Знакомство с ТРИЗ, или как надо изобретать

 

Вспоминается один старый фантастический рассказ.

На далекую планету опустился корабль землян. Три года длил­ся полет, и вот теперь усталый экипаж с любопытством погля­дывал в иллюминаторы.

Рядом с кораблем стояли три удивительных предмета. Они поразительно напоминали старинные прабабушкины сундуки -такие же окованные медной лентой крышки с заклепками, шер­шаво окрашенные бока и огромные навесные замки. Экипаж ок­ружил сундуки и с удивлением стал их рассматривать. Коман­дир связался с Землей и доложил ситуацию. Центр управления полетами после некоторого замешательства сообщил, что никогда наши прабабушки не посещали эту планету и что такая ситуация не предусмотрена ни одной инструкцией. Командиру рекомендо­валось действовать по собственному усмотрению.

... Прервем здесь изложение и попробуем представить себя на месте этого командира. Как бы вы поступили? Все, кому пред­лагалась эта задача, давали почти однотипные ответы. Вначале, считали многие, надо вскрыть один сундук и посмотреть — что там? Вы так же подумали? Но после того как был сбит замок, сундук на глазах у всех стал испаряться и вскоре вовсе исчез без следа. Из трех осталось два. Следующие ваши действия?

Ну что ж, многие из вас наверняка предложат затащить сун­дуки в корабль и отправить их на Землю. Но как только сундук стали поднимать по трапу, он вдруг размягчился и, превратив­шись в жидкость, стек в песок. Быстро взяли песок на анализ, но ничего кроме кварца в нем не нашли. Остался последний сун­дук. Что будете делать?

Уверен: вот теперь вы надолго задумались. И предлагаете изучить более внимательно внешний вид сундука, не трогая его, сфотографировать, попытаться понять какие-то его особенности, закономерности окружающей среды и т. д.

Фантастический рассказ заканчивался тем, что эти так назы­ваемые сундуки были одной из форм местной жизни с высочай­шим уровнем цивилизации. Они появились у корабля, чтобы изу­чить пришельцев и, если те окажутся разумными существами, открыть им свое содержимое и подарить все свои знания. Но, увы, у землян не хватило интеллекта, чтобы допустить мысль о том, что кто-то может быть умнее их.

Не поступаем ли и мы так с окружающим миром, считая, что на все имеем право, что все кругом наше и как решим, так оно и будет? Величайшее заблуждение, порожденное эгоцентризмом че­ловека. Кстати, все ранее упомянутые методики творчества несут на себе именно эту самую печать эгоцентризма. Расшифруем это слово. Эгоцентризм — это отношение человека к себе как к центру Вселенной. Иначе говоря, это высшая форма эгоизма. Действительно, решая задачу, мы в первую очередь думаем толь­ко о себе и погружены в свое мышление. Нас не интересует, как «живут» изменяемые нами системы, каким законам они подчиня­ются, что их связывает между собой. Настоящий эгоцентризм!

Игнорирование законов изменяемых систем и является основ­ной причиной неэффективности известных методик. Психология как наука о закономерностях и формах психической деятельности человека тоже мало чем может помочь изобретателю, ибо она изучает изменения во внутреннем мире человека, его субъективные переживания, а не изменения объективных природных элементов.

Философы давно определили, что техника — это видоизменен­ный элемент природы. Действительно, первая мотыга, которую че­ловек взял в руки, представляла собой загнутую ветку дерева, которой удобно было рыхлить землю в поисках съедобных корней. Видоизменяясь, естественная мотыга приобрела форму лопаты и удобную рукоятку. А когда появился двигатель, эта лопата пре­вратилась в экскаватор — сложную техническую систему.

А наше жилище? Сегодня это сложнейший набор механи­ческих, гидравлических, электрических и прочих систем. А ведь вначале была просто пещера — природный элемент, который человек начал видоизменять, устроив очаг, вырубив полати и сту­пени, повесив полог.

