Чтение онлайн

Здесь интересен постепенный переход от конкретных требований к предельным. Эксперимент, упомянутый выше, многократно проводился с группами инженеров, изучавших ТРИЗ. Им предлагалось, оказавшись в ситуации, описанной в сказке (надо стирать, а корыто прохудилось), что-то попросить у золотой рыбки. Значительная часть испытуемых просила стиральную машину. И только меньшая часть формулировала свой запрос по иному.

Эффективный подход связан с пожеланием иметь результат без технической системы, которая сейчас обеспечивает его достижение. Это может быть пожелание иметь чистую, самоочищающуюся, не пачкающуюся одежду, одноразовую одежду… Как можно видеть, существует два принципиально разных подхода к постановке цели, формированию ожидаемого результата — через выбор уже существующего технического средства и через определение истинных ценностей, истинных потребностей.

Как же практически может использоваться понятие идеальной технической системы? Это важный и эффективно действующий инструмент, широко применяющийся как самостоятельно, так и в составе комплекса иных средств. О его использовании в составе алгоритма решения изобретательских задач мы поговорим позднее. Сейчас же рассмотрим возможности его автономного применения. Но перед этим еще раз зафиксируем, что важнейшей (системной) закономерностью, присущей всем объектам техники в их историческом развитии, является закономерность уменьшения затрат на получаемую продукцию, за выполняемую функцию.

Доведенная до своего логического завершения, эта закономерность позволяет построить новую модель технического объекта — идеальную техническую систему. Рассмотрим эту тенденцию на примерах.

Пример 3.1. Наиболее ярким, наглядным примером повышения идеальности технических систем является развитие компьютерной техники. Всего за несколько десятков лет компьютеры прошли путь от огромных сооружений со сроком бесперебойной работы в несколько часов, до микроминиатюрных конструкций, занимающих кубические сантиметры и не требующих обслуживания в течение всего срока своего функционирования… При этом невообразимо выросли скорость счета, память, скорость обмена информацией. Журнал «Эксперт» в мае 2000 года привел данные, показывающие уменьшение количества атомов, которые необходимо организовать для хранения одного бита информации. Если в пятидесятых годах их для этого требовалось 1012, то в 1975 году уже 108, а в настоящее время — 104 атомов. В ближайшее время возможен переход к квантовым компьютерам, в которых один атом будет хранить один бит информации.

Внешне тенденция к миниатюризации электронных приборов, казалось бы, противоположна тенденции развития транспортных и обрабатывающих средств. Аппараты, машины, устройства этого направления все увеличиваются в размерах. Но что происходит на самом деле? Обратимся к примерам.

Абсолютно идеальное транспортное средство — когда средства нет, а груз транспортируется (другими словами, когда груз сам движется в нужном направлении с необходимой скоростью). Стремление к этому идеалу проявляется в повышении отношения «вес полезного груза к полному весу транспортного средства».

Пример 3.2. Журнал «Компьютерра» от 7 декабря 1999 года сообщил о статье в немецком журнале «Lastauto — Omnibus» («Грузовик — Автобус»). Этот журнал долгие годы … проводит эксплуатационные испытания тяжелых автопоездов по кольцевой трассе длиной 745 километров. Так вот, за тридцать лет, с 1966 года по 1996 год, удельная мощность этих сорокатонных чудовищ выросла с 5,53 до 10,60 лошадиной силы на тонну, средняя скорость возросла с 49,4 до 71,6 километра в час, расход же топлива снизился с 48,8 до 33, 4 литра на сотню километров. То есть комплексный показатель транспортной эффективности, отнесенной к единице топлива, а проще говоря, к литру солярки, возрос в 2,2 раза! И это при невиданном улучшении экологических показателей данного вида транспорта.

Как видно из примеров, в обоих случаях реализуется одна и та же тенденция — все более экономная реализация требуемой функции.

Итак, под идеальной технической системой понимается получение полезного результата без каких бы то ни было затрат, то есть реализация функции в чистом виде. Предмет нашей обработки сам преобразуется в нужное нам изделие. Модель объекта, с которой работают при функциональной идеализации, очень эвристична. Предполагается, что требуемую функцию мы получаем без каких-либо затрат, следовательно и без технической системы. Модель идеального объекта состоит в том, что самого объекта нет. Выполнение его функции теперь поручается тому изделию, обработку которого было необходимо проводить. При этом предполагается, что объект обработки имеет определенные внутренние резервы, которые и могут быть использованы.

