تجزیه و تحلیل شیء – اثر

ساده ترین مدل شیئ - اثر دارای سه جزء زیر است:

يك شييء (S1) : بيانگر يك جسم است كه بايد به يك طريقي تغيير و يا

تحت تاثير قرار گيرد

يك ابزار(S2) : بيانگر يك وسيله است كه (S1) را تحت تاثير قرار مي دهد

انرژي(F) : بيانگر اثر بين (S1) و (S2)

مثال 1: شكاندن سنك با چكش

S1 -  سنگ (شييء)

S2  - چكش (ابزار)

F -  شكاندن ( اثر مكانيكي)

مثال 2: تميز كردن فرش با جارو برقي

S1 -  فرش (شييء)

S2  - جارو برقي (ابزار)

F -  تميز كردن ( اثر مكانيكي)

مثال 3: رنگ كردن ديوار توسط يك شخص

S1 -  ديوار (شييء)

S2  - شخص (ابزار)

F – رنگ  كردن ( اثر شيميايي)

تجزیه و تحلیل شیء- اثر نخستین بار برای تشریح مسائل به کار گرفته شد. این ابزار به خصوص برای مواقعی که مسئله به خوبی تدوین و فرموله شده باشد – مثل مسایلی که توسط روش فرموله بندی مئله توسعه یافته اند- کاربرد دارد. اشخاصی که کار با TRIZ را آغاز می کنند، مدل ها را ابزار مناسبی برای ارائه و مطالعه ی " راه حل های استاندار"(Standard Solutions) می یابند.همچنین این ابزار تحلیلی به دانش فنی گسترده تری (اطلاعاتی در مورد نحوه ی عملکرد اثرات فیزیکی) نسبت به دیگر ابزارهای TRIZ نیاز دارد.

این ابزار تحلیلی برای تمرکز بر موضوعی مشخص به کار می رود. باید در نظر داشت که تجزیه و تحلیل شیء – اثر همان طور که برای تجزیه و تحلیل سطوح سازنده ی یک شیء به کار می رود، برای تجزیه و تحلیل یک سیستم نیز مورد استفاده قرار می گیر. در حقیقت کاربرد آن در ارتباطات بین دو شیء متجلی می گردد. همچنین در سیستم های پیچیده می توان برای تمامی زیر سیستم ها یک مدل شیء – اثر تعریف کرد. برای یک سیستم فنی در حال کار، دو شیء-اثر تعریف کرد. برای یک سیستم فنی در حال کار، دو شیء و یک اثر لازم و کافی امی باشند. همان گونه که در ریاضیات سه گوشه ساده ترین شکل هندسی است، در عرصه فن آوری هم سه گوشه ای از دو شیء و یک اثر، ساده ترین سیستم ممکن را می سازد.

در تجزیه و تحلیل شیء-اثر چهار مدل اصلی وجود دارد:

1-      سیستم کامل اثربخش

2-      سیستم ناقص(به تکامل یا یک سیستم جدید نیاز دارد.)

3-      سیستم کامل بی اثر (برای ایجاد اثر مطلوب به بهبود نیاز دارد.)

4-      سیستم کامل زیان بار ( به حذف اثر منفی نیاز دارد.)

اگر در سیستم موجود مشکلی وجود دارد و یکی از سه جزء سیستم حذف شده باشد، روش تجزیه و تحلیل شیء-اثر محلی را که مدل در آنجا به تکامل نیاز دارد، نشان می دهد. همچنین، راهنمایی هایی را برای تفکر ابتکاری ارائه می دهد.

اگر مسئله ای ابتکاری وجود دارد و سیستم هر سه جزء اصلی را دارا می باشد، روش تجزیه و تحلیل شیء- اثر می تواند برای اصلاح سیستم و به منظور عملکرد بهتر آن، روش هایی را پیشنهاد دهد. این کار مخصوصاً هنگامی که تغییرات اساسی در طراحی امکان پذیر است، موثر می باشد. بر اساس تقکرِ قیلسیِ TRIZ یک سیستم فنی سه جانبه باید مجموعه ی قوانین مخصوص به خود و در محدوده ی هندسه ی حل مسئله را دارا باشد. این قوانین اساسی و مجموعه ی قوانین اساسی و مجموعه ی 76 راه حل استاندارد، ما را قادر می سازند که بتوانیم برای تجزیه و تحلیل شیء-اثر ساختارهای ساده را سریعتر مدل سازی کنیم.

