Помоги проекту - поделись книгой:
Е: — А что мешает сделать хорошую теплоизоляцию? Пусть она будет объемной и тяжелой, шлакопровод в отличие от ковша не нужно передвигать.
А: — Дорогое получится сооружение...
Д: — От корки можно избавиться, если платформу с ковшом очень быстро доставить от домны к шлакоперерабатывающей установке.
Е: — А как это сделать? Потребуются мощные мотовозы, придется переделать ковши, чтобы шлак не выплескивался. Пути тоже придется переделать... Нет, это как-то несерьезно. Я не понимаю, почему мы боимся этой корки? Пусть образуется корка. Ковш прибывает на шлакоперерабатывающую установку. Там можно подвести мощные горелки и расплавить корку. Чтобы не загрязнять атмосферу, поставим вытяжную трубу.
Д; — То есть построим печь, в которую можно поместить огромный ковш... Не проще ли взорвать корку?
А: — А взрывы не загрязнят атмосферу?
Б: — Все зависит от того, сколько у нас средств. Если средств мало, придется подогревать шлак, дешевле ничего не придумаешь. А если средств много, можно заказать новые ковши — с двойными стенками, теплоизоляцией. Даже с крышкой.
Е: — Поддерживаю эту мысль. Надо составить список проектов и указать ориентировочную стоимость. Это ведь нетрудно подсчитать. Заказчик выберет то, что нужно. Может быть, закажет сразу два проекта. Для немедленного внедрения —горелки. И одновременно что-нибудь подороже — для неспешной разработки,
Д: — Два плохих проекта не дадут в сумме одного хорошего. Нужен один хороший проект. Допустим, нагрев шлака. Но не горелками, а электронагревателями. Энергию можно взять у мотовоза.
В: — Первоначально у меня была идея оборудовать ковш сливными кранами. Но, пожалуй, надежнее и проще все-таки сделать теплоизоляцию. Да, придется поднимать и опускать крышку. Но что тут страшного?
А: — Вся суть задачи в том, чтобы упростить процесс. А введение крышки — это усложнение процесса.
В: — Да, усложнение. Но зато не будет операций по пробиванию отверстий в корке. Не будет и операций по выбиванию застывшего шлака.
Е: — Я согласен с этим. Нужно оборудовать ковши крышками. Вот и все.
Б: — Я тоже согласен.
А: — Нам говорят: «Придумайте, как обойтись без крышки». А мы отвечаем: «Поставим крышку». Фактически мы отказываемся от решения задачи.
Б: — Во всяком случае никто не предложил ничего более эффективного, чем крышка.
А: — Хотя задача и состоит в том, чтобы найти что-то более эффективное.
Просматривая эту запись, можно заметить, что участники обсуждения по-разному поняли задачу. И дело здесь не в том, что условия изложены недостаточно четко. Обычно подобные задачи формулируются еще более расплывчато: «Транспортировка шлака обходится слишком дорого. Нужно что-то придумать». Или, наоборот, еще более узко: «Нужно найти эффективный способ пробивания отверстий в шлаковой корке».
То, что мы назвали задачей 8, на самом деле не задача, а литы весьма неопределенная информация. В этой информации много лишнего, но, с другой стороны, вполне может не оказаться каких-то необходимых для решения данных. Исходную информацию, из которой предстоит выделить задачу, мы будем называть изобретательской ситуацией, или просто ситуацией. Ситуация — это описание устройства или процесса с указанием на какое-то недостающее качество.
Ситуации обычно лежат на виду, во всяком случае они хорошо известны каждому специалисту. Но ситуации в отличие от задач ничего не говорят о том, что допустимо менять и что менять недопустимо. Вот типичная ситуация: «Парусный корабль при слабом ветре развивает малую скорость. Как быть?» Такая ситуация порождает множество разных задач: как увеличить площадь парусов? как лучше использовать имеющиеся паруса? как вообще обойтись без парусов? как уменьшить сопротивление воды?.. Если бы в 1600 году кто-то поставил задачу вообще обойтись без парусов, это была бы ошибка, такую задачу в то время невозможно было решить. Но та же задача двести лет спустя привела к великому изобретению — созданию парохода.
