Бесплатный фрагмент - ТРИЗ для «чайников»

ВВЕДЕНИЕ

Я познакомился с теорией решения изобретательских задач (ТРИЗ) в 1982 году на семинаре, который проводил основатель ТРИЗ Г. С. Альтшуллер. После месяца обучения нам показалось, что мы всесильны, что мы способны решать любые задачи. Но действительность быстро приземлила нас. Задачи почему-то не решались. То, что казалось панацеей, не «лечило» наши конкретные диагнозы.

Это сейчас мне понятно, что не произошло ничего неожиданного. Самая хорошая скрипка не звучит без скрипача, и даже суперсовременный самолет сам не делает фигуры «высшего пилотажа». Так и с ТРИЗ — это сильный инструмент, но только в руках профессионалов. А профессионалом можно стать только после 5–10 лет плотной работы со всеми инструментами ТРИЗ. Таких специалистов в СССР было несколько десятков человек, да и сейчас немногим больше. Но зато каждый способен решить практически любую изобретательскую задачу, если она в принципе решаема.

Особенно эффектно это происходит на обучающих семинарах по заказам предприятий. Неподготовленному человеку трудно поверить, что ТРИЗ-профессионалы могут в течение часа решить проблему, над которой группа инженеров билась несколько месяцев или даже лет. Инженеры предприятий встречали нас всегда с большим недоверием, особенно на таких сильных предприятиях, как Норильский горно-металлургический комбинат или Уралмаш. Все, что мы им показывали в первые дни, вызывало недоверие: понятно, тут у вас все подготовлено, вот и получается, а попробуйте-ка реальную задачу решить.

Сразу мы не соглашались, ведь чтобы создать напряжение — нужна пауза. Но на третий день семинара мы предлагали дать любую практическую задачу, стоящую перед предприятием. Всем слушателям становилось ясно, что тут заготовки быть не может, и вся группа со злорадством ждала оглушительного провала. Ведь задача, которая потребовала несколько лет работы лучших специалистов предприятия и на которую у них был «контрольный ответ», не может быть решена человеком со стороны, да еще в течения часа-полутора. И вот тут провалиться было нельзя! Но мы и не проваливались. Как правило, всегда находилось решение, которое в ряде случаев оказывалось гораздо более эффектным, чем заготовленный заказчиками «контрольный ответ». Трудно поверить, что это возможно, но это так! Поэтому после таких «показательных выступлений» контакт с группой налаживался очень быстро. Так было на всех моих семинарах. Исключение составил семинар в Норильске, где я в составе группы Б. Злотина участвовал в обучении сразу трех групп инженеров. Надо сказать, что инженерный корпус НГМК был самым сильным из всех, с кем мне приходилось работать. Это были молодые и очень умные ребята. Они быстро сообразили, что мы действительно умеем решать задачи и… начали активно эксплуатировать нас! За этот семинар мы решили для наших слушателей по 10—12 реальных задач по производству. Это, разумеется, входило в стоимость семинара и, я уверен, комбинат вернул все свои затраты на семинар только за счет этих решений.

Основной проблемой ТРИЗ является то, что этот сильный инструмент очень не прост в освоении и применении. Поэтому, даже прослушав серьезный курс ТРИЗ, инженеры не могут сразу эффективно применять его. Именно это и препятствовало быстрому распространению ТРИЗ, поскольку у рядового инженера нет времени на освоение новых навыков. Как разрешить это проблему — сделать сильный инструмент доступным широкому кругу инженеров? Ведь зачастую у меня были семинары всего от 12 до 40 часов, что явно недостаточно. Как убедить рядового инженера, что ТРИЗ эффективен? Как дать ему инструмент, чтобы он сразу мог пользоваться им?

Я любил вести обучение в виде беседы со слушателями, когда просто рассказывал основные инструменты ТРИЗ, иллюстрируя все примерами из своей практики, шутками и анекдотами. Так проще понимать материал и принимать его (ведь, как говорят, «в каждой шутке есть только доля шутки, а все остальное — правда»). А заодно просил слушателей самим попробовать сразу применять изложенный материал к своим производственным проблемам и обсуждал с ними их проблемы и задачи.

В этой книге мы рассмотрим 20 основных приемов устранения технических противоречий, которые я выбрал как наиболее эффективные и часто применяемые. На основе более чем 30-летнего опыта работы я исключил часть приемов, которые используются редко, а часть приемов перегруппировал и объединил для удобства работы.

В отличие от традиционного изложения приемов, я подробно раскрою подприемы каждого из них, а также расскажу о типовых применениях этих приемов, подкрепив каждый пункт примером (задачей-аналогом). Это позволит Читателю увидеть и более общие аналогии (приемы) охватывающие широкий класс задач, и более конкретные (зато более конкретные, а значит более инструментальные) аналогии.

В книге описаны два инструмента — алгоритм выявления противоречия и приемы.

Понимание изобретательской задачи как противоречия в системе позволяет быстро выбрать метод решения, а зачастую и решить ее сразу, без привлечения других инструментов ТРИЗ. А использование приемов устранения технических противоречий часто подсказывает аналогии, которые могут наводить на решение. Эти материалы, с моей точки зрения, позволяют быстро перейти к практическому использованию ТРИЗ. Эти инструменты доступны рядовым инженерам, имеющим общую техническую подготовку, минимальные знания и опыт работы с инструментами ТРИЗ. Для работы достаточно просто читать излагаемый материал и примерить его на свои проблемы.

Глава 1. БАЗОВЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Собственно говоря, комплекс инструментов ТРИЗ основывается на двух базовых философских сентенциях:

1. Весь материальный мир развивается по объективным законам диалектики, и техника, как часть материального мира подчиняется этим законам.

2. Законы развития техники объективны — их можно познать и осознанно использовать для развития техники.

Пример-шутка

К одесситу подходит приезжий

— Скажите, если я пойду по этой улице там, в конце будет вокзал?

— Знаете, он там будет, даже если вы туда не пойдете.

Из этих двух положений вытекают очень важные следствия:

— если есть общие закономерности развития техники, значит, есть и общие подходы к решению изобретательских задач в различных областях науки и техники; значит эти закономерности можно выявить и использовать;

— на основании общих философских подходов можно разработать конкретные закономерности, позволяющие прогнозировать развитие техники в разных областях.

Важный вопрос: что такое правильно поставить задачу?

Развитие техники идет через появление, обострение и разрешение противоречий. Поэтому при решении задач полезно выявлять противоречие, препятствующее развитию технической системы или решению изобретательской задачи.

Говорят, что правильно поставить задачу — наполовину решить ее. В технике правильно поставить задачу значит вычленить из общей изобретательской ситуации ключевое техническое противоречие, которое препятствует развитию системы или решению задачи.

Дело в том, что задачи, которые ставятся перед изобретателями, не являются, строго говоря, техническими задачами. Как правило, мы имеем дело с изобретательской ситуацией.