ساختن یک مدل

اثر- که معمولاً در قالب یکی از انواع انرژی ظاهر می شود- برای تضمین نتیجه ای خاص نیرو، انرژی یا عکس العمل ایجاد می کند. واژه ی "اثر" در مفهومی وسیع مورد استفاده قرار می گیرد که اثرات فیزیکی چون الکترومغناطیس، گرانش، واکنش هسته ای قوی و هسته ای ضعیف یا اثراتی دیگر مانند گرمایی، شیمیایی، مکانیکی، شنوایی، نورانی و ... را شامل می شود.

شیء می تواند سیستمی کامل، یک زیر سیستم و یا جسمی تنها و مستقل باشد. همچنین می تواند در قالب ابزار و یا موادی متفاوت دسته بندی شود. یک مدل کامل مجمعه ای است از دو شیء و یک اثر. مسئله ی ابتکاری برای نشان دادن ارتباطات بین دو شیء و یک اثر، مدل سازی می شود. سیستم های پیچیده می توانند توسط مدل های شیء-اثرچندگانه و متصل به هم مدل سازی شوند.

برای ساختن یک مدل شیء- اثر باید چهار مرحله ی زیر را طی کرد.

1.شناسایی اجزاء

اثر یا بر هر دو شیء اعمال می شود یا در درون دوم (S2) و به عنوان یک سیستم می باشد.

2. ساختن مدل

پس از انجام کامل این دو مرحله، کمی درنگ کنید تا کمال و اثربخشی سیستم را ارزیابی کنید. اگر بعضی اجزاء کم یا ناقص بودند، برای شناسایی آنها تلاش کنید.

3.توجه به 76 راه حل استاندارد به منظور دستیابی به راه حل های مطلوب

4- ایجاد و توسعه ی یک مفهوم جدیدی برای پشتیبانی از راه حل های مناسب

با انجام مرحله های 3و 4، فعالیت مزبور به سوی دیگر ابزارهای مبتنی بر دانش تغییر مسیر می دهد.

نمودار شکل 2 نحوه ی به کارگیری این ابزار TRIZ برای حل مسئله را نشان می دهد. در این نمودار می توان تناوبی ثابت را بین ابزار تحلیلی و ابزارِ مبتنی بر دانش مشاهده کرد. در مرحله های 1 و 2، تا قسمت تکمیل مدل، یک فرایند چرخه ای دیده می شود. راه حل های استاندارد در قدم 3 باعث ایجاد پیشرفت هایی در تفکر می شوند. ساختارهای جایگزین برای سیستم تکمیل شده، مورد بررسی قرار می گیرند. با استفاده از ابزارهای مبتنی بر دانش، جایگزین هایی برای اجزای اصلی تشکیل دهنده ی هر ساختار بررسی می شوند.

روش تجزیه و تحلیل شیء-اثر نخستین بار در حدود سال های 1974-1977 ابداع شد. در مورد این چهار مدل ارائه شده است. هر چرخه ی بهبود باعث افزایش تعداد مدل ها و گزینه های در دسترس می شود. در حال حاضر، 76 راه حل استاندارد وجود دارد که همه ی این راه حل ها، بهبود یافته و اصلاح شده ی راه حل های اصلی هستند.

اصطلاحات مدل

شناسایی شیئ ها  ( S1 و (S2 به کاربرد آنها بستگی دارد. شیء می تواند ماده، ابزار، قطعه، شخص و یا یک محیط باشد. S1 دریافت کننده ی عملکرد سیستم می باشد. S2  وسیله ای است که با استفاده از بعضی منابع انرژی بر S1تاثیر گذار است.

منبع انرژی یا اثر (F) که بر شیء موثر است، معمولاً یکی از انواع زیر است:

-          مکانیکی : (Me)

-          گرمایی : (Th)

-          شیمیایی : (Ch)

-          الکترونیکی : (E)

-          مغناطیسی : (M)

-          گرانشی : (G)

  حروف مخفف مرتبط با اثر بکار گرفته شده، در مدل شیء- اثر سیستم های متفاوت مورد استفاده قرار می گیرند. ارتباطات بین اجزاء مدل شیء- اثر، با پنج نوع خط رابط مختلف نشان داده می شود. این خطوط در شکل 3 مشخص شده اند.

