ЗНАЮ, КАК, НО ОТ ЭТОГО ЕЩЕ ХУЖЕ

(Техническое противоречие)

Техническое противоречие возникает между параметрами си­стемы, ее узлами или группами деталей. Оно диктует: «Если ты улучшишь одно—то непременно ухудшишь другое!» Много колышков с табличкой «финиш» оставили здесь изобретатели.

Понять суть технического противоречия вам поможет следую­щий пример. Допустим, решили увеличить скорость самолета и для этого поставили на него новые мощные двигатели. Страшный рев этих двигателей сотрясает аэродромные плиты, но крылья не могут оторвать от земли значительно потяжелевший самолет. Тогда решаете увеличить крылья. Теперь самолет взлетает, но возросшее лобовое сопротивление крыльев съедает всю мощь ва­ших новых моторов. Цель не достигнута — скорость не увели­чилась.

Это получилось потому, что не устранено главное противо­речие: крылья должны быть большими, чтобы обеспечить доста­точную подъемную силу при взлете, когда скорость еще мала, и они же должны быть маленькими, чтобы в скоростном полете, когда подъемная сила резко возрастает, не оказывали большого лобового сопротивления.

До недавнего времени казалось, что это неразрешимое проти­воречие. Конструкторы шли на компромисс. Они выбирали пло­щадь крыльев такой, чтобы она была минимальной, но достаточ­ной для взлета. Но это был обходной путь — из двух зол выбира­лось меньшее. Какое-то время положение было терпимым. Но вот потребовались новые, более высокие скорости. Идти по про­торенному пути не удавалось. Тогда решили увеличить взлетную и посадочную скорость самолетов, доведя ее до нескольких сотен километров в час. Поднимать в воздух такие самолеты и сажать их на аэродромы становилось все труднее и опаснее. Взлет и посадка стали одним из сложных и ответственных элементов полета. Дли­на взлетных дорожек стала измеряться километрами. Аэродром все дальше и дальше уносился за пределы города. Возникла ситуация, когда путь до аэропорта требовал больше времени, чем сам полет. Получился тришкин кафтан — в одном улучшили, в другом недопустимо ухудшили. Противоречие с крыльями тре­бовало своего разрешения. И вот появились самолеты с изменяе­мой геометрией крыла. Теперь при взлете крылья «распушались», увеличивая свою площадь на 50...60%, а с набором высоты и скорости они вновь уменьшались. Это позволило при тех же дви­гателях значительно увеличить крейсерскую скорость.

Рассмотрим более земную ситуацию. Вернемся к задаче о сигнализации оттайки грунта под опорами ЛЭП. Вы помните, нам нужно узнать, под какой именно опорой произошла недопусти­мая аварийная оттайка грунта, чтобы успеть вовремя принять соответствующие меры по его искусственному подмораживанию. Способы подмораживания грунта известны и широко применяют­ся, например его пропитка жидким кислородом или азотом. Учитывая, что опоры ЛЭП часто проходят по труднодоступной гористой или болотистой местности, желательно узнавать о состоя­нии грунта с воздуха, т. е. с самолета или вертолета.

Первая мысль, которая, вероятно, приходит каждому из вас,— поместить в грунте рядом с фундаментом несколько равномерно расположенных по глубине термометров. Снимая с них показа­ния и преобразовывая их в сигнальные огни на мачте, можно было бы судить о состоянии грунта с воздуха. Казалось, это единственно верный способ. Но обычные термометры непригодны: закопанные в грунт, они не дадут информации наверх. Следо­вательно, придется применить электроконтактные термометры или специальные термопары. Но тогда понадобятся индивидуальные источники энергии в виде аккумуляторов, дополнительные прибо­ры для приема и обработки поступивших из грунта сигналов, специальные электропровода и контролирующая аппаратура. Кро­ме того, учитывая морозное вспучивание грунта, надо будет принять меры, чтобы заложенные в нем приборы и провода не были повреждены. Возникает необходимость в специальных за­щитных устройствах и приспособлениях.

