|
? ? ? |
NorsK INSTITUTT FOR KREATIVITET |
NIK |
|
18 ET PRAKTISK EKSEMPEL
Der det er vilje, er det vei. Erfaring overgår vitenskap. Et stort hull kan fylles med småstein.
Vi skal nå gå gjennom et praktisk eksempel som viser bruken av CPS-metoden. Eksemplet er forkortet. Det vil si at vi ikke har gjengitt alt som kom opp av problemformuleringer, ideer osv. Vi har heller ikke tatt med alt som prosesslederen gjorde og sa. Men det er tatt med nok til å gi et inntrykk både av problemløsningsprosessen og den løsningen vi kom fram til. Det var en problemeier, her kalt ALFRED. Gruppa ble ledet av en prosessleder, kalt PROSESSLEDEREN. I tillegg til disse to var det en ressursgruppe på fem personer. Enkelte steder tar vi med kommentarer til prosessen. Foran disse står det KOMMENTAR. De kan også gi en konsentrert sammenfatning av enkelte deler av prosessen som vi ikke beskriver i detalj.
PROBLEMET PROSESSLEDEREN: Kan du beskrive problemet for oss, Alfred? ALFRED: Jeg har fått i oppdrag å utvikle en ny type ventil for gassflasker. Bakgrunnen for problemet er: Folk glemmer ofte å stenge ventilen på høytrykksgassflasker når de er tomme. Det fører til at luft og fuktighet kommer inn i flaska. Det fører igjen til økt korrosjon inne i flaska. Spesielt i miljøer nær sjøvann kan korrosjonen være stor. For å hindre dette er det ønskelig med en ny type ventil. Den bør være slik at den lukker seg selv når flaska er tom eller nesten tom. Men ventilen skal ikke være til hinder for at flaska kan fylles opp på nytt. Den bør derfor også åpne seg av seg selv når flaska fylles. Jeg vil gjerne har hjelp av gruppa til å konstruere en slik ventil. KOMMENTAR: Problemet var godt nok formulert og forstått av problemløserne til at vi kunne gå rett på faktatrinnet. I denne typen problemer er det nødvendig med en del arbeid utenom det som foregår i problemløsningsgruppa. Vanligvis blir ikke et slikt problem tatt opp i en problemløsningsgruppe før problemeieren har arbeidet en stund med problemet. Årsaken til at han tar det opp er som regel at han ikke har greid å finne en tilfredstillende løsning på egen hånd. I dette tilfellet betyr dette at problemeieren har gode kunnskaper om forskjellige ventiltyper, gassflasker og annet som har med problemet å gjøre. Vi lar ikke problemeieren legge fram alle sine fakta og alle sine synspunkter på problemet for gruppa. Det kunne lett låse gruppedeltakerne fast til hans tankegang. De skal helst bidra med noe nytt og da er det bare en fordel at de ikke vet for mye. På grunn av forarbeidet er problemeieren godt kvalifisert til å vurdere de forslagene som gruppa kommer fram til. Det er ikke nødvendig at hele gruppa forstår problemet eller hvordan det skal løses. Ofte vil forslag fra gruppa virke på den måten at de gir problemeieren en ny idé eller bedre forståelse av problemet. Problemeieren trenger ikke å dele denne med resten av gruppa. Så over til prosessen.
FAKTA - DIVERGENT PROSESSLEDEREN: Skal vi nå komme med en del fakta? Både Alfred og dere i ressursgruppa kan komme med hva dere vil. Prøv å være friest mulig, bry dere ikke om hvorvidt det er relevant eller ikke. KOMMENTAR: Prosesslederen skriver opp alle forslag på en flippover etter som gruppedeltakerne sier dem. Det er ingen kommentarer til det som blir sagt. Det er heller ingen samtaler eller ordveksling mellom gruppedeltakerne. 1 Det finnes mange typer ventiler. 2 Alle ventiler bruker fysiske prinsipper 3 Gassflaskene skal brukes på oljeplattformer. 4 De skal også brukes i land. 5 Flaskene skal inneholde brennbare og eksplosive gasser. 6 Noen skal inneholde giftige gasser. 7 Flaskene kan bli hardhendt behandlet under transport og bruk. 8 De blir fylt fra et gassreservoar med høyt trykk. 9 Det er mange mekanismer for åpning. 10 Det er mange mekanismer for lukking.