Часто говорят, что правильная постановка задачи — половина решения. Мысль справедливая, но не завершенная. Нужно уточнить: поскольку правильная постановка задачи — половина решения, «выправлять» задачу должен сам изобретатель. Нельзя требовать: «Поставьте задачу правильно, тогда я ее решу». Выработка правильных условий задачи — это и есть процесс решения. Абсолютно правильно поставленная изобретательская задача перестает быть задачей, ее решение становится очевидным.
Поначалу задача спрятана в изобретательской ситуации. Нужно уметь ее выделить. Бывает и так, что изобретателю предлагают уже выделенную задачу, но выделенную неправильно. В таких случаях приходится возвращаться от неверной задачи к исходной ситуации и уже потом решать новую задачу.
Давайте поглубже разберемся в том, что такое изобретательская ситуация. Это поможет нам сформулировать правила перехода от расплывчатой изобретательской ситуации к значительно более точной изобретательской задаче.
Весь окружающий нас мир населен техническими системами. Станок, телевизор, самолет, телефонная станция, автомобиль, завод— все это системы, состоящие из многих подсистем. Например, система «автомобиль» включает подсистемы «ходовая часть», «двигатель», «электрооборудование» и т. д. В свою очередь автомобиль входит в более крупную надсистему «автотранспорт», включающую множество автомобилей, заправочных станций, ремонтных баз, дорог и т. д.
Подсистемы, системы, надсистемы — понятия относительные. Скажем, электрооборудование — подсистема относительно автомобиля, но у электрооборудования есть свои подсистемы (освещение, зажигание). Получается нечто вроде феодальной иерархии: вассал подчиняется сеньору, который в свою очередь является вассалом более крупного сеньора, и т. д. Иерархия систем типична не только для техники, но и для объектов биологических (клетка — орган—организм—сообщество организмов) и астрономических (планета—солнечная система—местное звездное скопление—галактика—метагалактика). Системность — одна из основных особенностей строения материального мира.
Важнейшее свойство любой технической системы состоит в том, что изменение одной части системы отражается на состоянии других ее частей и всей системы в целом. И наоборот, изменение системы в целом сказывается на состоянии ее частей. В разных системах эти взаимосвязи проявляются с разной силой. Иерархия систем может быть рыхлой, мягкой, с неглубокими и непрочными связями. В такой иерархии изменение одной подсистемы слабо сказывается на других подсистемах и на всей системе в целом. Иерархия может быть твердой, жесткой, с глубокими и прочными связями. Тогда даже небольшое изменение системы распространяется вбок (на другие системы), вверх (на надсистему, наднадсистему) и вниз (на подсистемы, подподсистемы).
Иерархия технических систем — по преимуществу иерархия жесткая, с глубокими и прочными связями. Точнее, на верхних ступенях этой иерархии, там, где расположены большие системы (автотранспорт, машиностроение, радиосвязь и т. д.), иерархия достаточно мягкая. Но чем ниже по иерархической лестнице, тем жестче становятся связи систем с подсистемами. Изобретателям приходится иметь дело именно с такими сравнительно небольшими и жесткими системами (двигатель, станок, радиоприемник и т. д.). Обрыв одного провода в системе зажигания может вывести из строя не только этот провод, но и всю систему зажигания, и надсистему (двигатель), и наднадсистему (автомобиль).
На фиг. 4 условно показаны пять ступеней иерархической лестницы. Предположим, нам известно, что при работе объекта
3.1 проявляется какое-то вредное свойство (или недостает какого-то полезного свойства). Существуй объект 3.1 сам по себе, мы бы твердо знали, что надо изменить именно его. Но объект 3.1 входит в иерархию систем. Это значит, что его состояние зависит не только от него самого, но и от объекта 3.2, и от подсистем
4.1, 4.2, 4.3, и от надсистемы 2.1, а может быть, и от объектов еще более высокого (1.1) или еще более низкого (5.1, 5.2...)
| Фиг. 4 |
рангов. Отсюда множество самых различных толкований одной и той же изобретательской ситуации.