Изобретательская ситуация — это то, как мы видим проблему внешне. И хотя часто, кажется, что проблема поставлена точно и определенно, но реально это не так. В изобретательской ситуации часто бывает смешано несколько задач, а иногда вообще ставится не та задача, которую надо решать!

Почти всегда в описании проблемной ситуации присутствует избыточная информация (зачастую просто неверная или субъективная информация!), которая не имеет отношение к проблеме, но сильно затрудняет понимание ее сути и решение. Иногда же наоборот, границы задачи неоправданно заужены, что мешает найти решение. И часто правильно понять проблему — почти эквивалентно решению задачи. Именно поэтому крайне важно бывает понять, что мешает нам решить ту или иную задачу, то есть выявить техническое противоречие.

Пример из практики автора

На Норильском горно-металлургическом комбинате концентрат обрабатывали в специальных реакторах. Это цистерны длиной в 12 метров и диаметром около 4 метров. Процесс идет при давлении 12 атмосфер и температуре 130—150 С, продувкой воздухом обогащенным кислородом. По технологии, пульпа концентрата занимает около ¾ объема реактора и активно перемешивается четырьмя винтовыми шнеками диаметром 300 мм расположенными вертикально. Остальная часть реактора заполнена парогазовой фазой.

В процессе обработки осуществляется контроль уровня пульпы в реакторе. Для этого, в цистерну, сверху вварена U-образная трубка, нижний конец которой доходит до середины цистерны. Через трубку с постоянной скоростью пропускается вода. Чем выше пульпа, тем больший зона контакт ее с водой, а значит тем больший нагрев. По степени нагрева воды судят об уровне пульпы.

Заказчик поставил задачу: повысить точность измерения уровня пульпы? Измерять ее снаружи невозможно — стенка цистерны — 12 мм стали, 10 мм свинца и еще 80 мм огнеупорного кирпича. Значит контроль возможен только по нагреву воды. Но температура нагрева воды в трубке зависит не только от длины контакта, но и от температуры внутри реактора и многих других причин. Да и измерение температуры тяжело оценивать с высокой точностью. Как быть?

При решении задачи в группе обучения присутствовали механик цеха и технолог, то есть оба главных лица, ответственных за технологический процесс и работоспособность оборудования.

С самого начала был задан вопрос — «А для чего нужно знать уровень пульпы в реакторе?». Быстро выяснилось, что нет необходимости измерять уровень пульпы в реакторе с большой точностью. Технолога интересовало только ограничение минимального уровня, чтобы процесс не пошел в разнос, а механика — максимальный уровень пульпы, чтобы в механизмы вращения мешалки не попадала абразивная пульпа. Все остальное их не интересовало.

После правильной постановки задачи выяснилось, что реальная задача не на измерение температуры (высоты пульпы в реакторе), а на определении двух критических недопустимых значений (верхнего и нижнего).

Установить два датчика было совсем просто, а главное — существенно повысилась точность роботы системы и ее надежность. Достаточно было в уже существующую трубу на нужном уровне установить тепловые датчики, если происходит замена пульпы на парогазовую смесь в районе датчика, то резко меняется режим нагрева трубки в этом месте, и это сразу улавливается датчиком. То есть задача оказалась отличной от той, которую первоначально ставили Заказчики, и реальная задача была намного проще.

Пример-шутка

Блондинка врывается в кабинет травматолога

— Доктор, у меня беда! Так хромаю, что боюсь, что сломала ногу! Боюсь, гипс придется накладывать!

— Спокойствие, девушка, только спокойствие. Сейчас я со второй туфли каблук отломаю, и можно будет обойтись без гипса.

А теперь в качестве технического примера рассмотрим следующую задачу:

Мясные туши необходимо маркировать, чтобы гарантировать прохождение ветеринарного кон­троля. И никакие бирки тут недопустимы, так как они могут потеряться при транспортировке. А вот черниль­ное клеймо — гарантия, что маркировка будет сохране­на. Но тут и возникает проблема. После продажи, при приготовлении пищи, это клеймо приходится срезать и выбрасывать (ведь чернила-то не очень полезны для здоровья). Это значительные потери, приходится срезать печать вместе с куском мяса. Необходимо предложить иной способ маркировки мяса!

Казалось бы, проблема очевидна. Нужны какие-то приборы или новые бирки, которые не будут теряться. Но начнем решать эту задачу.

Сформулируем противоречие: клеймо должно быть, чтобы маркировать тушу, но клейма быть не должно, чтобы не пор­тить мясо. А теперь попробуем вникнуть в сущность задачи. В определенной зоне туши (как говорят в ТРИЗ, в оперативной зоне) в определенное время (в ТРИЗ говорят, в оперативное время) должны быть инородные частицы, чтобы маркировать тушу, и этих частиц не должно быть, чтобы не портить, не отравлять мясо.

При такой формулировке сразу становится ясно, что, в сущности, нет противоречия между наличием инородных частиц и съедобностью, если использо­вать пищевые красители, например на основе свеклы. Еще лучше использовать невредные пищевые красители, разрушающиеся при термообработке (мясо-то вряд ли кто сырое есть будет!). То есть, как только мы правильно сформулировали противоречие, ответ стал очевиден.

1.1. Противоречие

Под противоречием понимается необходимость выполнения технической системой двух взаимоисключающих требований к системе или ее частям.

Например, изделие должно быть твердым и мягким, легким и тяжелым, горячим и холодным, большим и маленьким…

Броня танка должна быть толстой, чтобы надежно защищать от вражеских снарядов, и она же должна быть тонкой, чтобы танк не был тяжелым, и, как следствие этого, маломаневренным в бою.

Иногда конструкторы выбирают в качестве приоритета один из параметров и пытаются улучшить только его. Именно так был создан немецкий танк «Мышонок».

Его вес был около 188 тонн, мощная (до 240 мм) броня защищала его от средних снарядов, а 128-миллиметровое орудие было способно сокрушить любой танк того времени. Но скорость всего 18 километров в час делала его неповоротливым и уязвимым. Он разрушал все мосты на своем пути и стал хорошей мишенью для крупных орудий и самолетов. Цена была настолько высокой, что о массовом производстве не могло быть и речи. За всю историю было сделано только два таких танка!

Часто противоречие пытаются разрешить компромиссом. Удачным компромиссным решением в годы второй мировой войны был советский танк Т-34. Он защищал экипаж от стрелкового оружия, крупнокалиберных пулеметов и даже легких орудий, но при этом был маневренным и мог двигаться со скоростью грузовика по бездорожью. А технология производства была настолько простой, что на нескольких советских заводах их было произведено более 85 000 танков.

