Технология творческого мышления - Марк Меерович

Здесь хотелось бы отметить следующее: многолетний опыт многих преподавателей показал, что на первых порах обучения погоня за выскочившей идеей прерывает ход решения и мешает довести его до логического конца. По точному замечанию Г.С. Альтшуллера, делают только то, что записано в инструкции, да и то не всегда. Но тут уж виноват не алгоритм, а исполнитель. Признавайтесь, очень хочется все-таки подобрать какие-нибудь «средние» куски кирпича, чтобы и чистили, и не застревали. Или постучать по трубе кувалдой. (Ах, да, ведь труба в земле, и где застрял кирпич — мы не знаем!). Или повысить давление, чтобы протолкнуть застрявший кирпич, или направить давление потока воды с другой стороны, или нагреть трубу, чтобы осадок отстал. «Потрясти» ультразвуком или просто провибрировать. Растворить химическим способом. Заложить в трубу «ерш» с вращающимися щетками... И много других, не менее интересных предложений.

Конечно, большое давление может протолкнуть кирпич, но ведь и труба может лопнуть... Чтобы получить давление «с другой стороны», нужно ставить еще один насос. Растворять химически — очень дорого, кроме того, сильный растворитель может и трубу растворить. Ерш — достаточно сложное устройство, стоит ли его изготовлять, чтобы использовать один-два раза в год?

Поэтому будем искать решение, не усложняя систему и не вызывая новых нежелательных эффектов. И при этом — еще раз напомним — будем стремиться к ИКР!

Шаг 6. Физическое противоречие на микроуровне (μ-ФП): контактирующая с осадком поверхность обломка большого кирпича должна состоять из частиц вещества, которые обеспечивают максимальный размер поверхности во время сдирания осадка и минимальный размер (или совсем устраняют контакт) во время застревания.

Возникает естественный вопрос: «Разве противоречие «большой — маленький» — физическое? Это же размеры, значит, геометрическое?»

Вопрос закономерный. Но в ТРИЗ пока другого термина нет. Поэтому мы говорим не только о свойствах, но и о состоянии. Тем более что часто размеры объектов, например воздушного шарика, определяются физическим параметром, таким, как давление внутри него. Длина объекта может изменяться от температуры, электрического и магнитного полей и т.д. Кстати, многие противоречия разрешаются не только с помощью физических эффектов, но и достаточно часто с применением математики. И какие красивые решения получаются! Действительно, идеальные результаты!

Формулировки других вариантов физического противоречия на микроуровне не очень отличаются от противоречий на макроуровне, поэтому подумайте над ними сами.

Шаг 7. Идеальный конечный результат (ИКР): техническая система должна сама обеспечивать между поверхностью сдираемого осадка и поверхностью обломка кирпича наличие частиц, которые обеспечивают большую величину поверхности обломка, контактирующую с осадком, во время сдирания осадка и маленькую контактирующую поверхность (или ее полное отсутствие) при застревании обломка.

Для других вариантов суть формулировки ИКР в кратком виде будет следующей:

техническая система должна сама обеспечивать наличие частиц, создающих твердую поверхность обломка во время сдирания осадка и мягкую — при его застревании;

техническая система должна сама обеспечивать наличие частиц, прочно связывающих поверхность обломка с кирпичом во время сдирания осадка, и возможность отрыва поверхности от кирпича при его застревании.

Шаг 8. Сформулируем условия, которым должны удовлетворять частицы, чтобы обеспечивались необходимые согласно шагу 7 противоположные физические состояния.

Какими же должны быть частицы для первого варианта, когда контактирующая с осадком поверхность обломка должна быть большой — и маленькой? Очевидно, частицы должны быть на поверхности или их должно быть много, чтобы поверхность была большой во время работы, и частиц должно стать мало или их не должно быть вообще, чтобы поверхность стала маленькой во время застревания.

А для второго варианта? Различие между твердым и мягким определяется способностью объектов сопротивляться изменению своей формы под воздействием внешней силы. Наиболее явно такое различие наблюдается у вещества, которое находится в разных агрегатных состояниях — например, в твердом и жидком. При изменении температуры меняют свою твердость аморфные вещества.

Для третьего варианта свойства, которыми должны обладать частицы, заложены в самой формулировке ИКР: они должны быть прочно соединенными во время работы и легко отделяемыми при застревании.

Если обобщить требования к свойствам частиц, вытекающим из этих трех вариантов, то можно увидеть, что они во многом сходны. Так, требование к поверхности быть прочно соединенной с основной массой обломка прежде всего предусматривает необходимость существования этой поверхности. А прочность соединения чаще всего наблюдается как раз у твердых веществ.

Аналогична ситуация и с требованиями к свойствам частиц во время застревания обломка: отделение или исчезновение поверхности может произойти при ее слабом соединении с основной массой обломка, а слабая связь между частицами как раз характерна для жидких веществ.

Шаг 9. Проанализировать состав системы (см. шаг 1) и выяснить, имеются ли в ее составе элементы, обеспечивающие сформулированные на шаге 8 свойства.

При определении оперативного времени мы подробно рассмотрели, как застревает обломок. Теперь рассмотрим, как он освобождается.

Чтобы обломок освободился, необходимо, чтобы либо исчез осадок, в котором он застрял, либо острые края, которые сдирают осадок и которыми обломок как раз и зацепился. Осадок сам не уйдет, его надо содрать. Значит, «уйти» должны острые края. Причем уйти, в соответствии с требованием ИКР, сами, т.е. под действием тех элементов, которые уже имеются в системе.

В состав системы входят труба, крупный обломок кирпича, осадок, вода и насос. Осадок уже исключен, труба с обломком не контактирует и поэтому воздействовать на него не может. Насос же воздействует на обломок посредством давления воды.

Итак, из пяти элементов остались два: крупный обломок с острыми краями, застрявший в осадке, и вода. И задача свелась к предельно конкретной и физической: острые края обломка под действием воды должны исчезнуть, тогда обломок освободится. Очевидно, на острые края могут действовать свойства воды как вещества, в частности основное свойство — способность воды растворять. Кроме того, вода имеет некую положительную температуру, т.е. обладает запасом тепла — назовем это «тепловым полем». Еще есть «механическое поле» — давление, создаваемое насосом. Но на обломок кирпича все эти свойства не подействуют... Как же сделать его маленьким? Или размягчить? Или отодрать слой с поверхности?

Давайте вернемся к началу (см. АРПС, приложение 1) и посмотрим, что мы проскочили. Нашли? На шаге 1 было сказано: «без специальных терминов»! А почему — в примечании 8.

Что же мы с вами не сделали? Не выбросили термин «кирпич», не заменили его простым словом, например «очищалка» или «обдиралка». И по всем законам психологической инерции наша мысль пошла проторенным путем, не позволяя представить себе обломок кирпича не цельным и твердым куском спекшейся глины, а чем-то иным, способным к изменениям. Тогда кирпича с его свойствами уже нет, есть просто обдиралка. И эта обдиралка под действием воды, ее давления и температуры должна уменьшаться, причем уменьшение идет с поверхности за счет ее размягчения и отрыва частиц...

Из какого же вещества должна быть изготовлена обдиралка, чтобы на нее подействовали свойства воды? Растворяется в воде, например, соль, большие твердые куски которой можно бросать в трубу вместо кирпича. А еще в воде хорошо растворяется... вода, твердая вода — лед. Можно в трубу бросать просто куски льда. Можно «сморозить» маленькие куски кирпича в один большой — если он застрянет, то распадется на маленькие. Мы сразу выходим на решение исходного противоречия: большой кусок хорошо чистит, а маленькие не застревают.

Проблема 2

О ЗАПАЙКЕ АМПУЛ

Для запайки ампул с лекарством их устанавливают в квадратный ящик с ячейками (25 × 25 = 625 ампул) и на конвейере подают к газовой горелке. Горелка представляет собой трубу с отверстиями (как в нагревателях горячей воды или в газовых духовках), расположенную на некоторой высоте поперек конвейера. Из отверстий вниз выбиваются языки пламени. Эти языки пламени при прохождении ящика с ампулами нагревают шейку ампулы. При нагреве шейка оплавляется, стекло стекает вниз и ампулы запаиваются, герметизируя лекарство.

Но при горении газа длина языков пламени меняется, и не все шейки ампул успевают нагреться до такой температуры, чтобы оплавиться и закупорить лекарство. Часть ампул не запаивается, получается брак. Можно уменьшить скорость движения конвейера, но тогда падает производительность труда. Поэтому попробовали увеличить подачу газа в горелки. Длина языков пламени увеличилась, и все ампулы стали прекрасно запаиваться. Но длинные языки пламени начали касаться и тела ампулы, в котором находится лекарство (рис. 7.2). Лекарство при нагреве портится, опять получается брак. Как быть?