Конечно, можно последовательно рассмотреть все задачи, вытекающие из одной и той же ситуации. Так обычно и делают, хотя перескакивание с одной задачи на другую происходит не последовательно, а стихийно. Если считать, что одна ситуация может дать в среднем десять разных задач, то неумение перейти от ситуации к одной правильно выбранной задаче означает снижение эффективности работы изобретателя в десять раз.
Предположим, двум восьмиклассникам дали уравнение
х5+3х4+х3+2х2+х+12 = 0
и попросили найти численное значение неизвестного, подставляя
в уравнение различные целые числа. Один ученик сразу принялся за работу: «Икс равен единице, подставим, посчитаем... Икс равен двум, подставим, посчитаем...» Другой сначала вспомнил правило: нечетная степень любого числа имеет тот же знак, что и первая степень. «Икс не может быть положительным числом, поскольку сумма положительных чисел не равна нулю. Значит, надо подставлять только отрицательные числа...» Ясно, что второму ученику легче прийти к решению: он сумел выделить из ситуации ту задачу, которую необходимо и достаточно решить. Помогло правило. Если бы изобретатель имел такие правила...
Что ж, допустим, есть правило, позволяющее уверенно переходить от ситуации к задаче. Изобретатель теперь твердо знает, что именно нужно изменить: «Чтобы шлак не остывал, нужно изменить ковш». Но ковш входит в иерархическую лестницу систем, при изменении ковша возникнут изменения в других системах и эти побочные изменения могут оказаться ненужными, вредными. Поставим, например, дополнительную теплоизоляцию: размеры ковша увеличатся, придется менять платформу, на которой установлен ковш. Выиграли в одном и проиграли в другом. Значит, трудная задача трудна еще и потому, что мы не знаем, как менять выбранную ступеньку иерархической лестницы систем. Даже небольшое изменение одного участка ступеньки может вызвать лавину нежелательных изменений всей ступеньки, соседних ступенек и вообще всей лестницы...
Здесь мы подходим к чрезвычайно важному понятию о техническом противоречии.
Изобретательские задачи кажутся на первый взгляд легкими. Нужно измерить давление газа внутри лампы? Пожалуйста! Разобьем лампу, соберем газ, измерим давление, вот и все. И действительно так можно измерить давление. Но при этом, выиграв в одном (узнали, каково давление газа), мы проиграли в другом (сломали лампу), и проигрыш намного превысил выигрыш.
Обычная техническая задача превращается в изобретательскую именно тогда, когда, пытаясь использовать известные способы, приемы, устройства, мы наталкиваемся на противоречие: выигрыш сопровождается проигрышем. Допустим, мы решили сделать автомобиль комфортабельнее. Казалось бы, все очень просто: надо прежде всего увеличить размеры кузова. Но с увеличением размеров кузова повысится вес машины, возрастет сопротивление воздуха, снизится скорость... Когда технические противоречия видит конструктор, он стремится найти компромиссное решение. Для гоночного автомобиля комфорт неважен, можно пожертвовать комфортом, но выиграть в скорости. Для междугороднего автобуса комфортом жертвовать никак нельзя, зато избытком скорости вполне можно поступиться. Изобретатель, в отличие от конструктора, должен противоречие устранить: сделать так, чтобы выигрыш был, а проигрыша не было.
Вот несколько типичных технических противоречий. Судите сами, легко ли их преодолеть.
1. Очень заманчиво делать ткани и одежду из прочных полимерных пленочных материалов. Но тут возникает противоречие. Ткань, идущая на одежду, должна иметь мельчайшие поры, чтобы пропускать воздух и пары воды. А если в пленочной ткани сделать поры, ее прочность резко снизится.