در سیستم شکل 4 یک چکش هیدرولیکی وجود دارد که می تواند با استفاده از قدرت ضربه ی هوای فشرده حرکت کند. همچنین یک تکه سنگ نیز وجود دارد. اگر فشار هوا حذف شود و یا چکش با سنگ تماس نداشته باشد، هیچ اتفاقی نخواهد افتاد.

تجزیه و تحلیل

چهار مرحله ی مدل سازی را برای چهار مدل اصلی به کار ببرید.

1.     شناسایی اجزاء

وظیفه ی این سیستم شکستن تکه سنگ است.

کارکرد = شکستن سنگ

سنگ = S1

چکش = S2 ( یا ابزار)

2.     ساختن مدل

سیستم ناقص

اگر در سیستم فقط یک سنگ موجود باشد، نخواهد شکست و در نتیجه مدل ناقص خواهد بود. همچنین اگر در مدل فقط یک سنگ و یک چکش موجود باشد، باز مدل هم مدل ناقص خواهد بود. همچنین اگر در مدل فقط یک سنگ و یک چکش موجود باشد، باز هم مدل ناقص خواهد بود.به همین ترتیب اگر در مدل فقط مقداری " اثر" ( گذانش) و یک تکه سنگ موجود باشد، مانند دو حالت قبل مدل ناقص است.

در این مدل های ناقص نتیجه ی مطلوب اتفاق نمی افتد. با تکمیل سیستم، کارکرد سودمندامکان پذیر می شود. چکش بادی یک سیستم کامل است که در آن با استفاده از یک چکش، بر تکه سنگ نیروی ضربه ای مکانیکی وارد می شود. مدل ناقص با اعمال اثر مکانیکی (FMe)  از طریق چکش (S2) بر تکه سنگ (S1)، کامل می شود. در این مرحله عملکرد سیستم مورد بررسی قرار نمی گیرد.

به محض آن که سیستم کامل تعریف شد، می توان عملکر آن را تجزیه و تحلیل کرد عملکرد ارزیابی نشده، با یک خط ساده ی خاکستری نشان داده شده است. ارزیابی عملکرد یک سیستم کامل، سه نتیجه ی ممکن خواهد داشت.

1.      سیستم کامل و اثر بخش باشد.

اگر سیستم نتیجه مطلوب را فراهم کند، تجزیه و تحلیل کامل است.

اگر سیستم نتیجه مطلوب را فراهم کند، خطمرتبط بین (S2)  و (S1) یک پیکان پر رنگ خواهد بود.

2.      یک نتیجه ی زیان بار اتفاق بیفتد.

76 راه حل استاندارد را بررسی کنید.

3.      نتایج بی اثر باشند.

     76 راه حل استاندارد را بررسی کنید.

3- توجهیه 76 راه حل استاندارد به منظور دستیابی به راه حل های مطلوب

بسته به کاربرد، ممکن است با جایگزینی S3 با S2 و یا استفاده از یک اثر دیگر، بتوان سیستم جدیدی ایجاد کرد. مثلاً در مثال قبل، S2 می تواند یک گیره ی آهنگری باشد ولی نیروی مکانیکی توسط یک انسان ایجاد شود. سیستم های کامل زیان بار در زیر مجموعه ی 1-2 از 76 راه حل استاندارد تشریح شده اند.

4-   ایجاد و توسعه ی یک مفهوم جدید برای پشتیبانی از راه حل های مناسب

تغییرات ساختاری که در مرحله ی 3 شناخته شدند، ما را در جستجوی وسیله ای برای پشتیبانی از تغییر هدایت می کنند. به دلیل آن که تغییرات ایجاد شده فقط بر مبنای شکل اصلی مسئله هستند، راهنمایی های برای جستجوی راه حل های طراحی ارائه شده است. هر چند که ممکن است بعضی از این راهنمایی ها مفید نباشند، ولی باید توجه داشت که کارکرد اصلی مدل، خلق مفاهیم کلی است. وظیفه ی چالش بر انگیز، تهیه جزئیات بیشتر برای مفهوم کلی می باشد. دیگر ابزارهای TRIZ نیز می توانند در پشتیبانی از این جستجو مورد استفاده قرار بگیرند. جستجوی منابع درون سیستم، کم هزینه ترین شروع خواهد بود.

سیستم کامل زیان بار

برای بهره گیری از راه حل های استاندارد می توان از دو روش معرفی یک شیء یا اثز دیگر استفاده کرد. این شناخت از بررسی اشیاء یا اثرهای مختلف به دست می آید.

در مثال قبل پرتاب تکه های سنگ، یک نتیجه ی زیان بار است. برای حذف این نتیجه می توان از یک سرپوش فلزی یا شیکه ی سیمی که سنگ را می پوشاند، به عنوان شیء اضافه شده، استفاده کرد. باید هنگام افزودن یک اثر به سیستم، تمام اثرهای در دسترس را مد نظر قرار داد. برای مثال اگر تکه سنگ مقداری رطوبت داشته باشد، می توان از یخ زدن (FTh) به عنوان یک اثر دیگر استفاده کرد، زیرا یخ زدن رطوبت باعث انبساط آن شده، در سنگ ترک هایی ایجاد می کند. اگر در این مثال گذشت زمان عامل مهمی نباشد و زمستان منطقه نیز بسیار سرد باشد، می تواند برای اضافه نشدن هزینه، پروژه را تا زمستان به تاخیر انداخت. به تدریج که ترک ها گسترش یافتند و تکه های سنگ از هم جدا شدند، می توان با استفاده از چکش، سنگ را خرد کرد. در این حالت می توان گفت که یک " اثر عالی" (Super effect) به دست آمده، زیرا مقدار مکانیکی کمتری برای ایجاد کارکرد مطلوب استفاده شده است.

3- توجهیه 76 راه حل استاندارد به منظور دستیابی به راه حل های مطلوب

بسته به کاربرد ممکن است با جایگزینی S2 با S3 و یا استفاده از یک "اثر" دیگر بتوان سیستم جدیدی ایجاد کرد. سیستم های کامل بی اثر در زیر گروه های 1-1 از مجموعه 76 راه حل استاندارد،گنجانده شده اند.

3- توجهیه 76 راه حل استاندارد به منظور دستیابی به راه حل های مطلوب

بسته به کاربرد ممکن است با جایگزینی S3 با S2 و یا استفاده از یک "اثر" دیگر بتوان سیستم جدیدی ایجاد کرد. مثال این مورد یک گیره ی آهنگری است. در این مثال هنوز هم از نیروی مکانیکی استفاده می شود ولی ایجاد کننده ی این نیرو، انسان می باشد.

سیستم های کامل بی اثر در زیر گروه های 1-1 و 1-1-2 از مجموعه 76 راه حل استاندارد،گنجانده شده اند.

4-      ایجاد و توسعه ی یک مفهوم جدید برای پشتیبانی از راه حل های مناسب

ممکن است سیستم شکستن سنگ، یک سیستم کامل ولی بی اثر باشد.

به عبارتی،کارایی یا اثربخشی آن مطلوب نباشد. در این حالت می توان شیء 

عوض کرد؛ یعنی به جای چکش با سر اصلی، از یک چکش با سر سنگ شکن

استفاده کرد.

در این مثال، یک روش برای تغییر شیء و اثر این است که از یک اثر گرمایی

آتشین که منبع آن گازی می باشد - (FTh) و مقداری آب (S3) برای تولید بخار آب

استفاده کنیم.

در این وضعیت تغییر سریع دما ممکن است موجب شکستن سنگ می شود.

همچنین اثر اضافه شده برای شکننده کردن سنگ (S1) می تواند شیمیایی

(FCh)  باشد.

برای اضافه کردن یک شیء و یک اثر دیگر می توان قلم (S3) را بین چکش و سنگ قرار داد. اکنون دو سیستم با سه جزء وجود دارد. فشار هوا (FMe1) بر چکش (S2)  عمل می کند و انرژی به قلم (S3)   منتقل می شود. به این ترتیب چکش، انرژی (FMe2) را برای قلم (S3)  فراهم می کند و قلم نیز انرژی را به سنگ (S1) منتقل می کند.