Итак, желая улучшить информативность системы, вы столкну­лись с недопустимой сложностью. В самом деле: «Знаю, как делать, но от этого еще хуже». Уж лучше, решаете вы, все оставить по-старому и вручную, с помощью лома или лопаты, определять состояние грунта возле каждой опоры. Правда, это долго, дорого, но зато надежно. Но, рассудив так, мы тем самым признали свое поражение от выявленного технического противоречия. Как быть? Имеющийся в ТРИЗ специальный набор приемов разрешения технических противоречий поможет найти выход из этого положе­ния. Об этих приемах и правилах их использования будет расска­зано в специальной главе.

Нужно запомнить главное: техническое противоречие — это конфликт внутри технической системы, между ее узлами. При улуч­шении чего-то одного недопустимо ухудшается другое.

Разберем еще одну реальную производственную ситуацию, на которой проследим развитие технических противоречий.

... В кабинет начальника цеха вошла взволнованная кранов­щица и сказала: «Я отказываюсь работать в вашем цехе. Совер­шенно нечем дышать! Моя кабина находится на самом верху, и туда поднимается весь дым, который идет от закалочных ванн». Начальник цеха, как мог, успокоил женщину, а затем долго сидел в задумчивости, анализируя ситуацию. Это уже не первый случай, когда рабочие цеха жаловались на чрезмерную загазованность воздуха.

Дело в том, что заказ на термозакалку в масле партии круп­ногабаритных деталей поступил неожиданно, и специальный учас­ток для этой операции не был готов. Приходилось выполнять термозакалку прямо в цехе. Мостовой кран брал раскаленную в печи деталь и опускал ее в ванну с маслом. По мере погружения детали соприкасающееся с ней масло вспыхивало, и густой едкий дым заполнял цех. Когда деталь полностью погружалась в масло, горение прекращалось, лишь небольшой дымок испарения подни­мался над его поверхностью.

Способ закалки менять было нельзя — он предписывался тех­нологией, но и делать такую работу в цехе было тоже нельзя. Уже знакомое вам административное противоречие. Имеющаяся вентиляция не справлялась с повышенной загазованностью. Про­бовали увеличить ее мощность, но новые вентиляционные трубы перегораживали весь цех, создавая такой сквозняк, что многие рабочие простужались. Пришлось отказаться от этой затеи. Ре­шили установить над ванной крышку, которая захлопывалась бы вслед опускающейся детали. Но, согласно правилам безопасности труда, крановщик должен всегда видеть груз, с которым он ра­ботает, а крышка мешала этому. Поэтому и от этого новшества пришлось отказаться.

Был объявлен заводской конкурс, как уменьшить загазо­ванность цеха. Первое место заняло решение, по которому пред­лагалось резко увеличить скорость опускания раскаленной детали в масло. Срочно было дано задание конструкторам изменить конструкцию привода крана, чтобы опускание детали длилось 2 с вместо 10 с. За два дня кран переделали. Провели испытания. Деталь шлепалась в ванну, поднимая большие волны, которые выплескивались за борта. Пришлось наращивать высоту ванны, но это создало массу неудобств обслуживающему персоналу, который зацеплял и отцеплял погружаемую деталь. Кроме того, выяснилось, что тормозная система крана не выдерживает новых нагрузок, и при очередном опускании детали было пробито днище ванны. Помещение цеха залило маслом. На следующий день ме­ханики поставили более мощные тормоза, которые мгновенно останавливали груз. Появившиеся динамические нагрузки при резком торможении привели к прогибу несущей балки крана. Цех остановился.

Главный инженер созвал экстренное совещание инженерно-технических работников, чтобы найти выход из сложившейся аварийной ситуации. Техническое противоречие все более обостря­лось. Совет решил немедленно усилить балку мостового крана дополнительной фермой жесткости. Сделали и это. Через два дня обнаружилось, что балка крана выдерживает динамические на­грузки и не прогибается, зато в опорах рельс, на которых стоял кран, появились трещины... Это уже грозило аварией всего здания цеха. Как быть? Ситуация складывалась безвыходная.