Токарный резец был вначале обычным ножом, который когда-то изготавливали из каменных пластин или из клыков и когтей хищников, т. е. опять же из природных элементов. Подобные пре­вращения претерпели и одежда, и посуда, и орудия труда, в общем все то, что нас окружает сегодня и что мы называем технической системой. Кроме того, можно сказать, что техника — это еще и часть самого человека, точнее продолжение его органов. Взятая в руку палка — продолжение нашей руки — помогла дотянуться до высоко висящего на дереве яблока. Ходули, лыжи, колеса велоси­педа, автомобиля — это продолжение наших ног, которое позволя­ет быстрее преодолевать расстояния. Слуховой рупор, которым пользовались наши прадеды, а сейчас телефон, радиоприемник -это наши «технические уши», которые улавливают звуки за сотни и тысячи километров. Телевизор — это наши глаза, вынесенные в местность, где происходят какие-то интересные события, и т. д. Следовательно, техническая система — это не только видоизме­ненный элемент природы, но еще и средство для повышения воз­можностей человека. Как видим, объективное и субъективное тесно переплелось, образовав новый, ранее неизвестный мир, который живет и развивается по своим законам и закономер­ностям. Изучением этих законов, а также их использованием и занимается новая наука о творчестве — теория решения изобре­тательских задач — ТРИЗ. Основы ТРИЗ просты и понятны. Они легко усваиваются даже школьниками начальных классов. Но за этой простотой стоит мировой опыт тысяч изобретателей. Однажды было проведено своеобразное соревнование между профессиональными проектировщиками и школьниками из кружка юного изобретателя «Импульс» (г. Ангарск), в котором они изу­чали основы ТРИЗ. Обеим командам была предложена одна и та же задача — спроектировать теплицу с автоматическим проветри­ванием. При повышении температуры теплица должна выпускать перегретый воздух, а при понижении — не впускать холодный.

Команда взрослых разработала свой вариант: форточки тепли­цы соединялись с помощью сложной системы рычагов и валов с приводной станцией, которая включалась по сигналам ЭВМ и мно­гочисленных температурных датчиков, расположенных в разных точках теплицы. Это был сложный, дорогой, но, по мнению про­ектировщиков, единственно возможный вариант теплицы с авто­матическим выпуском прогретого воздуха.

Но вот развернули свои листы с рисунками теплицы школь­ники. В их теплице не было видно никаких механизмов, не было ЭВМ и многочисленных датчиков температур. Напротив, она стала проще, чем была, в ней исчезли даже форточки, которые надо было открывать и закрывать для проветривания.

А как же теплица проветривается? — недоуменно спросил
старший из проектировщиков.

А она сама, когда надо, выпускает через себя перегретый воздух и не пропускает снаружи холодный,— ответил школьник, один из авторов проекта.

Действительно, крыша теплицы была изготовлена из специаль­ной прозрачной пористой пленки, которая при нагреве раскры­вала свои поры и выпускала через себя горячий воздух, при охлаж­дении же эти поры закрывались, удерживая тепло. Это как кожа человека, поры которой на жаре расширяются, на холоде сжи­маются. Современная химия позволяет получить такой искусст­венный термочувствительный материал.

Да, решение было красивым и неожиданным, так что победи­ли в соревновании юные изобретатели.

В этой книге вы встретите еще не одно решение ребят и вместе с ними пройдете увлекательный путь от постановки изобретатель­ской задачи до ее решения.

Какие же основные шаги предусматриваются при решении изобретательской задачи по ТРИЗ?

1. Системный анализ. Выявление задачи из сложившейся ситуации и ее поэтапное уточнение путем проведения причинно-следственного анализа до обнаружения места первопричины - так называемой оперативной зоны.

Формулирование идеального конечного результата для эле­ ментов, находящихся в оперативной зоне.

Выявление противоречий, мешающих достижению найден­ ного идеального решения. Уточнение противоречий и анализ их структуры.

Разрешение противоречий путем задействования законов развития технических систем и решательных инструментов ТРИЗ. Основные решительные инструменты ТРИЗ:

1. Информационный фонд — набор эвристических приемов уст­ранения технических противоречий, основные принципы разреше­ния физических противоречий, задачи-аналоги, физико-химиче­ские и геометрические эффекты.

Вепольный анализ, рассматривающий взаимодействие ве­ществ и энергий (полей) в системе и их изменения.

Стандарты на основе вепольного анализа, указывающие конкретные пути восстановления работоспособности технической системы в соответствии с законами развития технических систем.

Психологические операторы, предназначенные для ослабле­ния инерции мышления и развития творческого воображения. Со всеми этими понятиями вы подробно ознакомитесь в раз­делах настоящей книги.

Кроме того, в ТРИЗ входит и эффективно используется ал­горитм решения изобретательских задач — АРИЗ. Это инстру­мент, который организует мыслительный процесс изобретателя при поиске нового технического решения путем задействования вышеперечисленных шагов и инструментов. Подробно о нем мож­но узнать из литературы [4, 5, 6, 10, 14].