PROSESSLEDEREN: Alfred, er det noen viktige fakta som mangler og som du synes må være med? ALFRED: Ja, jeg synes det er viktig å merke seg at det er atmosfæretrykk utenfor flaska. Når trykket inne i gassflaska faller ned til dette, vil det sive luft inn i flaska. Når flaska er i bruk, er trykket inne i den høyere enn atmosfæretrykk. Den blir fylt til et meget høyt trykk. PROSESSLEDEREN: Kan du formulere dette som korte stikkordsmessige fakta? KOMMENTAR: Alfred kommer med punktene 11 til 13, under og prosesslederen noterer dem på flippoveren. Etter å ha gjort dette ber han gruppa fortsette å komme med fakta, og noterer også disse. 11 Det er høyt trykk inne i gassflaska når den er full. 12 Den bli fylt fra en beholder med enda høyere trykk. 13 Utenfor flaska er det en atmosfæres trykk. 14 Krefter: atmosfærisk gasstrykk, flasketrykket, fylletrykket, vanntrykket, magnetiske, elektriske, tyngdekraft, fjærer, atomære, molekylære, elastiske osv. 15 Blomster som åpner seg om morgenen og lukker seg om kvelden. 16 Kjøpmenn som åpner butikken om morgenen og lukker om kvelden. 17 Selgere av flasker, gass, sveiseutstyr. 18 En vagina kan åpne seg når noe trykkes inn, og den lukker seg når trykket tas vekk. 19 Gass, væske og fast stoff utvider seg ved oppvarming. 20 Gassen strømmer ut av flaska gjennom et hull av størrelsesorden kvadratcentimeter. 21 Kraften fra et gasstrykk er lik trykk ganger flate.
KOMMENTAR: Den divergente delen av faktafasen ble stoppet her. Vi hadde flere punkter enn de som er tatt med, men disse skulle gi et godt inntrykk av problemløsningen.
FAKTA - KONVERGENT KOMMENTAR: I dette problemet kan vi lett få store mengder informasjon. Konvergensen kunne da ha begynt med å dele informasjonen inn i følgende grupper: - Andre ventiltyper - Lukke og åpnemekanismer - Krefter - Bruksmåte - Personer som er involvert og hvordan - Analogier fra naturen - Tekniske informasjoner
PROSESSLEDEREN: Alfred, vil du nå sette en strek på arkene foran de faktaene du synes det er viktigst at vi merker oss for det videre arbeidet? KOMMENTAR: Alfred valgte ut fakta nummer 1,2,3,4 og 8.
PROBLEM - DIVERGENT KOMMENTAR: Dette er et problem der mye av grunnlaget for løsningen blir lagt i en omfattende analyse av problemet, inkludert innsamling og bearbeiding av informasjonene. PROSESSLEDEREN: Vil dere nå komme med forslag til problemformuleringer? Ta utgangspunkt i det problemet Alfred har beskrevet. Kan dette formuleres på andre måter? Kan det brytes ned i delproblemer? 1 Hvordan unngå korrosjon? 2 Hvordan få folk til å lukke igjen ventilene når flaska er tom? 3 Hvordan få ventilen til å lukke når flaska er tom? 4 Hvordan få ventilen til å lukke når flaska ikke er tom? 5 Hvordan få ventilen til å åpne seg når flaska skal fylles?