Как показывает опыт, компромиссное решение лишь откладывает необходимость разрешения противоречия, но не снимает проблемы. Со временем противоречие нарастает, обостряется, и в конечном итоге возникает необходимость его радикального разрешения за счет нового технического решения. Появление ручного противотанкового кумулятивного оружия обострило ситуацию настолько, что компромиссное решение перестало удовлетворять танкистов. Кумулятивные снаряды и бомбы прожигали любую броню. Появилась необходимость разрешения противоречия «толщина брони / маневренность танка», то есть создание «тонкой легкой брони», которая защищает танк от «сильного снаряда». Так появилась «активная броня».

Активная броня — разновидность защиты боевых бронированных машин. Она состоит из металлических контейнеров, содержащих элемент динамической защиты, который состоит из двух слоёв взрывчатого вещества и тонкой металлической пластины, расположенной между ними. Принцип действия активной брони состоит в том, что контейнеры со взрывчаткой, установленные поверх обычной брони танка, взрываются «навстречу» летящему в танк снаряду, в тот момент, когда снаряд попадает в них.

1.2. Оперативная зона и оперативное время

Техническое противоречие всегда проявляется в определенное время и в определенном месте. Например, при выполнении рентгенографии мы понимаем, что рентгеновские лучи крайне вредны для здоровья. Но при проведении неразрушающего контроля (рентгена) их использование происходит только в ограниченное время, и в защищенной камере, где людей нет. Таким образом, разрешается противоречие — нужны вредные лучи для проведения анализа, и эти лучи должны быть безвредными для персонала.

Для того чтобы научиться разрешать противоречия попробуем разобраться, где и когда техническое противоречие возникает. Для этого введем понятия оперативной зоны (ОЗ) и оперативного времени (ОВ).

Пространство в системе, в котором возникают противоречивые требования, и граничная зона около него, называется оперативной зоной.

Часто современная техника излучает радиоволны высокой частоты, которые вредны для здоровья, но сами приборы нужны для использования. Почему же мы все-таки пользуемся ими? Да потому, что вредное излучение возникает только в ограниченной зоне в приборе, а пространство вокруг него будет вполне безопасным. Именно эта зона (зона действия лучей!) и будет в данном случае оперативной зоной.

Если мы говорим, что утюг плохо гладит, из-за того, что плохо нагревается, то при этом понимается, что плохо нагревается нижняя (рабочая) поверхность утюга. Она и является оперативной зоной. Все остальные части утюга (например, ручка) нас не волнуют.

Промежутки времени, во время которых к системе предъявляются требования, выполнение которых вызывает конфликтную ситуацию (то есть необходимость выполнения противоречивый требований) и называются оперативным временем.

Например, основные требования к толщине брони танка возникают во время боя, и совершенно никого не волнуют в то время, когда танк стоит на базе или находится на марше. Следовательно, оперативное время для танка — время боевых действий, атаки.

А теперь рассмотрим два примера по решению задач с использованием понятий «оперативная зона» и «оперативное время».

Пример 1

В 1980 году на Нижнетагильском металлургическом комбинате мы столкнулись с крайне сложной задачей. Необходимо было повысить качество проката для морских судов, снизить поперечную разнотолщинность листов (это было обязательным условием регистра Ллойда). На стане, построенном еще в 30-е годы, это сделать весьма сложно. Проблема состояла вот в чем. Лист прокатывают просто: слиток пропускают между двумя рабочими валками приблизительно так, как хозяйки отжимают мокрое белье, на старых стиральных машинах. Только валки не из резины, а из стали. Чтобы рабочие валки не сильно прогибались, устанавливают опорные валки. Это рабочая схема стана «кварто». Постепенно зазор между ними уменьшают, и, в конце концов, получается готовый лист, заданной толщины.

При такой технологии прокатчикам приходится решать две задачи:

во-первых, деформировать металл так, чтобы он полу­чался с одинаковой толщиной в центре и на краях, то есть без поперечной разнотолщинности,

во-вторых, удерживать раскатываемый лист в валках строго по центру.

Вам может показаться, что это разные задачи. Но это не так. Дело в том, что усилия деформации настолько велики, что никакие посторонние дополнительные механизмы не способны удержать раскатываемый лист в валках, если из-за неравномерной деформации по ширине его начнет уводить в сторону. В результате произойдет авария.

Прокатчики нашли выход. Они сделали валки так, чтобы при нагрузке образовывался вогнутый профиль, и теперь раскатываемый лист сам центрует себя. Если он сдвинулся в какую-нибудь сторону, то горизонтальная составляющая усилия деформации загоняет его назад. И чем больше вогнутость, тем значительнее эффект самоцентрирования.

Вот тут и противоречие: чем больше вогнутость валков, тем больше поперечная разнотолщинность, то есть тем хуже качество проката, но зато более надежна устойчивость процесса. К тому времени, когда мы начинали работать, разнотолщинность между центром и краями дости­гала 1—1,2 мм при допуске всего 0,8 мм. Итак, налицо противоречие. Как быть?

Пример 2

В хирургии полостных органов — кровеносных сосудов, кишечника, пищевода, трахеи — часто применяется замена отдельных их участков трубчатыми протезами из синтетических полимеров, которые должны обеспечить изоляцию субстрата, на­ходящегося внутри полости (пищи, воздуха, крови), от окружающих частей организма. Как и всякое инородное тело, трубчатые протезы постепенно снаружи и изнутри покрываются капсулой из соединительной ткани. При зна­чительной длине протеза внутренняя часть этой капсулы недостаточно хорошо снабжается кровью, что вызывает ее дистрофию и медленное отмирание. Для того чтобы обеспечить связь между внутренней и наружной частями капсулы, лучше всего было бы применить пористые протезы, но в таком случае, прежде чем капсула будет образована, нарушится герметичность сосуда. Как быть?

Чтобы разрешить противоречие, необходимо провести анализ технической системы и противоречий, связанных с ней. Начнем с уточнения условий, в которых возникают и действуют противоречивые требования, то есть оперативного времени и оперативной зоны. При рассмотрении работы любой системы, нетрудно видеть, что она далеко не всегда работает в одинаковых условиях, и с одинаковыми параметрами. Поэтому, например, условно все время работы технической системы можно разделить на такие промежутки Т1, Т2 и т.д., в течение каждого из которых все характеристики системы одинаковы или однородны. Так же надо поступить и с пространством, разделив его на зоны S1, S2, и т. д. где требования одинаковы.

Начнем с задачи 2. Противоречие состоит в том, что сосуд должен быть пористым, чтобы кровь быстро поступала в соединительную ткань, образующуюся внутри протеза (то есть через некоторое время), и не пористым, чтобы кровь не вытекала из сосуда прямо сейчас.