2. Чтобы увеличить производительность экскаватора, нужно сделать ковш побольше. Но большой ковш станет тяжелым, экскаватор будет расходовать энергию на подъем и опускание самого ковша. Если сделать ковш большим и легким, лишняя мощность не будет расходоваться, но легкий ковш не станет врезаться в грунт.
3. Чтобы паровой котел мало весил, желательно придать ему форму шара. При такой форме он будет хорошо выдерживать высокое давление и вес его будет небольшим. Но для обеспечения высокой производительности котла нужно, наоборот, сделать котел плоским, чтобы он имел как можно большую поверхность обогрева. Однако такой котел будет тяжелым.
4. Чтобы свая хорошо входила в грунт, она должна быть снизу как можно острее. Но у острой сваи маленькая площадь опоры, и для того чтобы свая хорошо несла большую нагрузку, нужно нижнюю часть сваи сделать, наоборот, расширенной, тупой.
5. Сила тяги тепловоза зависит от давления на колеса. Чтобы получить большое давление, приходится увеличивать вес тепловоза. Но тяжелый электровоз вынужден тратить много энергии на бесполезную перевозку своего собственного веса.
6. Многие современные радиотехнические устройства построены на применении микромодулей. Чем меньше микромодуль, тем больше деталей можно разместить в каждом кубическом сантиметре, но тем труднее его разбирать, если необходим ремонт.
7. На линиях электропередач высокого напряжения возникает «корона»: электричество уходит в воздух, заставляя его светиться. Чтобы уменьшить потери электричества, нужно увеличить диаметр провода. Но тогда резко увеличится вес провода, расход металла, усложнится постройка линий электропередач.
В описаниях изобретений иногда можно встретить очень четкое изложение противоречия и пояснение, каким именно образом это противоречие преодолевается. Вот, например, отрывок из описания изобретения к авторскому свидетельству «N*2 233 539: «При разработке грунта роторными экскаваторами одними из основных показателей являются энергоемкость, зависящая от толщины стружки грунта, и коэффициент колебания внешней нагрузки (коэффициент динамичности). Между ними существует техническое противоречие: чтобы снизить энергоемкость ротора при одной и той же скорости, требуется уменьшить число режущих элементов, а чтобы снизить коэффициент колебания внешней нагрузки, нужно увеличить число ковшей. Целью изобретения является снижение энергоемкости путем разделения функций резания и транспортирования грунта. Достигается это тем, что резание грунта осуществляется промежуточными замкнутыми режущими элементами, выполненными в виде парных стоек, которые имеют на свободных концах сменные ножи. Транспортирование грунта производится ковшами, причем для улучшения условия транспортирования расположенные между промежуточными замкнутыми режущими элементами ковши могут быть выполнены без режущей кромки».
Чаще, однако, в описаниях изобретений излагают только результат преодоления противоречия — новое устройство, новый процесс. Но если патент или авторское свидетельство выданы не на изобретение самого низшего (первого) уровня, можно восстановить суть преодоленного противоречия. Вот английский патент № 1372 642. Описана спортивная парусная яхта: два небольших корпуса-поплавка, а между ними плоскость — доска, соединяющая поплавки. На этой плоскости располагается экипаж (один-два человека). В общем, самый обычный катамаран. Единственное отличие состоит в том, что мачта шарнирно установлена на передней кромке соединительной плоскости, благодаря чему мачту можно вращать вокруг точки опоры. Только и всего? И это изобретение? Да, изобретение. По простоте ответа нельзя судить о сложности задачи. Хороший ответ на изобретательскую задачу всегда прост. Но это отнюдь не значит, что легко преодолеть противоречие.
