Function Oriented Search (FOS), czyli jak łuskać ziarna

Co zrobić, gdy w naszym nowym projekcie mamy mały budżet, mało czasu i wysokie wymagania co do innowacyjności? Brzmi to jak sprzeczne wymagania? To bardzo dobrze! Ze sprzecznościami poradzi sobie TRIZ.


Dziś chciałbym opisać jedno z narzędzi TRIZ, które idealnie pasuje do przedstawionej powyżej sytuacji. W normalnych warunkach, gdy mamy dość czasu na samodzielne dochodzenie do rozwiązania, przyjmujemy na siebie ryzyko błędów i nanoszenia kolejnych poprawek. Czyż nie byłoby efektywniej, pominąć fazę dochodzenia do rozwiązania, testów i poprawek, a skupić się tylko na tym, co już jest sprawdzone i działa? W wersji z FOS identyfikujemy nasz kluczowy problem i od razu szukamy w sprytny sposób analogii u najlepszych. W ten sposób zmniejszamy prawdopodobieństwo porażek.


Pamiętam jedną z rozmów z inżynierem, który przekonywał mnie, że jego problem jest wyjątkowy i jest niemożliwe znalezienie dobrego rozwiązania. Bez zastanowienia powiedziałem: ,,To świetnie się składa, bo ja właśnie jestem kolekcjonerem takich beznadziejnych przypadków. Wiesz ile już ich uzbierałem? Zero!”. Po chwili namysłu, stwierdziłem coś w tym musi być! Wszak TRIZ powstał na podstawie analizy tysięcy patentów i podobne problemy w takiej czy innej formie były rozwiązywane w tej, lub innej branży. Wyzwaniem pozostaje tylko dotarcie do rozwiązania.


Atszuller odkrywając prawidłowości w rozwiazywaniu problemów w różnych dziedzinach dał nam nieprawdopodobnie przydatne narzędzie. Zamiast wymyślać coś od zera – spróbujmy znaleźć rozwiązanie gdzie indziej, a następnie je tylko zmodyfikować. W pierwszym odruchu możemy czuć niepokój. Jak to możliwe? Przecież inna branża to inna specyfika, inne problemy. Mój projekt jest całkowicie różny, a poza tym większość rozwiązań jest pewnie opatentowana. Okazuje się, że jest to tylko nasze myślenie życzeniowe. W technice, prędzej czy później podczas opisywania zasad działania dochodzimy do czystej nauki. Ta zaś, z definicji jest na Ziemi jednakowa dla wszystkich. (Np. siła grawitacji, prawa sprężystości, tarcie). To, co wyróżnia daną dziedzinę to tylko zakres i sposób jej wykorzystania. Z tarciem mamy do czynienia zarówno w samochodzie, rolnictwie, górnictwie czy przemyśle chemicznym. Dlaczego więc nie zastanowić się nad zapożyczeniem czegoś, co już jest, już działa, do naszej branży?


Jak zatem szukać rozwiązań? Okazuje się, że do tego celu mamy cały wachlarz wyszukanych narzędzi TRIZ, a wśród nich FOS. Rozwijając angielski skrót „Function Oriented Search” można przetłumaczyć na język polski, jako „poszukiwanie ukierunkowane na funkcję”. To narzędzie jest integralną częścią TRIZ i pozwala na odnajdywanie powiązań w z pozoru odmiennych branżach.  Jak to działa? Prześledźmy to na przykładzie.


Naszym problemem będzie łuskanie ziaren słonecznika. Przy typowym podejściu w zupełności wystarczą nam zęby i ręce. Nie jest to idealne rozwiązanie, ale działa i nic nie kosztuje. Problem pojawia się, gdy mamy wyłuskać słonecznik dla kogoś innego i to w dużej ilości. To, co dla nas było wystarczające już takie nie musi być dla kogoś innego (sprawy higieny), czy też nasza wydajność jest ograniczona. Już na pierwszy rzut oka widać, że problem nie będzie łatwy. Gdy powtórzymy nasze czynności zachowując to samo podejście, co rozgryzanie i mozolne rozdzielanie wnętrza okaże się, że potrzeba nam olbrzymiej instalacji, dużej precyzji i znacznych nakładów finansowych. A zatem spróbujmy czegoś innego. Zaczerpnięcia inspiracji z innych branż.