Химики и врачи нашли остроумный способ устранить противоречие между необходимостью протеза быть пористым и не пористым. Трубчатый протез изготавливается из двух компонентов. Один составляет пористый каркас, а другой — медленно рассасывающийся в организме полимер, заполняющий многочисленные поры каркаса. По мере того как полимер рассасывается, соединительная ткань постепенно заполняет освободившееся пространство. В конце концов, соединительная ткань соединяет внутреннюю и наружную поверхности капсулы.

Итак, поскольку противоречивые требования предъявляются в разное время, то и противоречие было разрешено во времени.

Пример-шутка (разделение противоречия во времени)

Мужик хвастается другу:

Представляешь, я вчера зашел в кабинет шефа и стукнул кулаком по столу!

— Ну и что?

— Главное — сделал это вовремя — завтра шеф возвращается из командировки.

Пример-шутка (разделение противоречия во времени)

— Доктор куда мы едем? 
— В морг. 
— Так я еще не умер! 
— Так мы еще и не приехали.

Пример-шутка (разделение противоречия в пространстве)

В детском саду дети сидят в песочнице с сотовыми телефонами, а воспитательница спит.

— Как вы можете спать!? Дети разбегутся!

— Никуда не денутся. Вай-фай только в песочнице!

Воспитательница великолепно разрешила противоречие в пространстве — граница должны быть и ее не должно быть. Дети должны убегать, потому, что они дети и хотят играть, и дети не должны разбегаться, чтобы быть под контролем. Значит, они должны играть в ограниченном пространстве. А сделать это может с помощью Интернета, ограничив радиус действия сети. То есть появилась «невидимая, но очень эффективная граница».

Аналогично, если в системы противоречивые требования, сформулированные для всей системы, реально проявляются в той или иной ее части. Тогда противоречие может быть разрешено в пространстве.

Вернемся к задаче 1.

Какие зоны валка удерживают металл, создают осевые усилия, центрирующие раскат?

Ну, разумеется, те, где наклон образу­ющей валка больше, то есть краевые зоны.

Какие зоны по ширине валка создают особенно большую разницу по толщине в сравнении с краями?

Разумеется, центр валка. Парадоксальная ситуация, но теперь вполне очевидно, что противоречия, как такового, нет. Профиль валка в центральной части, создающий все проблемы разнотолщинности, практически не влияет на центровку раската, в то время как краевые зоны, обеспечивающие устойчивость раската, не вызывают большой разнотолщинности.

Мы разработали и внедрили выпукло-вогнутую профилиров­ку валков, при которой в центре делается утолщение на фоне общей вогнутости. Благодаря этому разнотолщинность снизилась до 0,8 мм, не снижая при этом устойчи­вости процесса прокатки.

Как и каждое сильное реше­ние, такая профилировка позволила получить «дополни­тельные пирожки»: так шутливо называют тризовцы сверхэффект — неожиданное положительное свойство системы, которое появляется при решении задачи. Кро­ме повышения качества проката удалось повысить на 10% производительность стана. Уменьшился и расход металла (поскольку лист стал в центре тоньше).

Итак, при решении практических задач, работа начинается с определения противоречия, которое мешает удовлетворить работать, а также оперативной зоны и оперативного времени, в которых это противоречие возникает. И часто бывает, что как только вы определите это, задача становится простой и понятной настолько, что ее можно решить на уровне здравого смысла.

А теперь попробуем описать формальную процедуру выявления оперативной зоны и оперативного времени:

Шаг 1. Постарайтесь сформулировать противоречивые требования, которые возникают в системе и мешают решить проблему.

Шаг 2. Постройте графики действия конфликтующих требований во времени и пространстве, указав действие каждого из требований соответственно на осях. При этом возможны три типовые схемы действия этих требований как для времени, так и для пространства:

— зоны действия противоречивых требований не пересекаются

(Рис.11. схема 1а, 1б);

— противоречивые требования касаются в одной точке

(Рис.11. схема 2а, 2б);

— зоны действия противоречивых требований пересекаются

(Рис.11. схема 3а, 3б).

Шаг 3. Проведите анализ возможности разрешения противоречия стандартными для данной области техники средствами.

Уже на этом этапе иногда удается получить решение, разделив противоречивые требования во времени или в пространстве. Если же здравый смысл и общие технические знания не помогает, необходимо начинать использовать инструментарий ТРИЗ. И в первую очередь могут помочь приемы устранения технических противоречий.

Но все это мы разберем позднее.

Пример 1

В авиации во время Первой мировой войны была острая проблема — чтобы эффективно поражать противника (хорошо прицеливаться), пулеметы должны были стрелять через винт. Но некоторые пули попадали в винт и отстреливали лопасти. После этого самолет терпел крушение. Оперативное время — время стрельбы совпадает с временем работы винта, оперативная зона — место плоскости вращения винта, где проходит пуля. Разделить противоречие в пространстве не удается (оперативная зона одна как для пули, так и для лопастей винта (то есть схема 3в), но противоречие можно разделить, если пуля в момент прохождения через плоскость вращения винта будет находиться в другом месте (схема 1а) по отношению к лопасти винта. Так появились синхронизаторы работы пулемета и вращения винта. Затвор пулемета связан с осью распредвалом двигателя самолета. Теперь пули проходят через плоскость винта в то время, когда лопасти находятся в другом месте.

Пример 2

Примером ситуации, когда противоречивые требования по времени касаются в точке (а точнее пересекаются на небольшом участке) является решение о пористом протезе аорты, с временным заполнение пор растворяемым материалом (схемы 2а, 3б).

Выводы

Технические системы развиваются по объективным законам. Их можно найти и использовать для осознанного развития техники.

В основе любой технической проблемы лежит техническое противоречие, то есть наличие противоречивых требований в оперативное время в оперативной зоне. По мере развития системы противоречие развивается и обостряется. Решение технической проблемы — это всегда разрешение технического противоречия.

Глава 2. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИЕМОВ УСТРАНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ

Первоначально Г. С. Альтшуллер разработал 40 приемов устранения технических противоречий. Они были достаточно разнообразные по частоте применения и эффективности. Но главное — несмотря на достаточно глубокий уровень абстрагирования от конкретной ситуации, они за счет примеров давали возможность находить аналогии и решать задачи.

Надо понимать, что человек привык мыслить аналогиями. Увидев какую-либо ситуацию, он оценивает, а как можно разрешить ее на основе имеющегося опыта? То есть найти решение аналогичное тому, которое ранее привело к успеху. Чем более ситуация или задача, которую нужно разрешить, конкретна и близка к известной, тем больше вероятность, что аналогия будет замечена, а задача решена тем же путем. Но конкретность ситуации в значительной степени ограничивает круг задач, которые она позволяет решать. Чем более абстрактна формулировка положения или закона, тем большее количество решений она покрывает. Но такая абстрактность осложняет возможность увидеть аналогию в решении разных задач.

Налицо противоречие, которое успешно разрешил Г. С. Альтшуллер. Разработанные им 40 приемов устранения технических противоречий давали высокий уровень абстракции, а примеры в них подсказывали конкретные аналогии для решения.