Катамараны отличаются высокой остойчивостью. Чем больше расстояние между корпусами, тем выше остойчивость катамарана. Но все-таки небольшие спортивные катамараны нередко переворачиваются. Крутая волна, порыв ветра, неверный маневр — и яхта опрокинута. И вот тут высокая остойчивость катамарана оказывается вредной: чрезвычайно трудно снова перевернуть яхту, чтобы возвратить ее в прежнее положение. Четкое противо-речпе: расстояние между корпусами катамарана должно быть большим, чтобы яхта не переворачивалась, когда не надо, и это же расстояние должно быть небольшим, чтобы можно было перевернуть яхту, когда это надо. На первый взгляд кажется, что нужен катамаран, корпуса которого могут сдвигаться и раздвигаться. Но такая конструкция была бы сложной, тяжелой, причем даже при сдвинутых поплавках перевернуть опрокинутый катамаран все-таки нелегко. А ведь это надо сделать быстро и силами одного-двух человек, плавающих в воде!
В патенте № 1 372 642 предложена остроумная идея: если катамаран опрокинулся, его вообще не надо переворачивать, можно продолжать плавание и на перевернутом судне. В самом деле, весь катамаран — два поплавка и соединительная доска; обе стороны, верхняя и нижняя, одинаковы. Когда катамаран перевернулся, нижняя сторона стала верхней, только и всего.
Можно забраться на соединительную плоскость и продолжать плавание.
Единственное затруднение: мачта опрокинутого катамарана оказывается под водой... Теперь понятна суть патента.
Если мачта укреплена шарнирно на передней кромке соединительной плоскости, можно легко освободить мачту, повернуть ее на 180 градусов и снова закрепить в рабочем положении. Очень небольшое изменение — мачта установлена на шарнире и поставлен этот шарнир на передней кромке соединительной доски, — но именно это небольшое изменение просто и исчерпывающе устраняет противоречие: вместо того, чтобы переворачивать катамаран, переворачивают только мачту. Кстати, это прием № 2 в списке типовых приемов.
Главное в изобретении — устранение технического противоречия. Сами по себе изменения, которые внесены в ту или иную конструкцию или в тот или иной процесс, могут быть совсем небольшими. Важно другое: чтобы эти изменения приводили к устранению противоречия.
Читатель может спросить: но есть же изобретения, которые не устраняют противоречия существующих технических систем, а создают совершенно новые системы? Действительно, есть задачи, требующие создания новых технических систем «на пустом месте». Вот одна из таких задач:
Задача 9. На заводе, выпускающем сельскохозяйственные машины, был небольшой испытательный полигон, 100X50 м, на котором проверялись ходовые качества машин (трогание с места, поворот и т. д.). Выяснилось, что для выполнения нового большого заказа нужно испытывать машины с учетом существования почти ста различных видов почв. Строить сто полигонов очень дорого, да и территории такой нет. Возить машины на испытания в районы с разными почвами — еще дороже. Оба эти варианта неприемлемы. Как быть?
Нужен полигон, на котором свойства почвы можно было бы менять простым нажатием кнопки: потребовалась, например, почва № 87, нажал кнопку — и на полигоне мгновенно возникает почва № 87... Ничего похожего на такую систему нет, поэтому нет и технического противоречия, которое надо преодолеть. Что ж, представим себе несуществующую систему: предположим, каждый раз на полигоне меняют почву. Работают экскаваторы, самосвалы, разного рода трамбовки, разрыхлители. Если нужно, удаляют несколько тысяч кубометров одного грунта и привозят такое же количество другого. Десятки мощных грузовиков, сотни рейсов туда и обратно, несколько напряженных дней работы — и почва заменена. Разумеется, это нереально — очень дорого, сложно и все равно нет возможности проводить испытания: много разных машин, много разных почв, где уж тут управиться, если на каждую смену почвы будут уходить 3—4 дня. Система настолько плоха, что ее не реализуют. Но в принципе она осуществима. И та новая система, которую нам предстоит найти, должна преодолеть противоречия, присущие этой воображаемой системе.
Другой пример — задача 5. Чтобы проверить давление газа в каждой лампе, надо разбить все лампы. Никто так не. поступает, выгоднее просто отказаться от проверки давления газа. Но теоретически такой способ проверки возможен и, следовательно, есть техническое противоречие, которое надо преодолеть.