Как видите, неразрешенное техническое противоречие, где бы оно ни было, в любом случае приводит к резкому ухудшению в соседних узлах и, все более удаляясь в надсистему, вызывает там опасные нарушения. Вероятно, вы уже догадались, в чем со­стояла основная ошибка и победителя конкурса, и конструкторов цеха. Все они боролись со следствием, а не с причиной. Техни­ческое противоречие — это сигнал о том, что задача выбрана не­верно и что решается она не в том месте.

Попытаемся вернуться к изначальной исходной ситуации и увидеть ее первопричину. Итак, идет задымление цеха. Пока рас­каленная деталь, опускаясь, не касается масла, горение его не происходит, т. е. задачи еще нет. Когда деталь полностью погру­жена в масло, проблем тоже нет. Неприятности происходят в мо­мент соприкасания детали с поверхностью масла. Вот тут-то и «живет» задача. Теперь определим основные элементы, присут­ствующие в данном месте и в данный момент: это горячая деталь, масло и воздух. Из этих элементов выбираем один, который в наи­большей степени порождает нежелательное явление. Источником задымления служит масло. Но нам ничего нельзя с ним делать, так как оно обеспечивает главный технологический процесс, который изменять нельзя. А что способствует воспламенению масла? Воз­дух, точнее — содержащийся в нем кислород.

На этом пока закончим анализ задачи о закалке детали. По­пытайтесь сами выйти на решение. Мы же вернемся к этой задаче в следующей главе. А сейчас выделим главное: чем дальше от пер­вопричины возникновения нежелательного явления начинают ре­шать задачу, тем все острее и неразрешимее будет техническое противоречие. Конечно, его можно как-то сгладить, усложнив всю систему, но, как правило, оно вскоре заявляет о себе вновь в дру­гом месте. Техническое противоречие — это всего лишь середина на пути к решению задачи.

Чтобы не допустить «цепную реакцию» нежелательных явле­ний, появляющихся при технических противоречиях, необходимо в максимальной степени уточнить место и время возникновения первопричины и обнаружить в ней физическое противоречие. С ним мы познакомимся в следующей главе, а пока попробуйте самостоятельно решить задачи. Возможно, эти задачи вы не одо­леете с ходу. Прочитайте тогда еще раз главу о системности мышления и об идеальной технической системе. Если удача вновь не будет сопутствовать вам, продолжайте дальше чтение кни­ги и вернитесь к задачам после главы «Поединок с противоре­чиями».

Задача № 21. На одной из метеостанций требовалось зи­мой, в лютые морозы четыре раза в сутки опускать в прорубь приборы для замеров параметров воды и взятия пробы. Работа осложнялась тем, что прорубь через 2—3 ч полностью замерзала и ее приходилось ломом пробивать заново. Никаких сложных ме­ханизмов на метеостанции нет. Как освободить работника метео­станции от ручной работы по пробиванию проруби?

3 а д а ч а № 22. В цех на трубчатых катках вкатили тяжелый пресс массой более 40 т и установили над приямком фундамента, куда его следовало опустить, убрав катки. Приямок глубиной 0,5 м. Подходящего грузоподъемного оборудования не оказалось. Монтаж пресса остановился. План пуска цеха, намеченный на первый квартал года, срывался. Как быть?

3 а д а ч а № 23. У вас в руках сварочный фонарь, испускаю­щий инфракрасный (тепловой) луч. С его помощью нужно соеди­нить сложным фигурным швом две прозрачные термопластичные пленки. Водить лучом нужно аккуратно и точно, добиться этого трудно. В результате вы теряете много времени, да и производи­тельность низкая. Чтобы не пережечь пленку, максимально умень­шаете мощность луча, но тогда скорость сварки еще более падает. Как при вашей «неумелости» все же резко повысить точность сварки? Техническое противоречие: мощность излучения резко снижает точность изготовления.

3 а д а ч а № 24. Рабочие заделывают шов между бетонными блоками фундамента с помощью извести, песка и цемента с водой. В этот узкий глубокий канал глубиной 2 м упал птенец. Как его достать?

Задача № 25. Как, не сливая воду из трубопроводной си­стемы, заменить ее поврежденный участок?

3 а д а ч а № 26. Как определить предельный износ бурового инструмента, находящегося глубоко в скважине, в которую по­дается промывочная вода?