В этой книге мы рассмотрим 20 основных приемов устранения технических противоречий, которые я выбрал как наиболее эффективные и часто применяемые. На основе более чем 30-летнего опыта работы я исключил часть приемов, которые используются редко, а часть приемов перегруппировал и объединил для удобства работы.

Я подробно раскрою подприемы каждого из них, а также расскажу о типовых применениях этих приемов, подкрепив каждый пункт примером (задачей-аналогом). Это сделает материал более доступным и инструментальным для широкого круга начинающих.

2.1. Виды разрешения противоречий

Все рассматриваемые приемы условно можно разделить на четыре основных группы, по типу разрешения противоречия:

— разрешение противоречий во времени

Эта группа приемов применима, в тех случаях, если удается четко разграничить необходимость выполнения противоречивых требований во времени, то есть создание условий, когда противоречивые требования будут выполняться в различные промежутки времени.

В качестве простого примера возможного разделения противоречивых требований во времени очень подходит пример перекрестка, где движение регулируется светофором. Светофор поочередно пропускает потоки машин в разное время.

Пример-анекдот:

Солдат устал от долгой езды в поезде. К тому же две его соседки постоянно спорили, и надоели ему до последней степени.

— Если окно будет открыто, то я замерзну — говорила одна.

— Если окно будет закрыто, то я задохнусь — отвечала другая.

Что делать? — спросил проводник у солдата

— В армии это противоречие решается просто — ответил солдат — сначала откроем окно, и пусть замерзнет первая, а потом закроем — и задохнется вторая. После этого можно спокойно ехать дальше.

— разрешение противоречий в пространстве

Эта группа приемов применима, если удается четко разграничить необходимость выполнения противоречивых требований в пространстве.

В качестве примера возможного разделения противоречивых в пространстве очень подходит пример развязок на американских скоростных дорогах. Движение на них в перпендикулярном направлении происходит на разных по высоте уровнях.

Пример-шутка

— Доктор, а в каких позах гарантированно нельзя забеременеть?

— Ну, например, женщина спит на кровати, а мужчина — на диване.

— разрешение противоречий за счет изменения структуры внутри системы

Эта группа приемов применима в случаях, если противоречивые требования не удается разделить во времени, или в пространстве.

Пример (из практической работы Л. Певзнера)

На подшипниковом заводе возникла проблема. Точность сборки роликового подшипника (допустимый зазор между роликом и кольцами) — 2 мкм. Но как достичь такой точности, если точность изготовления ролика — 6 мкм?

Ролики сортируют на три группы по размеру и в каждую группу попадают ролики с диаметром, отличающимся в пределах 2 мкм. Кольца также сортируются по внутренним диаметрам на группы одного диаметра. При сборке выбираются кольца и ролики и тех групп, которые обеспечивают точность сборки до 2 мкм.

Пример-анекдот

Два адвоката заходят в кафе, заказывают напитки и достают бутерброды.

— Извините, — говорит бармен, — но у нас нельзя есть свою еду.

Адвокаты переглядываются, пожимают плечами и меняются своими бутербродами…

— разрешение противоречий за счет использования возможностей надсистемы.

Эта группа приемов также применяется в случаях, если противоречивые требования не удается разделить во времени, или в пространстве, а также за счет изменения структуры. Решение же находится за счет привлечения смежных систем, дополнительных ресурсов.

У рыбаков, промышляющих в океане, есть противоречие — небольшие суда могу эффективно вылавливать рыбу, но ее негде хранить и перерабатывать. Везти ее на берег — значит терять много времени. Можно, конечно, строить большие суда и на них перерабатывать рыбу, но они будут неповоротливы и не смогут ловить рыбу. Противоречие было разрешено в надсистеме, когда рыбу вылавливают группа небольших рыболовных траулеров, которые сразу перегружают выловленную рыбу на находящуюся неподалеку большое судно — плавбазу, где ее перерабатывают на консервы или замораживают.

Пример-анекдот

Четыре правила счастливой семейной жизни:

1. Надо найти женщину, которая зарабатывает много денег;

2. Надо найти женщину, которая любит заниматься сексом;

3. Надо найти женщину, которая хорошо готовит и
убирает;

4. Надо, чтобы эти женщины никогда не встретились!

2.2. Основные группы приемов устранения технических противоречий

Итак, после того как вы определили оперативное время, оперативную зону и возможность разделить противоречие во времени или пространстве, появляется возможность более детально определить те приемы, которые можно использовать для решения задачи или развития системы для каждой из этих групп.

Приемы разрешение противоречия во времени

Приемы этой группы эффективны, если противоречивые требования предъявляются к системе в различные моменты времени. К таким приемам относятся:

1. Принцип вынесения, то есть предварительного исполнения или последующей после процесса коррекции.

2. Принцип заранее подложенной подушки

3. Принцип непрерывного полезного действия

4. Принцип повышения динамичности, в частности, проскока

5. Принцип отброса и регенерации частей системы

Приемы разрешение противоречия в пространстве

Приемы этой группы эффективны, если эти противоречивые требования предъявляются к системе в различных частях оперативной зоны. Тогда возможно удовлетворить их за счет создания различных условий в различных частях системы. К приемам этой группы относятся:

6. Принцип дробление системы и ее элементов

7. Принцип местного качества

8. Принцип асимметрии

9. Принцип перехода в другое измерение

Пример-шутка

Настоящий мужчина всегда должен знать, что нравится его девушке, чтобы случайно не оказаться с ней в том месте, где это продается.

В том случае, когда взаимоисключающие требования предъявляются в одно и то же время, в одном и том же месте, или когда применение первых двух групп приемов не привело к решению, можно попытаться использовать две группы приемов, связанных с изменением структуры системы.

Разрешение противоречия за счет изменений структуры системы или процесса

К этой группе относятся приемы:

10. Принцип «Сделай наоборот»

11. Принцип частичного или избыточного действия

12. Принцип обратной связи

13. Принцип «Изоляция»

14. Принцип «Структурирование»

Разрешение противоречия в пространстве за счет

изменений и ресурсов надсистемы

К этой группе приемов устранения технических противоречий относятся приемы, разрешающие противоречие за счет внесистемных возможностей:

15. Принцип объединения

16. Принцип универсальности

17. Принцип «вред в пользу»

18. Принцип посредника

19. Принцип самообслуживания

20. Принцип «Дешевая недолговечность вместо дорогой долговечности»

Примечание: Многие приемы, разработанные еще Г. Альтшуллером, могут относиться к различным группам приемов по типу разделения противоречия. Поэтому предложенное выше разделение несколько условное. Принципиально не деление на группы, а знание приемов и возможностями их применения.

2.3. Два подхода к решению изобретательских задач

В практике встречается два типовых подхода к использованию приемов устранения технических противоречий:

— решение поставленных задач,

— совершенствование технической системы.