А сейчас начнем знакомиться с конкретными разделами ТРИЗ.

(СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ) Бросая в воду камушки, смотри на круги, ими образуемые; иначе такое бросание будет пустой забавой. Козьма Прутков.

РЯДЫ БЕСКОНЕЧНОСТИ

 

Как по-разному мы думаем, когда решаем одну и ту же задачу! Вероятно, прав был грузинский мыслитель II века Исани Петри-ца, когда заметил: «Каждый познающий действует соответственно своей сущности».

Допустим, предстоит построить деревенский дом. Печник бу­дет видеть трубу, плотник — крышу, стекольщик — окна, каждый обращает внимание на то, в чем он специалист. Вероятно, так и должно быть, когда мы имеем дело со знакомой, неоднократно выполняемой работой. Но творческая работа требует системного мышления, которое охватывает взаимодействие всех систем меж­ду собой и на всех уровнях.

Вспомним хотя бы работы талантливейшего литовского худож­ника Чюрлениса. Большинство его картин выполнено, если так можно выразиться, в трехмерном пространстве, хотя в одной плоскости. Море на этих полотнах представлено зрителю в виде расположенных на переднем плане крупных морских капель, затем они преобразуются в морские глубины и, наконец, бесконечная ширь уходящей вдаль океанской поверхности. Каждую такую кар­тину можно смотреть часами, и она будет все время казаться новой, потому что она многогранна и системна.

А что такое система в технике?

Можно дать такое определение. «Система — это комплекс ор­ганизованных в пространстве и времени взаимосвязанных между собой элементов, необходимых и достаточных для выполнения требуемой функции, которую определяет человек».

Например, самолет--это достаточно сложный комплекс, со­стоящий из фюзеляжа, крыльев, хвостового оперения, двигателя, управления и т. д., которые взаимосвязаны друг с другом и со­вершают единую функцию — перемещение в воздухе. Это систе­ма? Конечно!

А сейчас продолжим пример в чисто условном плане. Допус­тим, что в результате какого-то несчастного случая или аварии самолет развалился в воздухе и его осколки упали на землю. Это что — система? Конечно, нет. Эти осколки уже не выполняют прежней функции — летать. А вот для эксперта, который выехал на место катастрофы самолета, лежащие на земле осколки пред­ставляют собой систему, позволяющую выявить причину аварии. Итак, систему определяет сам человек в зависимости от нужной ему функции.

Нам трудно понять или даже просто запомнить россыпь ка­ких-то отдельных факторов или событий. Но если они выстраива­ются в логически связанный сюжет, т. е. образуют систему и вы­полняют функцию, мы легко воспроизводим их в любой момент. Например, попробуйте запомнить следующие буквы: НКАЕТХИ. Тяжело, а главное непонятно, зачем. Но вот те же буквы, распо­ложенные системно, с образованием слова ТЕХНИКА, запомина­ются легко. Наша память легче воспринимает блочные понятия, поэтому эффективное мышление — это в первую очередь систем­ное, блочное мышление.

Вместе с тем мы должны четко понимать, что не существует ни в природе, ни в технике каких-либо обособленных систем. Лю­бая из них является частью другой системы, которую называют уже надсистемой, а та, в свою очередь, и сама является частью другой, более крупной надсистемы. Этот ряд идет беско­нечно вверх и вширь, охватывая необозримые пространства кос­моса. В то же время любая самая малая система состоит из ряда других, более мелких систем, называемых подсистемами. И этот путь вглубь, хотя и сужаясь, также является бесконечным, теряясь в микрокосмосе вещества. И все системы связаны между собой, причем эта связь становится все более жесткой при углубле­нии в подсистему и все более свободной при уходе в надсистему. Но никогда взаимосвязь систем не исчезает полностью.

 

 

ПРИЗНАКИ ТАЛАНТА

 

Когда говорят об изобретателе, то часто употребляют сочета­ние «сильное мышление». Что же такое сильное мышление? Автор теории ТРИЗ Г. С. Альтшуллер так отвечает на этот вопрос: «Обычное мышление, когда человек видит только то, что дано в задаче. Если задача, допустим, связанная с деревом, и человек ви­дит только это дерево. Сильное мышление — когда одновременно работают минимум девять мысленных экранов: человек видит сис­тему, данную в задаче, надсистему, подсистему — три разных этажа. И на каждом этаже — прошлое, настоящее, будущее. То есть надо видеть не только дерево, но и лес, и клеточку дерева. И все это в развитии: прошлое, настоящее, будущее».

