing, Hobokem, 2006. [17] Bušov, B. – Jirman, P. – Dostál, V.: Tvorba a řešení inovačních zadání (HA + TRIZ).

Indus, Brno. 1996. [18] Altshuller, G.S.: And Sudennly the Inventor Appeared. Technical Innovation Center,

Worcester. 1994. [19] Altshuller, G.S.: Creativity as an Exact Science. Gorgon and Breach, New York. 1988. [20] Orloff, M.A.: Inventive Thinking through TRIZ. A Practical Guide. Springer-Verlag,

Berlin. 2003. [21] Fey, V. – Rivin, E.: Innovation on Demand. New Product Developmen Using TRIZ.

Cambridge University Press, Cambridge 2005.

130

[22] Rantanen, K. – Domb, E.: Simplified TRIZ. Taylor and Francis, London. 2008. [23] Gadd, K.: TRIZ for Engineers. Enabling Inventive Problem Solving. Wiley Publishing,

Chichester, 2011. [24] Jackson, H.K. – Frigon, N.L.: Achieving the Competitive Edge. A Practical Guide to

World Class Competition. John Wiley and Sons, New York. 1996. [25] Ivanov, G.I.: Formuly tvorcestva ili kak naucitsja izobretat, Izdatelstvo „Prosvescenije, Moskva. 1994. [26] Devoino, I. : Improving of technical systems by TRIZ approaches. Minsk. 1996. [27] Salamatov, Y. – TRIZ: The Right Solution at the Right Time. Insytec B.V., Twente.1999. [28] Mann, D. : Hands-on Systematic Innovation for Technology and Engineering. CREAX

Press, Ieper. 2002. [29] Cameron, G. : TRIZCS. CreateSpace, New York. 2010. [30] Jirman P.: Rozpory v rozvoji sklářských strojů“. In: Sborník XII. mezinárodní konference sklářské stroje, TU Liberec. 2006.

[31] semestrální studentské projekty v předmětech „Inovační inženýrství“ a „Metody tvůrčí práce“ (TU Liberec)

[32] www.triz-journal.com [33] software : TechOptimizer 3.5 – Invention Machine Corp.

[34] software : Goldfire Goldfire InnovatorTM- - Invention Machine Corp.

[35] Masin, I. – Jirman, P.: Systematic creativity techniques for continuous process improvement. In: TRIZ Future 2011, Dublin. 2011.

131

132

Mašín Ivan – Jirman Pavel

Metody systematické kreativity

Vydala Technická univerzita v Liberci, Studentská 2, 461 17 Liberec v roce 2012.

Vydání první. Tisk ReproArt Liberec s.r.o.

ISBN

Date post:	31-Aug-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	5 times
Download:	0 times

Metody systematické kreativity -...

Documents