В первом случае следует внимательно проанализировать задачу. Уточнить оперативную зону и оперативное время, а также возможность разделения противоречий во времени или пространстве. Если это возможно, то, в первую очередь, следует проверить возможность применения приемов из соответствующих групп. Независимо от того найдено решение или нет, после этого следует проверить возможность применения приемов из других групп. После общего анализа всех найденный решений, следует выбрать оптимальное решение (или комплекс решений), с которым и продолжить работу по внедрению.

Кстати, при изучении содержания книги рекомендуем особое внимание обратить на подразделы «рекомендации по применению» в описании каждого приема.

Во втором случае, когда конкретные задачи не поставлены, а речь идет о совершенствовании системы, следует, читая каждый прием, и типовые варианты его использования, постарайтесь увидеть аналоги тех решений, которые позволят улучшить систему. Ведь, фактически, использование приема позволяет разрешить то или иное противоречие, и, как следствие, улучшить систему или дать ей новые потенциальные возможности для развития. Не останавливайтесь на первом же найденном решении. Пройдите по всем приемам. Часто внедрение комплекса решений оказывается более простым и эффективным, чем внедрение каждого из них по-отдельности.

Пример-шутка

— Да у меня Интернет мало того, что безлимитный, так еще и бесплатный.

— Это как?

— Когда Интернет подключали, папа с соседями сверху договорился, что подключатся вместе, а платить по четным месяцам будут они, а по нечетным мы.

— Ну, и?

— Ну, так он с соседями снизу договорился, что они платят по нечетным месяцам, а мы по четным!

ВНИМАНИЕ! В отличие от математических задач, изобретательские задачи имеют не одно решение. Ваша задача не просто решить задачу, а решить ее с минимальными затратами, и максимально эффективно.

Глава 3. ГРУППА ПРИЕМОВ РАЗРЕШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ ВО ВРЕМЕНИ

3.1. Принцип вынесения, предварительного исполнения или коррекции после процесса

Идея приема состоит в том, чтобы перераспределить нагрузку на процесс, то есть разгрузить перегруженные временные интервалы технологического процесса за счет менее загруженных интервалов, чтобы облегчить и упростить процесс.

Прием применяется для разрешения противоречий, связанных с тем, что в некотором временном интервале оперативного времени система функционально перегружена и одновременное выполнение ряда операций недопустимо; тогда вынесение ряда операций (разгрузка системы) из этого временного интервала позволяет снять перегрузку и разрешить противоречия возникающие в нем.

Прием реализуется в следующих вариантах:

* заранее выполнить требуемое изменение системы (полностью или частично) или заранее расставить элементы системы так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на доставку;

* заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично);

* использовать заранее изготовленные полуфабрикаты и заготовки (лучше производимые серийно самостоятельно или в смежных областях), то есть вынести часть работ на время до процесса, используя элементы массового производство;

* выполнить исправление недостатков или коррекцию объекта на время после окончания процесса;

* если для выполнения требуемой функции необходимо только одно свойство системы, то его можно отделить от целого объекта и использовать по мере необходимости.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПРИЕМА

Данный прием рационально использовать если:

3.1.1. Если в процессе работы системы сложно разместить инструмент в оперативной зоне для обработки изделия (или он плохо работает, или есть вредное действие), то попробуйте до начала работы так разместить инструмент, чтобы в требуемое время можно было быстро и без проблем выполнить требуемые действия.

Пример

Зимой рыболовы сверлят лед, чтобы получилась лунка, через которую и ловят рыбу. Разумеется, нужно время, чтобы просверлить лунку, а затем подождать, пока испуганная рыба вернется к этому месту.

Предложено накануне ледостава нужно установить в воде плавучие кольца в виде усеченных конусов с сужающимися кверху стенками. Когда мороз скует воду, кольца-формы будущих лунок закупорят ледяные пробки. Остается выбить их и загнать под лед. Вот и готова лунка.

Пример

При легировании металла в плавильной печи значительная часть дорогих легирующих металлов (например, ванадий) очень быстро переходит в шлак. Потери этих дорогостоящих материалов могут быть весьма значительны.

Предложено решение — легирующие добавки помещают прямо в литейную форму, и во время заливки расплавленного металла в форму они сами переходят в заготовку практически без потерь. То есть легирование происходит не во время процесса выплавки стали (как это делается обычно), а после него.

Пример-шутка

Художник спросил у хозяина галереи, интересовался ли кто его полотнами. — О да! Один господин интересовался, поднимутся ли картины в цене после вашей смерти. Я сказал, что обязательно, и тогда он купил сразу 15 картин.

— Великолепно! Кто этот господин? — спросил художник. — Ваш лечащий врач, — ответил хозяин.

3.1.2. Если выполнение некоторых операций в процессе работы системы вызывает трудности или они оказывают вредное действие на элементы системы, то попробуйте выполнить эти действия до начала рабочего процесса, или перенести их выполнение после рабочего процесса.

Пример

Клапаны человеческого сердца открываются и закрываются при каждом его ударе, и за время жизни человека — около двух миллиардов раз. Тончайшие лепестки мышечной ткани выдерживают нагрузки, которые не под силу ни одному из известных материалов. Поэтому все попытки создать долговечный искусственный клапан оказались неудачными — рано или поздно они рвались в месте крепления лепестков. Причина — открывание и закрытие клапана происходит под действием силы тока крови. Так работают все клапаны в технике, и никому не пришло в голову, что в природе он устроен «хитрее».

Было обнаружено, что клапаны в природе открываются не силой тока крови, а с помощью специальных жгутиков, прикрепленных к лепесткам клапана и открывающим под действием наливающейся кровью мышцы его чуть-чуть раньше, чем поднимается давление крови при ударе сердца (систоле). Представим себе, что лепесток клапана — это дверь. Раньше она открывалась резким ударом толпы людей, бегущих то в одну, то в другую сторону. А теперь появились швейцары, которые заранее осторожно распахивают двери перед толпой. Нет резких ударов, толчков, дверь прослужит долго. Использование эффекта «швейцара» позволило создать искусственный клапан, соперничающий по долговечности с естественным клапаном.

Пример

После введения в России антисанкций в 2016 году, компания «Danone» не смогла поставлять йогурты из Дании, но часть производства осталась в России и она не подпадала под санкции. Рост цен на молоко в 2017 году поставил компанию перед необходимостью закрыть производство в России, поскольку продукция становилась нерентабельной. Но в компании нашли решение — компания перевезет 5000 коров из Дании в Россию, что обеспечит ей дешевую сырьевую базу для заводов по производству йогурта.

То есть в этом случае компания не попадает под санкции, поскольку производство молока будет выполняться до процесса перевозки готового продукта из Дании в Россию.

3.1.3. Если некоторая операция в процессе сложна или плохо управляема, или не обеспечивается точность изготовления изделия, проверьте возможность использовать заранее (до процесса) приготовленные заготовки с заданными характеристиками; тем самым разгружается, упрощается и удешевляется основной процесс.

Замечание: (еще эффективнее в качестве заготовок использовать серийно производимые в другом месте детали).

Пример

Для химического производства изготавливают металлические трубы, облицованные изнутри стеклом. Трубы круглого сечения облицовывают центробежным способом: в нагретую вращающуюся трубу подают расплав стекла, центробежные силы равномерно «размазывают» стекло по внутренней поверхности трубы. Поступил новый заказ: нужно срочно перейти на массовое изготовление облицованных труб квадратного сечения.

Предложено помещать внутрь подлежащей облицовке трубы стеклянную трубу с заданной толщиной стенок, запаянную с двух сторон. Затем составная труба помещается в нагревательную печь. По мере нагрева стекло размягчается, и расширение воздуха внутри прижимает мягкую массу к стенкам стальной трубы. После остывания облицованная стеклом изнутри квадратная труба готова.

Пример

Пластиковые бутылки различной формы выдуваются из стандартных заготовок — преформ, которые универсальны для всех форм бутылок одного размера. Преформы изготавливаются сотнями миллионов на специальных заводах и поставляются производителям соков, вод и других жидких продуктов, фасуемых в пластиковую тару. На заводе из преформы в специальном аппарате под давлением 40 атм и при высокой температуре в специальной форме выдувается бутылка в соответствии с желанием производителя.

Пример

Газоны в США производятся на промышленной основе. Они выращиваются на специальных фермах в виде посадок травы в специально подготовленную почву, а после того как она прорастет и сформируется мощная корневая система, слой дерна с травой срезается и перевозится в то место, где нужен газон.

На подготовленной разровненной площадке укладываются трубы системы орошения. Поверх системы орошения укладывается привезенный дерн с травой, который покрывает систему орошения. Дерн фиксируется к основе площадки деревянными колышками. Через несколько месяцев дерн прочно прирастает к основе, колышки сгнивают и… газон готов.

3.1.4. Если в рабочем процессе необходимо осуществлять регулируемую подачу небольшого количества какого-либо вещества, что вызывает трудности при его дозировании и внесении, то рекомендуется нанести дозируемый материал на мерный носитель (стержень, ленту, лист и другие материалы, или растворить в нейтральном растворе, или размешать с нейтральным наполнителем), а в процессе использовать эти заготовки.

Замечание: если размеры позволяют, то можно заранее разделить его на стандартные дозы (таблетки, гранулы, капли и др.)

Пример

Перед учеными поставили задачу повысить качество кристаллов карбида кремния. Технология получения кристаллов включала особую химическую реакцию газов соединения кремния и углерода, которая и обеспечивала рост кристаллов. А качество кристаллов существенно зависело от точности соотношения этих газов. Но была проблема — использование высокоточных дозаторов усложняет систему.

Ученые нашли решение — подавать в реактор исходные вещества для синтеза в виде газа, в котором углерод и кремний находятся в заданном стереохимическом соотношении. Например, подавать метилтрихлорсилан с атомным соотношением 1:1. А в реакторе этот газ разлагается с выделением компонент в нужном для синтеза соотношении.

3.1.5. Если в процессе работы возникает вредное действие на изделие, то проверьте возможность устранить его простыми действиями после рабочего процесса.

Пример

Технология изготовления стальных втулок предусматривала их точение из прутка, сверление внутреннего отверстия и поверхностную закалку внешней поверхности втулки. При этом из-за закалочных напряжений, сжимающих втулку, на внутренней поверхности нередко возникали микротрещины.

Было предложено изменить порядок операций — сначала точить наружную поверхность, потом проводить поверхностную закалку, а потом высверлить внутреннее отверстие. Теперь напряжения, возникающие в теле втулки при закалке в центральной части, исчезают вместе с высверленным материалом. Образование трещин прекратилось.

3.1.6. Если вредное действие на изделие, возникает в процессе работы, то проверьте возможность предотвратить его простыми предварительными действиями (часто функционально теми же, но просто выполненными заранее). Например, направить разрушение (вредное действие) по заданному направлению.

Пример

Основная функция сцепки вагонов в поездах — соединять вагоны, чтобы передавать тянущее усилие. При этом, гибкая сцепка позволяет им двигаться друг относительно друга, чтобы преодолевать кривые участки пути, а тянущее усилие передается от локомотива, через весь поезд. Но тут возникало противоречие. В случае схода поезда с рельсов, прочная сцепка тянула за собой все вагоны, увеличивая масштаб катастрофы. Налицо противоречие — сцепка должна быть прочной, чтобы тянуть вагоны, но не должна быть прочной, чтобы не увеличивать вредные последствия при аварии. Разрешение противоречия обеспечивают особые прочностные свойства сцепки. Конструкция сцепки такова, что позволяет ей тянуть вагоны, но сцепка разрушается при катастрофе или сходе поезда с рельсов.

Пример

Компрессорный цех — помещение с повышенной взрывоопасностью. При взрыве возникает опасность резкого повышения давления внутри цеха, что приводит к гибели людей. Чтобы избежать этого, значительная часть стеновых панелей должна сбрасываться при взрыве и повышении давления. Это гарантирует безопасность людей в здании. Но как это сделать?

Чтобы обеспечить это, для крепления этих панелей используются специальные ослабленные болты (надрезанные или просверленные). Прочности этих болтов вполне достаточно, чтобы удерживать панели в обычном состоянии, но при повышении давления при взрыве они разрываются и панели сбрасываются.

3.1.7. Точность процесса можно повысить или упростить его выполнение, если заранее создать избыточные напряжения (или ослабленные зоны) в тех частях объекта, где необходимо будет разделить объект на части:

— сделать надрез (перфорацию) в месте будущего разрушения

— изменить структуру вещества в месте будущего разрушения (силикатный песок для разрушения заклепок)

— осуществить нагрев (охлаждение) в месте будущего разрушения: такая процедура позволяет снизить энергозатраты, так как уменьшается усилие разреза.

Предложенная процедура предварительных действий позволяет также существенно повысить быстродействие и качество основного процесса.

Пример

Передовыми достижениями науки пользуются не только учёные и инженеры, но и воры. Прочные стальные замки становятся хрупкими и разлетаются как стеклянные под легкими ударами, если их предварительно охладить жидким азотом, который приносят в простых термосах.

Пример

Ослабление в месте разъединения и создание концентраторов напряжения достигается при работе стеклорезом.

Пример

Ослабление в месте будущего разъединения — надрезы на жестяных банках. После этого их легко открыть, потянув за кольцо.

Примерами ослабления может служить перфорация — надрезы на туалетной бумаге, в рулонах пластиковых мешков в супермаркетах и др.

3.1.8. Если необходимо создать пустоты в элементах системы, то эффективным способом является предварительное закладывание в места будущих пустот элементов или веществ, которые впоследствии должны быть удалены. При этом форма и размеры вводимого вещества (элемента) определяют формы и размеры будущих пустот, а его свойства определят условия изготовления объекта и способ возможного удаления закладных элементов.

Пример

Для фильтрующих устройств пневмоавтоматики необходимы детали в виде пластин с множеством тонких извилистых каналов.

Предложен метод получения таких деталей: в расплавленный алюминий добавляют соль необходимой фракции. После затвердевания соль вымывается водой и получается готовое изделие. Пористый алюминий очень технологичен и получил широкое применение в технике.

Пример

Древние гончары научились создавать кувшины-холодильники.

При изготовлении кувшина добавляли в глину камышовый пух, который выгорал при отжиге, оставляя в глине мелкие поры. В таких кувшинах хранили воду. В жаркое время года часть воды просачивалась сквозь поры, испарялась и охлаждала тем самым остальное содержимое кувшина.

3.1.9. Если в процессе работы в объекте возникают напряжения, которые вызывают недопустимую деформацию, то это можно предотвратить, если заранее придать объекту форму, которая частично нивелирует деформацию под нагрузкой.

Пример

Платформы для перевозки тяжелых грузов изготавливают заранее с прогибом вверх. Под нагрузкой они выравниваются и не прогибаются слишком сильно вниз.

3.1.10. Если изделия или поток вещества слишком большие, что препятствует транспортировке или работе, то решение может состоять в том, чтобы удалить заведомо ненужные части элементов или потока до процесса обработки.

Пример (Из практики Л. Певзнера)

Мы отбирали пробы металла на Карагандинском металлургическом комбинате. Необходимо было получить результаты испытаний прочности на разрыв. Проба — кусок 2 миллиметровой полосы размером 1200х1500 мм весила около 30 килограмм, а таких проб было около 20. Встала проблема, как доставить 600 килограмм металла от стана, где отбирались пробы в лабораторию, где надо было проводить испытания. Заказывать транспорт? Значит, потеряем время. Решение пришло быстро, когда я увидел рядом гильотинные ножницы. В сущности, от каждой пробы нам для экспериментов нужны были несколько полосок 20х200 мм, вырезанные из центральной части. Мы быстро выделили мелом центральные куски размером 300х300 мм (достаточные для получения нужных проб на разрыв), и обрезали лишнее на гильотинных ножницах. Все заняло 20 минут. Так мы получили 20 проб весом по 1,5 килограмма каждая. Их мы вдвоем легко принесли в лабораторию.

Пример

В начале 1980-х годов я посетил драгу и увидел процесс промывки золота. Полутораметровый слой золотого песка находился на глубине 4,5 метров, из которых 1,5 метра был слоистый камень, а остальные 3 метра — болото (деревья, кусты, болотистая масса). Драга роторными ковша выгребала все подряд на глубину 6 метров, а потом направляла на промывку. Но в промывочный барабан попадало не все, а только частицы не более 1,5 см. Все остальное (почти половина объема) — камни, деревья, ветки — сразу направлялись в отвалы, как материал принципиально не способный нести золото. Так удавалось на порядок снизить нагрузку на промывочный барабан — основной инструмент процесса.

3.1.11. Если для решения задачи нужно какое-то свойство объекта или его функция или часть системы, при этом весь объект (систему) использовать очень нежелательно, то надо найти вариант выделить это свойство/функцию/часть и использовать отдельно (самостоятельно, или перенеся на другой объект нужное свойство/функцию).

Пример

Птицы над взлетной полосой представляют собой большую опасность для самолетов. Для того чтобы их отпугивать, предложено было использовать «крик встревоженных птиц». На магнитофон записали крик испуганных птиц, и, многократно усилив его, стали проигрывать пленку через репродукторы при взлете и посадке самолетов. Именно эта имитация обезопасила всех — и птиц, и самолеты.

Пример

Во время Второй Мировой войны фашисты стали ставить магнитные мины, которые взрывались под большими кораблями. А то, что корабль действительно большой, определялось по магнитному полю корабля. Бороться с такими минами стали с помощью мощных электромагнитов, имитирующих магнитное поле большого корабля. Электромагниты устанавливали на плотах, которые тащили вдоль фарватера за собой тральщики. Они-то и вызывали взрыв мины.

Пример

Быки-производители бывают ухудшители, то есть приплод обладает ухудшенными свойствами (таких около 25%) по сравнению со свойствами родителей, и улучшители, которые улучшают свойства (их тоже около 25%). Но есть проблема. Это выясняется только через несколько лет, когда бык уже не способен быть производителем.

Глубокое замораживание спермы быков (температура -196С) позволяет отсрочить оплодотворение на несколько лет и получать племенной скот только от быков-улучшителей.

(Филипович Э. Г. Холод и жизнь. М.: Агропромиздат, 1989)

Пример-шутка

Девушка кричит в автобусе:
– Уступите беременной женщине место!
Кто-то заметил:
– Но у вас нет живота.
Та невозмутимо ответила:
– А вы что хотите, чтобы через полчаса сразу стало видно?

3.2. Принцип заранее подложенной подушки

Основная идея приема — подстраховаться на случай аварии, если процесс ненадежен. То есть вместо попыток сделать процесс надежным, существенно усложняя или удорожая его, заранее предусмотреть анти-аварийные средства.

Прием применятся для разрешения противоречия во времени, когда подстраховывающие меры можно выполнить заблаговременно, а использовать в аварийной ситуации.

Часто бывает дорого обеспечить высокую надежность системы, и проще компенсировать относительно невысокую надежность технической системы заранее подготовленными аварийными средствами.

Это позволяет существенно удешевить процесс, отказавшись от дорогой системы с высокой надежности, заменив ее на менее надежную систему.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПРИЕМА

Данный прием рационально использовать в тех случаях, когда обеспечение высокой надежности работы системы требует значительных затрат, в то время как ее неожиданный отказ не вызывает катастрофических или дорогостоящих последствий.

3.2.1. В качестве «заранее подложенной подушки» может быть использован дублирующий (такой же) элемент (особенно если стоимость этого элемента невысока по сравнению со стоимостью всей системы).

Пример

Первые летчики часто разбивались из-за отказа в воздухе магнето (прибора для создания искры зажигания в двигателе внутреннего сгорания). После чего мотор глох, и самолет разбивался. Эту задачу решил маленький мальчик, который постоянно крутился около авиаторов на аэродроме. Гуляя по городу, он увидел одноглазого человека и сообразил, что если человек потерял один глаз, то он может видеть вторым. Мальчик прибежал к летчикам и предложил установить на самолете второе магнето.

Кстати, в каждой автомашине есть запасное колесо!