Предположим, противоречия возникают всегда — при любой попытке старыми, уже известными путями получить новый результат. Что дает нам знание этого факта? Разве теперь, когда мы знаем о существовании противоречий, нам легче решать задачи?
На эти вопросы можно ответить контрвопросом: а что дает врачу правильный диагноз? Зная, чем болен человек, можно принять обоснованное решение о его лечении.
Здесь необходимо кое-что уточнить. До сих пор мы говорили только о технических противоречиях. Но противоречие можно сформулировать как более поверхностно, так и, наоборот, более глубоко. Поэтому различают три типа противоречий:
1. Административное противоречие: «Надо получить то-то, но я не знаю, как это сделать». Например, надо измерить глубину реки с самолета, но как это осуществить, неизвестно. Такое противоречие порождает изобретательскую ситуацию. Как правило, административное противоречие лежит на виду, во всяком с лучае, его легко сформулировать, причем особой точности не требуется: как бы точно мы ни сформулировали административное противоречие, процесс решения от этого не облегчится.
2. Техническое противоречие: «Одно свойство системы противоречит другому ее свойству». Или: «Улучшение одной части системы приводит к ухудшению другой ее части». Иногда, как мы видели, конфликтуют не части системы, а система и подсистема или система и надсистема. Но суть во всех случаях едина: выигрыш в чем-то одном приводит к проигрышу в другом. Например, повышение надежности приводит к увеличению веса.
Сформулировать техническое противоречие — значит перейти от ситуации к задаче. Поэтому правильный переход от административного противоречия к техническому — это существенный сдвиг в решении задачи.
3. Физическое противоречие: «Эта часть рассматриваемой системы должна находиться в таком-то физическом состоянии, чтобы удовлетворить одному требованию задачи, и должна находиться в противоположном физическом состоянии, чтобы удовлетворить другому требованию задачи».
Требования, указанные в условиях задачи (и в техническом противоречии), несовместимы из-за того, что для их выполнения одна и та же часть системы должна находиться в двух диаметрально противоположных физических состояниях: быть горячей и холодной, проницаемой и непроницаемой, электропроводной и неэлектропроводной, тяжелой и легкой, подвижной и неподвижной и т. д. Какое именно физическое противоречие скрыто в глубине технического противоречия — чаще всего неизвестно. Нуяшо каким-то образом добраться до физического противоречия. Но если мы знаем физическое противоречие, то изобретательская задача из туманной превратилась в конкретную и потому значительно более простую техническую или физическую задачу. Во многих случаях после выявления физического противоречия становится очевидным, какой прием или физический эффект надо применить, чтобы получить ответ.
Физическое противоречие — последний барьер на пути к ответу. И чем точнее сформулировано физическое противоречие, тем ниже этот барьер.
УСЛОЖНИМ ЗАДАЧУ, ЧТОБЫ ЕЕ УПРОСТИТЬ
Итак, трудная задача трудна по трем причинам: 1) сначала мы имеем дело не с задачей, а с изобретательской ситуацией — целым клубком задач, и нужно каким-то образом выделить из этого клубка единственно правильную задачу; 2) пытаясь решить задачу обычными (известными, привычными) путями, мы наталкиваемся на техническое противоречие, и нужно каким-то образом докопаться до спрятанного в его глубине физического противоречия; 3) чтобы устранить физическое противоречие, нужно каким-то образом найти подходящий технический прием или физический эффект.
Всего три действия! Если их осуществить, трудная задача будет решена или, по крайней мере, превратится в задачу значительно более легкую. Загвоздка, однако, в том, что мы не знаем, каким именно образом выполнить эти действия. Легко сказать — перейти от ситуации к задаче. А как это сделать? Как искать физическое противоречие? Как подбирать нужный технический прием или физический эффект?
И снова возникает мысль: вот если бы существовали какие-то правила... Впрочем, совместимы ли творчество и правила? Разве одно не исключает другое? К этой проблеме мы еще вернемся. А сейчас просто констатируем: да, такие правила существуют.