Решая задачу, изобретатель должен одновременно держать в поле зрения все, что связано или может быть связано с ней.

 

Разумеется, это упрощенная схема. В действительности, как мы знаем, присутствует много этажей вверх и вниз от рассматри­ваемой системы, много экранов (систем) влево (далекое прошлое) и вправо (далекое будущее). При решении изобретательских за­дач методом проб и ошибок человек может лишь случайно, не­осознанно использовать такой тип мышления. Но интуиция подво­дит гораздо чаще, чем принято об этом говорить.

Многоэкранный (многосистемный) стиль мышления должен быть нормой изобретателя, рабочей схемой, построенной с учетом развития технических систем. Проиллюстрируем это положение небольшими примерами. Допустим, вы участвуете в проектирова­нии одной из систем жизнеобеспечения космонавта. В эту систему входит и кварцевый резонатор, представляющий собой миниатюр­ную пластинку, которая выдает и поддерживает на определенном уровне необходимые сигналы. Ваша задача — сконструировать для этого резонатора специальную емкость, в которой бы всегда, при любых обстоятельствах, поддерживалась одна и та же темпе­ратура. Резонатор очень чутко реагирует на колебания температу­ры, поэтому и нуждается в специальной защите.

Вы начинаете изучать систему стабилизации температуры. По этому вопросу выпущена масса литературы и много апробиро­ванных хороших устройств. Поместите кварцевую пластинку в со­суд Дьюара с двойными теплоизолирующими стенками, снабдите его внутренней системой обогрева, блоком контроля, блоком регу­лирования, блоком... Стоп! Что-то невероятно усложнился и потя­желел наш кварцевый резонатор. Из одной пластинки он превра­тился в тяжелый чемодан, который должен носить космонавт. Что-то здесь неладно. Случилось это потому, что мы рассматрива­ли порученную нам систему в отрыве от надсистемы, в которую он входит. А что там? Нет ли в надсистеме участков, имеющих ста­бильную температуру? Конечно же, это сам космонавт! Температу­ра его тела всегда 36,5°. Это то, что нужно!

Пластинку кварцевого резонатора нужно положить во внут­ренний карман костюма космонавта — и проблема решена. Кроме того, это решение имеет еще один плюс: если космонавт заболеет, т. е. у него повысится температура, об этом сразу же будет известно на Земле, так как частота сигналов изменится, и тогда будут свое­временно приняты меры.

Как видим, многоэкранный стиль мышления позволяет не только находить новые решения, но и делать их наиболее экономич­ными. Однажды на строительстве, где всегда что-нибудь случает­ся, возникла очередная проблема. Когда был закончен второй этаж и уложены прочные плиты перекрытия, на которых будут стоять тяжелые станки, выяснилось, что обслуживающий стройку авто­кран, подающий поддоны с кирпичами, не дотягивается до третьего этажа. Стройка остановилась, надо было ждать, когда на соседней стройке освободится мощный автокран с более длинной стрелой. Если забрать его оттуда, значит, там люди будут сидеть без ра­боты. Бригада не работала, ругая бестолковость работников от­дела организации работ. Выход нашел бригадир. В обеденный пе­рерыв он привел большой кран и с его помощью установил свой маленький кран на строящийся дом. Вся операция заняла не более двадцати минут. Работа на обоих объектах продол­жалась.

Что позволило найти такое решение? Системное мышление. Бригадир видел не только свой дом, кран, но и надсистему с ее возможностями.

А вот эта история произошла с заслуженным изобретателем из Магнитогорска М. И. Шараповым. Ему поручили найти средст­во для предотвращения износа трубы, по которой транспортиро­вались кислотосодержащие отходы. Порой проходило всего не­сколько недель, а трубы надо было уже менять, кислота проедала самые толстые стенки. Завод нес большие убытки. Институтами разрабатывались различные покрытия, но и они не спасали дело. Первое, что сделал М. И. Шарапов,— это проанализировал надсистему сброса всех отходов. Он обнаружил расположенную почти рядом другую трубу, по которой сбрасывались щелочные отходы. Эта труба, в отличие от кислотной, напротив, обрастала внутренней коркой так, что ее приходилось регулярно прочищать. Вы уже догадались, что сделал изобретатель? Конечно, он подклю­чил трубы перекрестно. Теперь в каждой трубе одну неделю текла щелочная среда, а другую неделю — кислотная. Щелочь образо­вывала отложения, кислота их снимала. И так без конца. Заметьте, в обеих системах почти ничего не изменилось, но трубы стали безызносными, стоят до сих пор, не требуя ремонта.

Талантливый изобретатель должен мыслить системно, глобаль­но, а действовать локально и с малыми затратами, учитывая бу­дущее, настоящее и прошлое.

 

С ДУМОЙ О БУДУЩЕМ

 

Что значит думать о будущем? Помните, Робинзон Крузо, ре­шив выбраться со своего острова, свалил огромное дерево и не­сколько месяцев долбил из него лодку. Наконец он ее изготовил и только тут понял, что дотащить ее до берега не сможет. Так и стоя­ла его лодка вдали от берега, укоряя своего создателя в несистем­ности мышления. А если бы Робинзон подумал о будущих пробле­мах, он наверняка выбрал бы другое дерево поменьше или перека­тил бы свою заготовку, пока она еще круглая, поближе к берегу и там бы начал ее обрабатывать.

Вспоминается одна из газетных публикаций, посвященных ос­воению Луны. Один из космических аппаратов должен был взять пробу грунта с обратной стороны Луны, в ее затемненной зоне. Для этого на корабле был предусмотрен прожектор для освещения лунной местности. Оператор, находясь на Земле, рассматривал поверхность и давал автомату команду на взятие той или иной пробы грунта.

Вся система была отработана и неоднократно испытана в зем­ных условиях. Сомнений в работоспособности всей системы не было. Единственно, что тревожило конструкторов — это механи­ческая прочность колбы лампы прожектора. При стартовых пере­грузках колба лампы иногда не выдерживала и ломалась у само­го основания. Проектировать и испытывать новую колбу уже не было времени, до старта комплекса оставалось всего несколь­ко дней.

Подыскали соответствующую лампу от танковых прожекторов: они более стойко выдерживали вибрацию и перегрузки при ускоре­нии, но были значительно тяжелее прежних.

Конструкторы пришли согласовывать свое решение к генераль­ному конструктору. Выяснив, в чем дело, он спросил: «А зачем нужна колба в лампе?» — «Чтобы защитить спираль накаливания от взаимодействия с кислородом воздуха, иначе она быстро его рит»,— ответили конструкторы. «А на Луне есть воздух?» -снова спросил генеральный. И тут всем вдруг стало ясно, сколь­ко лишних трудов они сделали, подыскивая нужную колбу для лампы.

Налицо результат несистемного мышления, который, увы, очень часто присутствует в наших действиях. Думать о будущем это значит не делать ошибок в настоящем.

С ДУМОЙ О НАСТОЯЩЕМ

 

Нити нашего бытия, наших дел и забот переплетены в много­звенном полотнище окружающего мира. Потянув за одну из них, мы приводим в движение сотни других.

Все связано со всем. Еще древние говорили: «Трогая траву, не потревожь звезду!»

Действительно, если мы уничтожим на Земле растительность, то изменится и газовая атмосфера Земли как по качеству, так и по объему. Атмосфера скорее всего уменьшится, так как исчезнет кислород, вырабатываемый растениями. Можно сказать, что уменьшится диаметр Земли, а значит, увеличится скорость ее вращения. Вспомните вращающегося фигуриста на льду: прижа­тие рук к телу увеличивает скорость его вращения. По этой причине изменится общая динамика и траектория движения Земли в про­странстве. А взаимодействующие с Землей и Солнцем ближайшие планеты и звезды вынуждены будут сдвинуться, перегруппировать­ся, чтобы уравновесить всю систему в целом. Воистину — трогая траву, не потревожь звезду!

В этом примере заведомо сгущены краски, чтобы нагляднее показать взаимосвязь всех элементов, систем, в том числе и в технике, которые нас окружают. Любое изменение хотя бы малой детали в какой-либо машине влечет за собой изменения всех ее остальных частей — в надсистеме и подсистеме.

Всем известны колесные тракторы типа «Беларусь». Это удоб­ная, подвижная и многофункциональная машина в сельском хо­зяйстве. Несколько лет понадобилось, чтобы создать для одной из ее моделей легкий двигатель из алюминиевых сплавов. Двигатель поставили на серийную машину, и тут выяснилось, что передние колеса плохо «держат» дорогу. Легкий двигатель не в состоянии был своим весом плотно прижать колеса к земле, и при вспашке трактор в буквальном смысле «вставал на дыбы». Пришлось впереди двигателя на раме пристроить ряд чугунных болванок. Что же выиграли? А ничего. Только усложнили технологию изго­товления двигателя и сделали дороже весь трактор. Это результат несистемного мышления конструкторов.