PROSESSLEDEREN: Se på faktaene og vurder om de gir noen ideer til problemformuleringer. Se spesielt på dem som Alfred merket av, men også på de andre. Hvis dere finner andre formuleringer, så kom med disse også. 6 Hvordan få flasketrykket til å holde ventilen oppe når flasketrykket er større enn det atmosfæriske trykket utenfor flaska? 7 Hvordan få det atmosfæriske trykket til å lukke ventilen når flasketrykket faller under en bestemt verdi? 8 Hvordan få fylletrykket til å åpne ventilen når flaska blir fylt igjen? 9 Hvordan konstruere en ventil etter vaginaprinsippet? 10 Hvordan kan mekaniske eller andre krefter åpne eller lukke ventilen? 11 Hvordan kan ventilen vite om den skal være lukket eller åpen? 12 Hvordan knytte åpning og lukking til andre operasjoner som blir utført? 13 Hvordan bruke korrosjonsfrie overflater inne i flaska?
PROBLEM - KONVERGENS PROSESSLEDEREN: Vi stopper der. Vil du, Alfred, velge ut de problemformuleringene du synes det er viktigst at vi går videre med? ALBERT: Jeg velger da nummer 6,7,8 og 10. PROSESSLEDEREN: Kan du forklare oss hvorfor du valgte ut disse? ALBERT: Jeg tror det kan være lurt å se etter en løsning som baserer seg på bruk av de forskjellige gasstrykkene til å åpne og lukke ventilen. Vi har tre forskjellige gasstrykk: atmosfæretrykket utenfor flaska, trykket inne i flaska og trykket som brukes til å fylle den. Disse gasstrykkene kan brukes til å gi flere forskjellige trykkforskjeller inne i eller utenfor ventilen. Det ene av disse gasstrykkene, trykket inne i flaska, er variabelt. At det varierer, betyr at det kan brukes til å gi en beskjed eller til å starte noe når variasjonen er større enn en gitt verdi. Gasstrykkene burde derfor kunne gi muligheter for å gi bevegelser i forskjellige retninger, det vil si bevegelser som kan gi åpning eller lukking. Med andre krefter enn gasstrykkene til rådighet, for eksempel mekaniske krefter, blir mulighetene enda større til regulering og til å få i stand bevegelser. Derfor tok jeg også med problemformulering 10. PROSESSLEDEREN: Kan du omformulere eller dra sammen disse formuleringene til en ny formulering som vi kan arbeide videre med? KOMMENTAR: Problemeieren og prosesslederen fikk nå hjelp av resten av gruppa til å finne en ny formulering basert på de problemformuleringene Albert hadde krysset av. Vi omformulerte problemet til å lyde: Hvordan kan vi lage en ventil som bruker gasstrykkene til å få til åpning og lukking? Bruk i tillegg mekaniske eller andre krefter for få en bedre løsning.
IDEER - DIVERGENS KOMMENTAR: Prosesslederen ba nå gruppa om å komme med ideer. Han ga beskjed om at selv om vi hadde valgt en problemformulering å arbeide med, skulle vi ikke begrense ideene til å være svar på denne formuleringen. I løpet av prosessen brukte vi flere av de idéstimulerende teknikkene som er gjennomgått tidligere i boka. Vi fikk opp mer enn hundre ideer, av dem en del svært urealistiske. En del av ideene var gitt direkte av hvordan vi hadde formulert problemet. Et lite utvalg av ideene følger under. 1 Utstyr ventilen med flater av forskjellig størrelse som gassen kan trykke mot. 2 Bruk gummiklosser. 3 Bruk en fjærbelastet mekanisme. 4 Lei en demon til å lukke og åpne ventilen. 5 Stivfrys gassen slik at det ikke er nødvendig med ventil. 6 La gasstrykket inne i flaska holde ventilen oppe så lenge dette trykket er høyere enn atmosfæretrykket utenfor. 7 La atmosfæretrykket lukke ventilen når gasstrykket inne i ventilen lik atmosfæretrykket multiplisert med en faktor C. C er her mellom 1 og 2. 8 La fylletrykket åpne ventilen igjen når dette trykket blir satt på ventilen. 9 Bruk mekaniske eller andre krefter til å bestemme trykkene der ventilen skal åpne seg eller lukke seg. 10 Bruk slike krefter til å utføre åpningen eller lukkingen. 11 Utform ventilen slik at gasstrykkene har flater å arbeide mot. 12 La gasstrykkene trykke sammen eller utvide volumer. 13 La disse utvidelsene og sammentrykningene av volumer gi bevegelser som fører til åpning eller lukking. 14 La mekaniske og andre krefter gi utvidelser og sammentrykninger.
IDE - KONVERGENS KOMMENTAR: Ideene til nå var først og fremst ideer til hvilke prinsipper løsningen skulle følge. Disse fulgte direkte av formuleringen av problemet. Ideene var videre ideer til hvordan disse prinsippene skulle brukes i praksis. Alfred følte at vi var på sporet av en løsning, og vi konsentrerte oss etter hvert om å følge dette sporet. De ideene som er gjengitt over, er fra dette sporet. Det kan være en fordel å fokusere seg slik i denne fasen av problemløsningen. Faren er selvsagt at vi stenger oss for andre løsninger. Vi må da passe på at vi ikke bruker for mye tid på det sporet vi følger, før vi eventuelt går tilbake og tar opp et nytt spor. Men vi bør ikke bli så ivrige etter å være kreative og åpne at vi ikke ser åpninger for løsninger når de dukker opp, eller lar være å forfølge dem. Vi tok konsekvensen av at vi følte vi var på sporet etter en løsning, og som blodhunder som har fått teft, fulgte vi dette sporet. Alfred valgte ut ideene 3,6,7,8,9,10,11,12,13 og 14. Vi tok her med oss flere ideer enn det som er vanlig å gjøre i den konvergente fase. Dette fordi ideene mer er ideer til en og samme løsning enn de er uavhengige ideer.
LØSNING. KRITERIER - DIVERGENT KOMMENTAR: Nå var vi i gang med å utvikle en løsning og vi kunne ha fortsatt med ideer til hvordan løsningen skulle gjennomføres. Også i de ideene som ikke er gjengitt, lå det en del spirer som kunne bearbeides videre. Vi valgte å få fram en del kriterier for hvordan løsningen skulle være. Det var for å styre den videre utvikling av løsningen inn mot de kriteriene den burde oppfylle. En av grunnene til dette var at Alfred nå følte at han var nær en løsning. Han mente at han bare manglet noen biter før han hadde løsningen klar. Han forklarte ikke oss andre hva han hadde i tankene, bortsett fra det vi fikk vite gjennom de ideene han valgte. Vi satte så i gang med å finne kriterier. En del av kriteriene følger under. 1 Ventilen må ikke være for stor. 2 Den må kunne slippe ut gass når den skal. 3 Den må lukke når den skal. 4 Den må kunne holde tett. 5 Den må åpne når den skal. 6 Den bør være enkel å montere og betjene. 7 Den bør være enkel å produsere. 8 Den bør basere seg mest mulig på kjent og utprøvd teknologi. 9 Den bør være billigst mulig. 10 Den bør oppfylle sikkerhetskrav. Flaskene kan inneholde giftige eller eksplosive gasser.
LØSNING. KRITERIER - KONVERGENS KOMMENTAR: Når vi har mange kriterier å velge mellom, kan det være en fordel å analysere og bearbeide dem før vi velger. Vi prøvde derfor først å finne felles trekk ved kriteriene og delte dem inn i følgende grupper: - Funksjonskrav: kriteriene 1,2,3,4 og 5. - Brukskrav: kriterie 6 og 10. - Produksjon og salg: kriterie 7,8 og 9. Etter denne analysen valgte Alfred ut kriteriene3,5,6 og 8 som de viktigste.
LØSNING. UTVIKLING AV LØSNING KOMMENTAR: I dette tilfellet var ideene av en slik type at de kunne oppfylle eller ikke oppfylle kriteriene, etter hvilken praktisk utforming vi fant. Det var derfor ikke aktuelt å vurdere hvor godt forskjellige løsninger oppfylte kriteriene. Men kriteriene ble brukt som en hjelp i det videre arbeidet. PROSESSLEDEREN: Vi har nå funnet noen ideer og noen kriterier som kan brukes til å utvikle disse ideene videre. La oss fortsette. 1 Ventilen skal festes på flaska slik at de andre ventilene blir festet til denne ventilen. 2 Eller ventilen skal bygges inn i de andre ventilene som festes på flaska. 3 Ventilen skal være liten og solid slik at den ikke blir ødelagt eller er i veien. KOMMENTAR: Vi legger merke til at vi her er i en blanding av problemer, kriterier og spesifikasjoner til løsningen. Dette er i orden. Vi må ikke være for opptatte av selve prosessen, men bruke problemløsingsprosessen som et verktøy og en rettesnor, ikke som en lov. Som nevnt bør vi se på overskriften til trinnet og se hvilken hensikt den uttrykker. Hensikten nå er å finne en løsning ut fra de ideene vi allerede har og eventuelle nye som dukker opp. Og i problemløsing helliger hensikten midlet. Vi kan fritt ta inn ting som vanligvis ikke blir brukt på dette trinnet, hvis det er hensiktsmessig. Så tilbake til arbeidet med løsningen. 4 Alle trykkene må ha flater å arbeide mot. 5 Disse flatene kan være de samme eller forskjellige. 6 De forskjellige trykkene skal virke på forskjellige flater. 7 Trykkflatene skal være forskjellige i lukket og åpen stilling. KOMMENTAR: I hele prosessen ble det tegnet og brukt bilder for å forstå og forklare. På dette punktet i prosessen så Alfred en mulig løsning. Han tegnet og forklarte for de andre i gruppa hva han, ved vår hjelp, var kommet fram til. Vi kom fram til den prinsipielle løsningen som er vist på figuren.
Vi skal nå forklare hvordan ventilen virker. De tre trykkene som er vist på tegningen er: - Patm. Det atmosfæriske trykket utenfor flaska. Lufttrykket kan som kjent variere, men innenfor kjente grenser. - Pfla. Trykket i flaska. Dette trykket skal for sikkerhets skyld alltid være av en viss størrelse over atmosfæretrykket. Vi kan sørge for at dette er tilfellet ved å la ventilen lukke ved halvannen eller to ganger standard atmosfærisk trykk. - Pfyl. Dette er trykket som brukes når flaska skal fylles igjen. Det er alltid større enn trykket i flaska, Pfla. - A er en belg som kan strekkes eller presses sammen. Slike er standard teknologi og kan kjøpes. - Denne belgen kan være tett og fylt med en gass som trykker på for å utvide belgen. På tegningen har vi i stedet satt inn en fjær som gjør det samme. - Belgen kan med fjær også være åpen mot atmosfæren utenfor. - Fbel er den kraften som fjæren (og eventuelt gasstrykk eller atmosfærisk trykk) trykker flatene A1 og A2 ned med. - Pbel. Kraften Fbel svarer til et gjennomsnittstrykk Pbel på flatene A1 og A2. - Når trykket i rommet R er mindre enn Pbel, vil fjæren trykke ned flaten A1, som vil lukke ventilen. Det vil si at ventilen lukker når trykket i flaska, Pfla, blir mindre enn Pbel. - Under fylling blir rommet R fylt med gass med trykk Pfyl. Dette vil til å begynne med trykke på flaten A2. Fordi Pfyl er mye større enn Pbel, vil ventilen åpne seg og flaska blir fylt. - Så lenge flasketrykket er større enn Pbel, vil ventilen forbli åpen.
I tillegg til denne ventilen vil det også være en vanlig ventil på flaska som gjør at vi kan åpne og stenge gasstrømmen når vi vil. Ventilen på figuren er vist med flat anslagsflate. Prinsippet er like gyldig om den for eksempel blir utført som nåleventil.
AKSEPT - DIVERGENS KOMMENTAR: Vi startet med å finne hvem som gir aksept, hvorfor og hvordan. Så fant vi hvilke kriterier de bruker. Noe av dette er gjengitt under. 1 Brukerne av flaskene 2 Ventilen skal ikke hindre eller forstyrre dem i arbeidet deres 3 Den skal ikke gi økt risiko for ulykker 4 De som fyller flaska med ny gass 5 Tilsvarende som punkt 2 og 4 6 Ventilprodusenter 7 Flaskeprodusenter 8 Gassprodusenter 9 Myndigheter 10 Kjøpere av ventiler, flasker eller gass
AKSEPT - KONVERGENS KOMMENTAR: Ventilen slik den er vist, er fremdeles i prinsipiell utførelse. Bearbeiding ut fra akseptvurderinger vil påvirke den endelige utformingen. Det vil også gi ideer om hva som må gjøres videre.
HANDLINGSPLAN KOMMENTAR: Det videre arbeidet går ut på å innhente flere opplysninger, foreta beregninger, mer konstruksjonsarbeid, finne materialer og deler som kan brukes, bygge prototyper, prøve ut, bearbeide løsningen videre osv. Handlingsplanen var derfor å sette opp en videre plan for hva Alfred skulle gjøre med dette.
ANDRE LØSNINGER FRA LØSNINGEN Når vi har løst et problem, viser det seg ofte at denne løsningen også kan være brukbar til å løse andre problemer, direkte eller etter bearbeiding. Det er derfor lurt å se om dette er tilfellet. Oppgaven er da å finne andre problemer som kan løses ved hjelp av vår løsning. Det har ofte vært gjort oppfinnelser og utviklingsarbeid som først lenge etterpå har vist seg å kunne brukes til noe helt annet enn det var utviklet for. Vi hadde konstruert en ventil. Finnes det andre bruksområder? Eller kan noen av de samme prinsippene brukes til å løse andre problemer? Med andre ord, hvilke andre problemer har vi funnet en løsning på? Gruppa arbeidet med dette som problem, og fant fram til et problem som mange har opplevd: Oppblåsbare gummihjul som brukes på sykler, biler, fly, gaffeltrucker osv., er en stor oppfinnelse. Men hjulene har en svakhet. De er avhengige av at trykket i hjulet blir holdt over et visst nivå. Hvis trykket blir for lite, mister det funksjonen og kan også bli ødelagt. Kan vi gjøre noe med dette problemet ved hjelp av de prinsippene vi brukte i gassventilen?
Ut fra gassventilen arbeidet vi oss fram til ideen som er vist på figuren. Figuren viser et oppblåst hjul. Innerst i hjulet er det en liten beholder som tåler høyt trykk. Ventilen på hjulet er festet til denne. Når vi fyller hjulet, fyller vi derfor også trykkbeholderen. Trykket i den blir mye høyere enn trykket i hjulet. Beholderen er utstyrt med en mekanisme (en ventil osv.) som slipper luft ut i hjulet hvis trykket der faller under et gitt nivå. Figuren viser også et enkelt prinsipp som en slik mekanisme kan lages etter. K på figuren er en liten beholder med fleksible vegger eller en kloss av et passende materiale. Når trykket i hjulet minker, vil beholderen utvide seg og skyve armen B ut slik at ventilen åpner og luft slipper ut i hjulet fra trykkbeholderen. Når trykket i hjulet er høyt nok, lukker ventilen igjen og slipper ikke ut mer luft fra trykkbeholderen. ----------------------------------------------------------- TENK OVER: Hvilke av prinsippene fra gassflaskeventilen er brukt i konstruksjonen av trykkregulatoren? Hvordan kan vi ha kommet fra gassflaskeventilen til trykkregulatoren? --------------------------------------------------------------
OPPGAVER:
1 Finn andre anvendelser for de to oppfinnelsene som er utviklet i dette kapitlet.
2 Bruk prinsippene i de to oppfinnelsene til å lage nye oppfinnelser.
3 Forbedre og videreutvikle gassflaskeventilen og trykkregulatoren.
|