Algorytm FOS obejmuje kilka kroków:

KROK 1 – Wykonanie analizy funkcji.

Analizując nasz System Techniczny mamy tu kilka zagadnień związanych z:

1)      Kruszeniem łupiny (Pożądany efekt).

2)      Zgniataniem ziarna przy kruszeniu łupiny (Szkodliwy efekt).

3)      Rozdzielenie łupiny (Pożądany efekt).

4)      Wyjęcie ziarna (Pożądany efekt).


KROK 2 – Sformułowanie Idealnego Wyniku Końcowego (IWK) – w bardzo ogólny sposób


Idealne rozwiązanie to takie, które powoduje otworzenie struktury bez niszczenia zawartości.


KROK 3 – Zgromadzenie przykładów z różnych dziedzin życia, dla których ten problem jest kluczowy


Na podstawie mojego doświadczenia zwykle wybieram minimum pięć obszarów: przyrodę, medycynę, wojsko, przemysł lotniczy (kosmiczny), zabawki oraz każdy inny, dla którego rozważany problem to kwestia być albo nie być.

Dlaczego przyroda? Matka natura miała wystarczająco dużo czasu, aby przetestować wiele rozwiązań i jeżeli coś widzimy do dzisiaj – oznacza, że to działa. Organizmy żywe na własnej skórze mogły zbadać skuteczność innowacji i albo przeżyły, albo nie. Druga istotna wiadomość, nie ma tu problemu z patentami! Niedźwiedź polarny nigdy nie opatentował swojego futra, a delfin struktury swej skóry.


Dlaczego medycyna, wojsko, przemysł kosmiczny? Trudno sobie wyobrazić bardziej ekstremalne dziedziny życia. Tam gdzie mamy do czynienia z sytuacją życia lub śmierci – tam rozwiązania są analizowane na dziesiątki sposobów. Ktoś, kto poświęcił swój czas i pieniądze, prawdopodobnie ma dopracowane i przetestowane rozwiązania najlepsze z najlepszych. Problem może leżeć w ochronie prawnej, ale i tak warto poszukać tam inspiracji. Kolejnym utrudnieniem może być wysoki koszt.


Dlaczego zabawki? Z bardzo prostego powodu – nie mogą być drogie. Konkurencja na rynku jest ogromna, a mnogość i różnorodność konstrukcji może przyprawić o zawrót głowy.


Przyroda:

Jajko kurze. Znalazłem takie powiedzenie:, „Jeżeli skorupka jajka pęka od siły z zewnątrz, życie umiera. Jeżeli skorupka jajka pęka od siły z wewnątrz, życie się zaczyna. Wielkie rzeczy zawsze zaczynają się od środka.” – Jim Kwik

źródło: Wikimedia Commons


Medycyna:

Kapsułki z tranem. Osłona rozpuszcza się w żołądku uwalniając tam zawartość.

Wojsko, Przemysł lotniczy:

Katapulta w kabinie pilota.

Zabawki:

Kinder niespodzianka

KROK 4 – Analiza rozwiązań i wyciągnięcie wniosków


Podczas trwania kroku 3, przez krótki czas nasze spojrzenie na problem odrywa się od „tu i teraz” do innych branż. Oczywiście, rozwiązania dotyczą różnych obiektów, rozwiązują znacząco odmienne problemy, ale polecam w każdym przypadku zejść do poziomu fizyki i w ten sposób zrozumieć istotę rozwiązania.

Jajo kurze – Mechaniczne uderzenia od wewnątrz powodują pęknięcia kruchej struktury.

Kapsułki z tranem – Naturalnie występujące w żołądku kwasy rozpuszczają powłokę ochronną od zewnątrz, powodując wydostanie się zawartości.

Mechanizm katapulty w myśliwcu – Energia sprężonych gazów wyrzuca na zewnątrz zawartość w bardzo krótkim czasie. Z zewnątrz duża wytrzymałość, łatwo otworzyć od środka.

Kinder niespodzianka – wiele warstw chroni zawartość przed uszkodzeniem. Finalną zabawkę wydostaje się przez ściśnięcie elastycznego pojemnika.


Wnioski:


Dla naszego idealnego rozwiązania, po przeprowadzeniu analizy innych dziedzin udało się znaleźć kilka punktów zaczepienia:

– Aby nie uszkodzić zawartości, lepiej jest użyć siły od wewnątrz.

– Kluczowym parametrem wydaje się być czas. Im krótszy czas działania siły tym lepiej.

– Energia sprężonych gazów może być dobrą alternatywą dla mechanicznego niszczenia struktury.


KROK 5 – Analiza zasobów

Podczas wykonywania analizy funkcyjnej rzuca się w oczy występowanie powietrza pomiędzy łupiną i ziarnem. Co ciekawe we wnioskach mamy również punkt, w którym zaleca się użycie energii sprężonych gazów, jako narzędzia do niszczenia struktury ( u nas łupiny). Pytanie pozostaje jak?


KROK 6 – Generowanie pomysłów

Z powyższych wywodów pojawiają się dwa możliwe kierunki rozwiązań uwzględniające użycie ciśnienia powietrza do rozłupywania ziaren słonecznika.

Pierwsza możliwość to zamknięcie partii ziaren w zbiorniku i stopniowe zwiększanie ciśnienia. Porowata struktura będzie starała się wyrównać ciśnienie na zewnątrz i wewnątrz łupiny. Następnie gwałtowne zredukowanie ciśnienia do atmosferycznego spowoduje wystąpienie sił rozrywających i uwolnienie ziaren.

Drugie rozwiązanie to umieszczenie ziaren w szczelnej komorze z ruchomym tłokiem. Zmiana położenia ruchomej części będzie powodowała zmiany ciśnienia. Następnie mechanizm pękania łupin będzie ten sam.

Podsumowanie

Poszukiwanie ukierunkowane na funkcję daje nam możliwość opracowania wysoce innowacyjnych projektów, w oparciu o najlepsze rozwiązania z wiodących dziedzin przemysłu. Sam proces poszukiwań posiada bardzo prosty algorytm, na który składa się:

  • Wykonanie analizy funkcji.
  • Sformułowanie Idealnego Wyniku Końcowego (IWK) – w bardzo ogólny sposób.
  • Zgromadzenie przykładów z różnych dziedzin życia, dla których ten problem jest kluczowy.
  • Analiza rozwiązań i wyciągnięcie wniosków.
  • Analiza zasobów.
  • Generowanie pomysłów.

Biegłość w posługiwaniu się tym narzędziem wymaga praktyki i podstawowej znajomości metodyki TRIZ, ale w porównaniu do innych narzędzi znacząco skraca czas opracowania nowego produktu.


Jerzy Obojski

optymalizacja konstrukcji

przykład optymalizacji mocowania

Leave review
Udana optymalizacja u Chińskiego producenta automotive. Uzywając Desing For...
Czytaj dalej
Stave Falls case study

Stave Falls case study

Leave review
Zainspiruj się przypadkiem elektrowni w Stave Falls - kreatywne rozwiązania...
Czytaj dalej
redukcja kosztów produkcji poprzez uproszczenie konstrukcji wyrobu

redukcja kosztów produkcji przy wyższej jakości

Leave review
zapis osiemnastominutowego webinarium z Michałem Hałasem na temat: Optymali...
Czytaj dalej
Bajka o 2 silosach

Bajka o dwóch silosach

Leave review
Dwóch szefów okopało się w swoich silosach. Okazało się jednak, że jest spo...
Czytaj dalej
Rusztowanie myslowe w burzy mózgów

Rusztowanie myślowe i burza mózgów

Leave review
Prawdziwie profesjonalna burza mózgów wymaga otwarcia na pomysły inteligent...
Czytaj dalej