В общем, как сказал Бернард Шоу, «узкая специализация в широком смысле слова ведет к широкой идиотизации в узком смыс­ле этого слова».

 

С ДУМОЙ О ПРОШЛОМ

 

А что значит думать о прошлом системы? Прежде всего это не делать ошибок в будущем. Проследим сказанное на примере.

Стационарные морские буровые установки представляют собой платформу, которая стоит на трех или четырех опорах-сваях, закрепленных на дне моря. Платформа достаточно высоко подня­та над уровнем моря и несет на себе буровые станки, дизельные и компрессорные установки, каюты для обслуживающего персо­нала и все другие необходимые устройства. Такие буровые уста­новки начинают все шире применяться в северных морях. Но если летом они работают нормально, то зимой возникает масса проблем. Главная из них — это обрастание платформы и ее опор льдом. Переохлажденные морские волны образуют на опорах многотон­ные ледяные глыбы, которые приходится ежедневно сбивать. Это очень трудная и опасная работа. Кроме того, ледяной покров моря под действием приливных сил постоянно «дышит», пере­мещаясь то вверх, то вниз. Если он захватит опоры платформы, возможна аварийная ситуация.

Был объявлен конкурс на лучшую машину, которая скалывала бы лед с опор платформы. Появились десятки конструкций с ло­мами, граблями, скребками и прочими штуковинами. Некоторые из них были даже изготовлены. Их единственный недостаток состоял в том, что они не работали. Дело в том, что скалывающие органы в виде лома быстро обрастали глыбой льда и бесполезно елозили рядом с опорой.

А в одном из американских патентов предлагалось вокруг платформы и каждой ее опоры разместить специальные механизмы в виде самоходных фрез. Устройство снабжалось мощными элект­родвигателями, которые круглосуточно вращали гигантские фре­зы, строгающие льды. Это было хотя и запатентованное, но некра­сивое, энергоемкое и сложное решение проблемы в лоб. Известно, что лед по прочности почти одинаков с бетоном и чтобы строгать его, потребуются колоссальные мощности.

Эта задача разбиралась на одном из заседаний кружка юно­го изобретателя «Импульс». Вначале были рассмотрены и забра­кованы все имеющиеся решения, в том числе и американский патент. Анализируя предлагаемые конструкции, ребята пришли к выводу, что все они «крушили» следствия, но не причину. Проду­мывая ситуацию, кто-то из членов кружка вспомнил, что ранней весной, когда лед тонкий, его легко разрушить, а еще лучше -не допускать его образования на поверхности опоры.

Но для этого нужна тепловая энергия. Где же ее взять? Ока­зывается, она в избытке имеется в надсистеме. Дизельные двига­тели, стоящие на платформе и вращающие буровой инструмент, выбрасывают бесполезно в воздух десятки кубометров раскален­ных выхлопных газов. Остается только опустить выхлопную трубу в воду рядом с опорой — и проблема решена. Выхлопные газы, поднимаясь вверх, не только обогревают опоры, но и, лопаясь на поверхности воды, постоянно перемешивают ее, не давая возмож­ности образоваться монолитному льду. Если даже лед образуется, он будет весь пропитан выхлопными газами и представлять собой совершенно неопасную рыхлую массу. И хотя в результате мощ­ность двигателя, стоящего на платформе, несколько теряется, выигрыш несомненен. Вот это-то решение с общего согласия и было оформлено заявкой на изобретение.

Итак, если хотите быть изобретателем, помните следующее:

Мир системен и состоит из нескончаемых рядов надсистем и подсистем.

Все системы взаимосвязаны между собой. Изменение в од­ной из них влечет изменения во всех остальных. Жесткость (за­висимость) связей увеличивается в сторону подсистем и ослабева­ет в сторону надсистем.

Талантливое мышление человека включает в себя минимум девять экранов — систему, надсистему и подсистему в прошлом, настоящем и будущем времени. Видеть систему в будущем — это значит не делать ошибок в настоящем. Видеть систему в прош­ лом — это значит не делать ошибок в будущем.

При решении изобретательской задачи нужно мыслить гло­бально, охватывая все системы и в пространстве, и во времени, а действовать локально, с минимальными затратами того же прост­ранства и времени.

А теперь задачи для самостоятельного решения.