Вот одно из них. Оно заключается в том, что любую изобретательскую ситуацию надо прежде всего перевести в мини-задачу по принципу: все остается так, как было, но исчезает вредное, ненужное качество или появляется новое полезное качество. Надо по возможности избегать изменений в системе — такова идея этого правила. Сначала выгоднее решить мини-задачу и уж потом, по мере необходимости, браться за задачи, связанные со значительными изменениями технической системы и всей иерархической лестницы. Допустим, решая задачу о шлаке, мы нарушили правило перехода к мини-задаче и придумали совершенно новый металлургический процесс. В самом идеальном случае пройдут десятки лет, пока будет спроектировано и построено повое оборудование. Десятки лет будут продолжать работать доменные печи, и по-прежнему будет теряться жидкий шлак.
Переход к мини-задаче имеет три важных преимущества:
1. Такой переход легко осуществить. Достаточно ввести дополнительное требование: техническая система и вся иерархическая лестница остаются без изменении (точнее, не усложняются), недостаток (он указан в изобретательской ситуации) исчезает. Например: «Система перевозки шлака остается прежней (не усложняется), по потери жидкого шлака сведены к нулю».
2. Переход к мини-задаче резко сокращает число вариантов, которые надо рассмотреть, чтобы решить задачу. Сразу отпадают все варианты, связанные со значительными изменениями системы. Так, в записи обсуждения задачи о шлаке явно не соответствуют мини-задаче следующие идеи: передвинуть шлакоперерабатываю-щую установку к домне; создать металлургический процесс с регенерацией шлака; оборудовать ковши перемешивающими устройствами; построить шлакопровод; создать скоростное оборудование для перевозки шлака; построить печь для вторичного подогрева шлака; построить ковши-термосы. Не годятся и предложения, которые не обеспечивают сохранения всего шлака в жидком состоянии: конусные пробки, сливной кран в нижней части ковша, разрушение шлаковой корки взрывом. Из двенадцати идей «под вопросом» остаются только две: подогревать шлак горелками (или электронагревателем) и оборудовать ковш теплоизолирующими крышками.
3. Найденное решение мини-задачи легко внедрить, поскольку нет необходимости что-либо перестраивать, переделывать. Представим себе, пока в порядке фантазии, хорошее решение задачи о шлаке. Скажем, достаточно бросить в ковш пачку поваренной соли — и скорость охлаждения шлака в сто раз уменьшится, жидкий шлак, не затвердевая, прибывает на шлакоперерабатывающую установку. При столь простом решении не существует проблемы внедрения: в течение одного дня можно хоть двадцать раз провести натурный эксперимент, способный убедить любого скептика.
Может показаться, что использование правила перехода к мини-задаче означает отказ от смелых, оригинальных изобретений. Это совсем не так. Мини-задача ориентируется не просто на минимальные изменения того, что есть. Она, словно нарочно, требует почти невозможного и дерзкого: незначительными изменениями добиться максимального результата. Изобретатель как бы сам себе утяжеляет задачу, вводя дополнительное требование: нужный результат должен быть достигнут без усложнения системы. Сделать задачу более тяжелой, чтобы легче было ее решать, — путь парадоксальный, и нет ничего удивительного в том, что этот путь часто ведет к красивым и неожиданным изобретательским идеям.
Рассмотрим это на любопытном примере.
Задача 10. Предприятие выпускает приборы в цилиндрических пластмассовых корпусах. Готовую продукцию надо покрыть тонким слоем специальной защитной краски. Использовать электростатические способы окраски по ряду причин невозможно. Окраску ведут обычными распылителями: в течение 15—20 секунд распылители наносят краску на цилиндр, затем в окрасочную камеру поступает следующий цилиндр и т. д.
К сожалению, окраска идет слишком медленно. Повысить скорость окраски нетрудно: если пустить распылитель на полную мощность, цилиндр покроется краской за доли секунды. Но при этом будет практически невозможно получить тонкое и ровное покрытие. Лишнее мгновение — и слой краски будет слишком толстым, образуются потеки. И наоборот: чуть меньше, чем надо, — и где-то останутся незакрашенные места.
Краскораспылители — приборы грубоватые и капризные. Режим их работы зависит от многих, порой трудноуловимых причин. Поэтому приходится вести окраску медленно, в режиме, при котором одна-две секунды не имеют особого значения. Как быть?
Теперь вы знаете: задача 10 на самом деле не задача, а типичная изобретательская ситуация. Она может быть превращена в самые различные задачи: как вообще избежать необходимости окрашивать приборы? как изменить распылители, чтобы они работали стабильнее? как лучше вести контроль за процессом окраски? как изменить краску? как изменить условия окраски?.. Эксперименты с этой ситуацией показали, что в подавляющем числе случаев ситуацию переводят в задачу на улучшение контроля за ходом покрытия. Это представляется очевидным: чем точнее контроль, тем быстрее можно вести окраску. Однако быстрый и точный контроль требует применения сложных электронных устройств. Механическое оборудование, которое по команде контрольной аппаратуры выводит прибор из зоны окраски, также получается весьма сложным, потому что необходимо обеспечить вывод прибора за сотые доли секунды. Теоретически все это осуществимо, но практически настолько сложно и дорого, что выгоднее вести окраску медленно, старым способом.
Переведем теперь эту ситуацию в мини-задачу: все остается как было, но приборы быстро покрываются топким и ровным слоем краски. На первый взгляд, задача стала значительно сложнее, она теперь кажется нерешимой. Подумать только: распылители гонят краску на полную мощность, притом делают это неравномерно, а краска, как по волшебству, ложится тонким и ровным слоем... На самом же деле после перехода к мини-задаче отпали наиболее трудные пути решения: теперь мы не будем вести контроль за процессом окраски, а постараемся так изменить этот процесс, чтобы он хорошо шел без всякого контроля. Сколько бы ни поступало краски, на изделии должен оставаться только тонкий и ровный слой.
Вместо неопределенной и трудной ситуации перед нами теперь четкая и легкая задача: цилиндр покрыт избытком краски; как убрать этот избыток, оставив лишь тонкий слой? Это уже, в сущности, чисто физическая задача. Здесь тоже есть определенные правила решения, потом мы с ними познакомимся, а пока просто рассмотрим несколько возможных вариантов решения. Чтобы убрать избыток краски, нужно приложить силу. Каким образом это можно сделать? Простейшие способы: потрясти или вращать цилиндр. Последняя идея и отражена в авторском свидетельстве № 242 714: цилиндр окунают в бак с краской, а затем вращают — центробежная сила сбрасывает лишнюю краску. Меняя число оборотов, можно регулировать толщину остающегося покрытия. Способ очень простой и эффективный.
Конечно, переход от ситуации к мини-задаче отнюдь не гарантирует, что будет получена задача, решение которой почти очевидно. Преобразовав ситуацию в мини-задачу, мы делаем лишь первые шаги к решению. Но это очень важные шаги.
Возьмем для примера еще одну задачу.
Задача 11. Антенна радиотелескопа (она размещена в пластмассовом куполе) находится в местности, где часто бывают грозы. Для защиты от молний вокруг антенны поставили металлические штыри-громоотводы. Но эти штыри задерживают радиоволны, создают радиотень. Поставить молниеотводы на антенну невозможно. Как быть?
Обычно при решении этой задачи предлагают различные конструкции выдвижных молниеотводов. Их использование, однако, требует организации чрезвычайно громоздкой и все-таки ненадежной службы контроля за состоянием атмосферы.
Переход к мини-задаче сразу отсекает этот путь, кажущийся наиболее естественным. Как и в предыдущем случае, нужно оста-* вить все как было. Никаких выдвижных молниеотводов" никакой службы контроля. Молниеотводы остаются, но, словно по волшебству, перестают давать радиотень.
Поделиться книгой: