כרטיסיות השראה לפתרון בעיות

הפרדה לפי תנאי פעולה

כל הזכויות שמורות לעמוס רדליך

מהי סתירה?

כאשר שני תהליכים המשרתים מטרות סותרות, או פועלים תחת תנאים סותרים, חייבים לפעול יחד באותה מערכת נוצרת סתירה. לא תמיד קל לאתר סתירות ולמצוא להן פתרון יצירתי.
לדוגמה: מצלמת מעקב צריכה לצלם כל הזמן, אבל ברוב הזמן לא מתרחש כלום ולכן זה בזבוז. הפתרון; המצלמה מתחילה לצלם רק כאשר היא מזהה תנועה באזור הצילום.

כדי לפתור סתירה יש למצוא במערכת תנאי או מצב כלשהו, על פיו אפשר לפצל את המערכת לשני מצבים, ולתכנן כך שכל פעולה תתבצע באחד ממצבי המערכת בלי להפריע לפעולה הסותרת. 

אסטרטגיה

כרטיסיות ההפרדה לפי תנאי פעולה הן מקור השראה המסייע למצוא תנאי פעולה המאפשרים להפריד בין הפונקציות הסותרות כך שלא יפריעו האחד לשני. לדוגמה: הוספת שדה חיצוני המסייע לשנות את תנאי הבעיה או שימוש בתכונות אופטיות כדי להפריד בין פעולות סותרות.

על אף שהדוגמאות לקוחות מעולמות תוכן שונים, נסו למצוא הקבלות בינן לבין הבעיה הנחקרת.

חשוב לציין כי הרעיונות היצירתיים ביותר מתקבלים על ידי התאמת פתרונות מעולמות תוכן זרים לעולם התוכן המייצג את הבעיה הנחקרת.

כשעולה רעיון או פתרון, יש לרשום אותו במחברת בקיצור נמרץ ולהמשיך הלאה. מחקרים מראים שחשיבה ביקורתית מפריעה לחשיבה יצירתית. לכן לא רצוי להתעכב על הרעיון כדי לבחון אותו.

יצירת תנאי עבודה מיוחדים​

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

לפעמים צריך לגרום למערכת להתרומם, להיות קלה ומהירה יותר על ידי הפחתת משקלה בסביבה בה היא פועלת.

מצא בסביבת המערכת או במערכת עצמה, משאב או תכונה שאפשר לנצלו לגרום למערכת להיות מהירה, קלה, זריזה, יעילה וכדומה (למשל טמפרטורה, מהירות, כבידה, צבע , מוטיבציה, התלהבות וכדומה).

מעופו של כדור הגולף.

עיצובו של כדור הגולף מוכר ביותר בגלל הגומות המאפיינות אותו. ניתוח אווירודינמי מראה כי בגומות הקטנות שסביב הכדור מתפתחות מערבולות אוויר המאיצות את זרימת האוויר מעל הכדור, ומאטות את זרימת האוויר תחתיו. תופעה זו מייצרת כוח עילוי

על פני הכדור, ותת לחץ לפני הכדור. כתוצאה מכך פוחת הגרר במהלך מעופו של הכדור, וטווח מעופו עולה ב-20% ביחס לכדור חלק בעל תכונות דומות.

1

יצירת תנאי עבודה מיוחדים​

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

לפעמים צריך לגרום למערכת להתרומם, להיות קלה ומהירה יותר על ידי הפחתת משקלה בסביבה בה היא פועלת.

מצא בסביבת המערכת או במערכת עצמה, משאב או תכונה שאפשר לנצלו לגרום למערכת להיות מהירה, קלה, זריזה, יעילה וכדומה (למשל טמפרטורה, מהירות, כבידה, צבע , מוטיבציה, התלהבות וכדומה).

ספינת סנפירית

סנפירית או Hydrofoil היא ספינה המנצלת את עקרון העילוי. במהירות גבוהה, הסנפירים המותקנים בתחתית הספינה יוצרים כוח עילוי המעלה את הספינה על פני המים. בכך מתאפשרת הגברת המהירות תוך חיסכון באנרגיה. במכוניות מרץ הבעיה הפוכה. רוצים להצמיד את המכונית לכביש. כדי לעשות זאת משתמשים בכנפונים המייצרים עילוי שלילי.

2

יצירת תנאי עבודה מיוחדים​

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

כדי להצליח במשימה מורכבת צריך לפעמים לבצעה בשלבים. 

מצא בסביבת המערכת או במערכת עצמה, משאב או תכונה שאפשר לנצלם כדי לגרום למשימה "לדלג" על פני מכשולים ולהגיע ליעד במהירות. 

פיצוץ סכר בעזרת פצצת חבית

כיצד מטילים פצצה ממטוס כך שתפגע בסכר בדיוק בעומק הנדרש כדי לפוצץ אותו? במלחמת העולם השנייה הבריטים פיתחו פצצה שעשתה בדיוק את זה. הפצצה, בצורת חבית בקוטר של מטר אחד, הושלכה ממטוס תוך יצירת ספין ראשוני של כ-500 סיבובים לדקה. כאשר הפצצה פגעה בפני המים, היא דילגה על פניהם עד שפגעה בסכר ושקעה. מנגנון פיצוץ מבוקר פוצץ אותה כאשר הגיעה לעומק של כ-10 מטר מתחת לפני המים.

הטכניקה מזכירה תחרות של הקפצת אבן על פני המים.

3

יצירת תנאי עבודה מיוחדים​

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

לפעמים כדי לפתור בעיה צריך לאתר תנאים מיוחדים שהפעלתם גורמת לבעיה להפתר מעצמה או שפתרונה נראה פשוט לביצוע.
חפש תכונה כלשהי (במערכת או בסביבתה) שאפשר לנצלם כדי לשנות את תכונות המערכת (למשל טמפרטורה, מהירות, כבידה, צבע וכדומה).

ייבוש חלקי אלקטרוניקה

כאשר רכיבים אלקטרוניים לחים עוברים תהליך הלחמה הם עוברים שוק הטרמי שעלול לגרום לנזק (התפוצצות הרכיב כתוצאה מהתפוצצות בועות לחות שחדרו אל תוך הרכיב).

כדי לפתור זאת, מייבשים את הרכיבים לפני תהליך ההלחמה. הבעיה היא שייבוש בטמפרטורה גבוהה גורם נזק לרכיב, וייבוש בטמפרטורה נמוכה אורך זמן רב. הפתרון הוא לייבש את הרכיב בתא וואקום שבו טמפרטורת האידוי היא נמוכה. בצורה כזו משיגים ייבוש מוחלט בטמפרטורה שאינה גורמת נזק לרכיב (בערך 40-50 מעלות צלסיוס) ובזמן קצר יותר.

4

יצירת תנאי עבודה מיוחדים​

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

לפעמים המרחק קובע. אומרים "טוב שכן קרוב מאח רחוק". דברים נראים אחרת מרחוק. לעיתים הרבה יותר פשוטים וקלים לפתרון.

חפש תכונה כלשהי (במערכת או בסביבתה) שאפשר לנצלם כדי להרחיק את מקור הבעיה או להפחית את עוצמת השפעתו המזיקה. 

שמור מרחק!

גנרטור המסוגל לפתח 72,000 אמפר ב-3000 וולט למשך זמן קצר של מאיות השנייה משמש כדי ללמוד תכונות של חומרים.
אולם כאשר הגנרטור מופעל הוא יוצר רעידות המשבשות את פעולת מכשירי המדידה, וגורמות לעיוות התוצאות. ניסיון לשכך את הרעידות בעזרת בולמי זעזועים אינו יעיל.

כדי להקטין את השפעת הרעידות, הגנרטור הוצב בקצה אחד של האולם וחובר למכשירי מדידה שהוצבו בקצה השני של האולם. כיוון שהזרם החשמלי מתפשט במהירות האור, בעוד הצליל והרעידות נעות לאט יותר, המדידות הושלמו לפני שגל ההלם פגע במכשירים.

5

יצירת השפעה שונה

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

ידוע ששינוי נקודת המבט יכול לגרום לראיה חדשה ורעננה של הבעיה. מצא דרך להאיר את הבעיה באופן כזה שיביא לחשיפתה, הצפתה, סילוקה מסדר היום וכדומה.  (לדוגמה הצבעה על תכונת אופי, שימוש בתאורה שונה כדי להדגיש, מיקוד תשומת הלב למקום אחר וכדומה)

סימון תאי סרטן

השמדת תאי סרטן בקרינה, פוגעת גם בתאים בריאים. לצמצום הנזק המשני, צובעים תחילה את התאים הסרטניים בצבע פלואורסצנטי.  כעת, בעזרת ציוד אופטי מתאים, אפשר לזהות את הגידול ולמקד אליו את הקרינה מבלי לפגוע בתאים בריאים.  

6

יצירת השפעה שונה

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא במערכת אזור או מקום בו ניתן להשפיע על תכונות המערכת באופן שונה, כך שהבעיה תיחשף או תיפתר. (לדוגמה אזור חשוך/מואר, הגברת/הפחתת לחץ,  הגברת/הפחתת מהירות,  קיבוץ/ביזור של תכונה כלשהי וכדומה)

הכנת פלפלים לסעודת שבת

מוטלת עליכם משימה להכין פלפלים ממולאים באורז ובשר לחטיבת חיילים שלמה (10,000 חיילים). מהי הדרך היעילה ביותר להסיר את ראש הפלפל כדי שאפשר יהיה למלא את הפלפל באורז ובשר? 

מכניסים את הפלפל למכל כדול ואטום. מעלים את הלחץ בהדרגה עד לסביבות 2 אטמ'. ואז משחררים את הלחץ במהירות. 

הלחץ שהתפתח בתוך הפלפל (בגלל הדיפוזיה) רוצה לפרוץ החוצה ומעיף את ראש הפלפל. ראש הפלפל היא הנקודה החלשה ולכן היא הראשונה שתיתלש היחד עם הגרעינים.

עקרון זה יעיל כאשר בתהליכי משא ומתן, בניהול פרויקטים, בתימרונים פוליטיים ועוד.

7

יצירת השפעה שונה

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

נסה לאתר כוחות חיצוניים שישפיעו על התנהגות המערכת ובכך יסייעו לפתרון הבעיה. לדוגמה הגברת מוטיבציה, הפחדה, יצירת זרימה בכיוון משתנה (כמו במנהרת רוח למשל) וכדומה.

מסנן מגנטי

מסנן מגנטי להפרדת חלקיקים לא מגנטיים לפי גודלם ומשקלם פועל בשיטה הבאה: המסנן בנוי ממכל ובו נוזל פרו-מגנטי אשר משני צדיו פועל כוח מגנטי חזק. מיצרים שדה מגנטי שיפעל יפעל בכיוון כוח הכבידה או בכיוון הפוך. השדה המגנטי משפיע על צפיפות הנוזל הפרו-מגנטי במכל. על ידי משחק בעוצמת השדה המגנטי ובכיוונו משנים את צפיפות הנוזל, ובכך משפיעים בכל פעם על חלקיקים בעלי צפיפות שונה. בתנאי כבידה שונים, ישקעו חלקיקים בעלי משקל סגולי שונה.

8

יצירת השפעה שונה

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

נסה לאתר כוחות חיצוניים שישפיעו על התנהגות המערכת ובכך יסייעו לפתרון הבעיה. לדוגמה הגברת מוטיבציה, הפחדה, יצירת זרימה בכיוון משתנה (כמו במנהרת רוח למשל) וכדומה.

מפריד ציקלוני

מפריד ציקלוני מסייע לסנן אוויר מחלקיקים לא רצויים כמו אבק. המפריד גורם לסחרור מהיר של זרם אוויר ולהפרדת החלקיקים הבלתי רצויים אשר נזרקים לצדדים בגלל הכוח הצנטריפוגלי ונאספים למיכל האיסוף. האוויר הנקי יוצא דרך פתח היציאה.

ג'ימס דייסון פיתוח את שואב האבק הציקלוני והחדיר אותו לשוק.

9

יצירת השפעה שונה

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

חפש במערכת תכונה שתאפשר לבודד את הבעיה ובכך לטפל בה באופן שונה. 

מעכב זרימה מגנטי

בתהליך התכה של פלדה לפני יציקה, נוצרים סיגים שיש להסירם לפני שהפלדה חודרת לתבנית היציקה. הפרדת סיגים ממתכת מותכת היא בעיה.

אפשר להפעיל על זרם הפלדה המותכת שדה מגנטי חזק אשר מאט את תנועת הפלדה, אך אינו משפיע על הסיגים בזרם. לכן הסיגים ינועו מהר לעבר התבנית, ואפשר יהיה לאסוף אותם ולהעבירם למכל נפרד לפני שזרם הפלדה מגיע לפתח התבנית.

10

האטה או מניעה סלקטיבית

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא במערכת תכונה או אמצעי ונצל אותם לבידוד גורמי הבעיה ולטיפול בהם באופן שונה.

הפרדת קהלי יעד.

כשאנשי שיווק רוצים למקד מאמצי שיווק לקהל יעד מוגדר הם  מזהים תכונה האופיינית לקהל המטרה, ופועלים על התכונה הזו כדי לבודד את הקהל.

לדוגמה, כדי להגיע לקהל צעיר משתמשים בידוענים, כדי להרחיק קהל צעיר ורעשני משמיעים מוזיקה קלסית , כדי להרחיק קהל שאינו ממעמד סוציו-אקונומי הנכון דורשים תלבושת רשמית, תעודת חבר או תעודת  שחרור מצה"ל , ובדיסנילנד מודדים את גובהם של הנכנסים למתקנים.

11

האטה או מניעה סלקטיבית

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא במערכת תכונה או אמצעי ונצל אותם לבידוד גורמי הבעיה ולטיפול בהם באופן שונה.

שוטר תנועה לדם

במהלך ניתוח משתמשים בחומרים מונעי קרישה כדי למנוע פקקת (Thrombosis). חומרים אלה עלולים להזיק לכלי דם קטנים הסמוכים לאזור הניתוח. 

כדי למנוע נזק, ולאפשר את השימוש בחומרים מונעי קרישה חזקים יותר, משתמשים בדבק רפואי כדי לסתום כלי דם קטנים ולנתק אותם מאזור הניתוח.
לחילופן, משתמשים בבלונים זעירים שהניפוח שלהם חוסם כלי דם גדולים יותר..

12

האטה או מניעה סלקטיבית

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא בסביבה תכונה או אמצעי ונצל אותם לבידוד גורמי הבעיה ולטיפול בהם באופן שונה.

הגנה מפני זיהום ימי

כאשר מכלית נפט פורקת את מטענה או כאשר מתרחשת דליפת נפט בים, מקיפים את מקום האירוע בטבעת היקפית העשויה משרוול אוויר. מזרימים אוויר בלחץ לשרוול. האוויר יוצא דרך חרירים קטנים הנמצאים בהיקף הדופן הפנימית של הטבעת. זרמי האוויר הפונים מבחוץ פנימה, מונעים מהזיהום להתפשט.

 

13

האטה או מניעה סלקטיבית

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא במערכת תכונה או אמצעי ונצל אותם לבידוד גורמי הבעיה ולטיפול בהם באופן שונה.

מסכי דיו אלקטרוני

מסכי e-Ink הם מסכים דמויי נייר המאופיינים בחדות גבוהה, יכולת צפייה מזוויות שונות וצריכת אנרגיה נמוכה. ה e-Ink עשוי מקפסולות זעירות מלאות בנוזל שקוף ומכילות כדוריות זעירות בצבעים שחור ולבן. הכדוריות הלבנות טעונות במטענים חיוביים, והשחורות במטענים שליליים. כאשר המשטח שמתחת לקפסולה נטען במטען שלילי, הוא מושך אליו את הכדוריות הלבנות ודוחף את השליליות למעלה. כך נוצר הכתב שניתן לצפייה על גבי המסך.


14

האטה או מניעה סלקטיבית

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא במערכת תכונה או אמצעי ונצל אותם לבידוד גורמי הבעיה ולטיפול בהם באופן שונה.

איטום קפסולות זכוכית

איטום אמפולות מזכוכית נעשה בעזרת מבער המתיך את הזכוכית בקצה האמפולה. כדי להגן על התמיסה שבתוך האמפולה מוצע לשנע את האמפולות במסוע המכיל נוזל קירור. בצורה זו קצה האמפולה נחשף לטמפרטורת התכת הזכוכית אך התמיסה באמפולה תישאר בטמפרטורה נמוכה.

 

15

הוספת שדה חיצוני

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא בסביבת המערכת גורם שאפשר לנצלו כדי לגרום למערכת להשתנות מבפנים. (סוג של גיס חמישי, וירוס מיוחד, נשא של תכונה כלשהי וכדומה)

ריסוק סלעים בעזרת מים

תותחי מים משמשים לריסוק סלעים. אך יעילותם תלויה בלחץ המים המרבי שניתן ליצר. כדי לשפר את פעולת התותח, מחממים את המים לטמפ'  .300C בלחץ גבוה המים לא הופכים לקיטור. לאחר שהקיטור חודר לסדקים הקטנים שבסלע, הוא הופך לאדים ומתפשט. לחץ האדים מפעיל כוחות פנימיים המסייעים לשבור את הסלע.

להגברת האפקט אפשר להוסיף פולסים של לחץ לנוזל. אם הפולסים של הלחץ תואמים לתדר העצמי של הסלע הוא יתפרק במהירות רבה.

בארצות קרות פועלים בשיטה הפוכה. יוצקים מים חמים שחודרים לחריצים. כאשר המים קופאים הנפח שלהם גדל והם מפוצצים את הסלע.

 

16

הוספת שדה חיצוני

(הפרדה לפי תנאי פעולה)

אסטרטגיה

מצא בסביבת המערכת גורם שאפשר לנצלו כדי לגרום למערכת להשתנות מבפנים. (סוג של גיס חמישי, וירוס מיוחד, נשא של תכונה כלשהי וכדומה)

דבורה מחושמלת

מסכי e-Ink הם מסכים דמויי נייר המאופיינים בחדות גבוהה, יכולת צפייה מזוויות שונות וצריכת אנרגיה נמוכה. ה e-Ink עשוי מקפסולות זעירות מלאות בנוזל שקוף ומכילות כדוריות זעירות בצבעים שחור ולבן. הכדוריות הלבנות טעונות במטענים חיוביים, והשחורות במטענים שליליים. כאשר המשטח שמתחת לקפסולה נטען במטען שלילי, הוא מושך אליו את הכדוריות הלבנות ודוחף את השליליות למעלה. כך נוצר הכתב שניתן לצפייה על גבי המסך.


17

גלילה לראש העמוד
דילוג לתוכן