Задача № 1. Вы библиотекарь. У вас сотни активных чита­телей, которые ежедневно приходят за новыми книгами. Здание библиотеки старое, и потребовался его ремонт. Нужно переезжать в новое здание, но у вас нет ни автомобилей для перевозки книг, ни средств, чтобы оплатить работу грузчиков. Как быть?

Задача № 2. Вы поехали на рыбалку и вынуждены были остановиться на проселочной дороге, так как спустило одно колесо. Дело привычное. Вы отвернули четыре гайки, которые крепят ко­лесо к оси, аккуратно положили их на обочину дороги и пошли к багажнику, чтобы достать запасное колесо. В этот момент местный лихач мотоциклист, объезжая вас, наехал на лежащие гайки и расшвырял их в стороны. Как отыскать их в густой траве?

Задача № 3. Однажды к изобретателю пришел тренер по скоростному спуску на лыжах и попросил помощи. Дело в том, что он подготавливал новую тренировочную трассу скоростного спус­ка. По международным правилам поверхность этой трассы должна быть покрыта корочкой льда. Для этого трассу увлажняют водой. Тренер приобрел насос, поставил его на берегу речки, подключил к электролинии и протянул на гору шланг. Но насос оказался маломощным, и вода не поднималась выше середины трассы. Тог­да поставили более мощный насос, но вода снова не достигала вер­шины трассы, так как она просто замерзала в шланге, не доходя до его конца. Что вы посоветуете тренеру?

 

 

 

Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, а потому, что сии понятия не входят в круг наших понятий. Козьма Прутков.   Кто не знает, в какую гавань он плывёт, для того нет попутного ветра. Сенека.

 

ПУТЬ К ИДЕАЛУ

(Закон повышения степени идеальности)

 

Те из вас, кто был в Политехническом музее в Москве, наверня­ка обратили внимание на электродуговую свечу Яблочкова. «Рус­ским светом» называли ее во всем мире. Она мощно и ровно осве­щала улицы Парижа и Лондона, Петербурга и Нью-Йорка. Но не Яблочков первым предложил использовать для освещения электрическую дугу. Горели дуговые свечи и до него, однако не­устойчив и капризен был их свет. Возле каждой свечи стоял слуга и время от времени сближал концы угольных стержней, располо­женных горизонтально навстречу друг другу. Нужен был механизм сближения электродов по мере их обгорания, иначе дуга прерыва­лась.

И такой регулятор появился. Это был шедевр конструкторской мысли, который не уступал по сложности знаменитым кулибинским часам, но, увы, не был таким же надежным.

Что же сделал Яблочков? Он просто-напросто так установил электроды, что... Впрочем, не буду лишать вас удовольствия самим найти решение. Послушайте вот такую формулировку задачи: «Электроды сами, абсолютно не усложняя систему, не допус­кают увеличения зазора между своими корпусами и в течение всего времени горения дуги сохраняют его неизменным на про­тяжении всей своей длины».

Вполне вероятно, что, внимательно прочитав условие задачи, многие из вас уже решили ее. Для наглядности рекомендую взять в руки карандаши-электроды и попытаться расположить их так, чтобы зазор между ними был одинаков по всей длине. Конечно же, их нужно поставить параллельно! Так и сделал Яблочков. Теперь по мере обгорания электродов зазор между ними не увеличивается, а остается всегда постоянным. Никакого регулятора сближения электродов не нужно, потребность в нем исчезла. Для того чтобы дуга все же не соскальзывала по корпусам электродов вниз, Яблочков заполнил пространство между ними керамическим плавящимся веществом.

А теперь вернемся к задачам нашего «автомобильного» века. Известно, с каким пристрастием работники ГАИ обращают внима­ние на состояние протекторов на колесах автомобилей. Это и по­нятно. Колеса с изношенным протектором часто являются причи­ной аварии, так как плохо «держат» дорогу и увеличивают тормоз­ной путь. Представьте, что вам нужно предложить такое колесо, которое само бы сигнализировало о том, что его протектор изношен полностью. Отложите на минутку книгу и подумайте.

Действительно, лучше всего под протектором расположить слой яркой краски. Выступающая по шине яркая полоса будет нагляд­но демонстрировать износ протектора. А если применить фосфорес­цирующую краску, то износ будет виден даже в темноте.