Если объект уже как-то обрабатывается другой системой, то можно возложить выполнение требуемых функций на существующую систему. Сама постановка вопроса акцентирует поиск этих резервов, что в большом числе случаев приводит к возможности существенно уменьшить требования к инструменту, средствам обработки, т. е. произвести переформулирование проблемы. Концентрируя внимание на объекте обработки, мы рассматриваем его не отвлечённо, а в реальных условиях, в динамике.

Пример 3.3. Для крепления крышек различных химических аппаратов (теплообменников, реакторов и т. п.), применяют шпильки — металлические стержни с резьбой по обоим концам. На аппарат, работающий под большим давлением, может потребоваться до 200 шпилек. Каждая шпилька выполнена из стали, имеет диаметр в 50–70 мм, длину до 400 мм.

Все они должны иметь клеймо — на клейме указывается номер аппарата. Клеймо наносится ударом молотка по остро заточенной форме, приложенной к торцу шпильки. Работа трудоемкая, делать ее надо сразу после изготовления шпильки. Необходимо дать предложения по совершенствованию процесса клеймения.

В исходной постановке задачи было необходимо «механизировать процесс клеймения шпилек». Сформулировав требование: «шпилька сама клеймится», мы задаем рамки системы, в которой будет происходить данная операция. Эта формулировка является эвристической подсказкой, позволяющей локализовать область, в которой мы будем искать средства выполнения нужной нам операции. Поэтому методически верно будет уточнить ее. Необходимо раскрыть смысл термина «клеймится». Клеймение в рамках данной нам технологии осуществляют ударом молотка с клеймом на бойке. Т. е. клейму придают определенную кинетическую энергию, которая при соударении со шпилькой превращается в деформацию металла. Следовательно, задача рабочего или механического пресса — придать энергию, обеспечить соударение.

Теперь требование может звучать так: «шпилька сама накапливает энергию (разгоняется) и ударяет по клейму». Можем ли мы представить себе эту картину? Конечно, это сделать намного проще, чем в первоначальном варианте. Шпилька может сама разогнаться, если ее бросить вниз. Упасть точно на клеймо — задача более трудная. Необходимо организовать процесс падения, он должен происходить в каких-то направляющих. А как поднять шпильку на высоту, с которой она будет падать? Это делать не надо, так как шпилька после обработки на станке уже находится на определенной высоте.

Итак, все или почти все может происходить «само собой». В данной ситуации шпилька — это металлический стержень, намного более массивный, чем молоток, с помощью которого производится клеймение. Но для того, чтобы заставить именно шпильку самостоятельно выполнять требуемую работу, пришлось использовать понятие идеальности. Все должно происходить само собой, без затрат энергии и материалов. Обслуживающей, обрабатывающей системы быть не должно, а результат должен получаться.

Пример 3.4. Знаменитое Месояхское месторождение природного газа, многие годы питавшее энергией Норильск с его мощным горнометаллургическим комбинатом, со временем потеряло силу: упало давление в подземных пластах. Скважины пришлось законсервировать, хотя по подсчетам специалистов в недрах осталось еще не меньше половины запасов газа. Оставлять в недрах такое богатство — дорого, и откачивать газ специальными насосами невыгодно — тоже дорого.

Модель системы будет иметь вид: «газ сам выходит из недр». Еще более точно «газ сам откачивает себя из недр». Здесь может быть предложено откачивать газ, вращая насосы двигателями, работающими на том же газе. Но это, как мы уже выяснили, дорого. Задача была решена разработчиками, сумевшими использовать для откачки газа энергию газовых потоков другого месторождения. Газоносные пласты Месояха подсоединили через эжекторную станцию к трубопроводу, по которому с большой скоростью идёт газ Соленинского месторождения. Этот скоростной поток и служит откачивающей средой. Таким образом, удается извлекать ежегодно сотни миллионов кубометров газа.