А вот другая проблема: как предотвратить хищение книг из библиотеки. Хорошо, если бы книги сами сигнализировали о том, что их без разрешения выносят из библиотеки. Многие из вас посчитают это желание несерьезным. Однако в одном из английс­ких патентов предложено вставлять в корешок книги тонкую маг­нитную пластинку или нанести на корешок краску с магнитными зернами. В этом случае книга, уносимая злоумышленником, изме­нит в дверях напряженность магнитного поля, а датчики, зафик­сировав это изменение, подадут сигнал тревоги. Книга сама себя сохранила! Для ее выноса нужно вернуться к библиотекарю, он положит книгу на стол-индуктор, где она размагнитится и «позво­лит» вынести себя из помещения.

Еще пример. В США изобретена крысоловка, которая не уби­вает свою жертву, а лишь надевает на нее ошейник с колокольчи­ком. С этим «подарком», вернувшись в свое семейство, крыса наводит панику на своих сородичей, которые или изгоняют «музы­кантшу», или сами уходят прочь из этого дома. Крысы сами себя изгоняют.

Примеров достаточно, чтобы заметить в них общее и сделать определенный вывод. Он напрашивается сам: техническая система, развиваясь, стремится стать надежней, проще, эффективней, т. е. становится более идеальной.

Оказывается, не только мы, люди, желаем устранить свои не­достатки и приблизиться к выбранному нами идеалу. Создаваемая нами техника также испытывает потребность в совершенствовании.

«Куда уж мощнее!» — думаем мы, разглядывая стопятидесяти-тонный самосвал. «Куда уж быстрее!» — говорим мы, провожая взглядом ТУ-154. «Куда уж сложнее...» — и боязливо поглядыва­ем на недавно полученный из ремонта цветной телевизор. Да, мир техники усложняется. И не сразу можно понять, в какую сторону идти, чтобы еще более усовершенствовать его. Но все в мире подчиняется своим законам. Есть они и у технических систем. О них мы поговорим несколько позже, а пока отметим лишь, что один из главных законов любой технической системы — закон увеличения степени ее идеальности. Без следования этому закону принципи­ально невозможно улучшить техническую систему.

Может возникнуть вполне резонный вопрос: если закон уве­личения степени идеальности так важен для развития технической системы, то как же мы до сих пор обходились без него? Как мы сумели придумать тысячи высокоэффективных устройств, не подо­зревая о нем? А как древние люди, ничего не зная о строитель­ной механике, могли построить великолепные сооружения? Как, не зная гидродинамики и аэродинамики, они построили быстроходные парусники, которые и сегодня восхищают нас? Это был сложный и долгий путь поисков и решений, проб и ошибок. Делались сотни кораблей, пока случайно не обнаруживались нужные формы, строились тысячи зданий, пока не был выбран нужный по проч­ности материал и метод его укладки. Раньше изобретатель дейст­вительно не знал о законе увеличения степени идеальности, но это вовсе не означало, что он ему не подчинялся.

Давайте вспомним путь изобретателя, работающего методом проб и ошибок. Он выглядит так, как показано на рисунке. Точка А означает исходное состояние технической системы, которую нужно улучшать. Но как это делать? Неизвестно. Делается попытка /, 2, 3. Однако параметры технической системы не улучшаются. Возвра­щаемся к исходной позиции и предпринимаем новую попытку в направлении 4,5,6 — результат тот же. Наконец в попытке 7 увидели, что техническая система значительно улучшила свои характеристики и резко продвинулась вперед. Мы оказались в точ­ке А₁ Некоторое время идет успешная эксплуатация этой новой машины, но по мере возрастания наших потребностей возникает необходимость в ее дальнейшем улучшении. Следует серия новых попыток 8, 9, 10. Из каждой точки выпускаются дополнительные залпы, прощупывающие поисковое поле. Наконец мы попали в точку 11 и вновь почувствовали, что машина резко улучшилась — стала легче, проще, надежней. Мы оказались в точке А₂. Снова возникает новая потребность в совершенствовании, и мы с такими же муками повторяем очередную серию проб и ошибок, пока не продвинемся к Аз.

На схеме показано незначительное число проб и ошибок. В реальной практике их число может достигать сотни, тысячи и де­сятки тысяч. Но и на этой схеме видно, что некоторые ее участки как бы расположились на одной линии. Это участки 7— А₁, 11— А₂ 15— А₃, которые удивительно похожи друг на друга и направлены в одну сторону. Создается впечатление, что мы периодически попа­дали на какую-то хорошую дорогу, позволяющую совершать рыв­ки, и что какая-то сила тянет нас только в одну с

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: