Генрих Альтшуллер - Крылья для Икара. Как решать изобретательские задачи

Нужны правила «обработки» задачи. Пока мы знаем только одно правило: как от изобретательской ситуации перейти к мини-задаче. Л как добраться до содержащегося в задаче физического противоречия?..

БИТВА ЗА ПРОСТОТУ: ОТ ЗАДАЧИ - К ЕЕ МОДЕЛИ МОДЕЛЬ ЗАДАЧИ

Если внимательно проследить за ходом рассуждений при решении задачи об окраске приборов, нетрудно подметить интересную особенность. Краскораспылителю можно задать один из трех режимов: максимальный, минимальный, средний. Использование любого из этих режимов не нарушает правила перехода к мини-задаче. Но мы почему-то выбрали максимальный режим, и это сразу привело к упрощению задачи. При максимальном режиме краска подается в столь большом количестве, что капельки сливаются в сплошной поток; вместо распыления можно просто лить краску или окунуть прибор в бак. Нанесение краски в явно избыточном количестве — очень простая операция, не требующая никакой регулировки. Следовательно, выбрав максимальный режим, о нанесении краски можно не беспокоиться. Вся проблема теперь сводится к одному: как удалить избыток краски. Трудная задача стала легкой.

Что это — случайная удача или закономерность?

Выбрать средний режим и попытаться сделать его оптимальным — значит решать задачу «в лоб». Задача потому и задача, что напрямик ее решать трудно. Кто-то уже пытался действовать напрямик, но не достиг успеха, именно поэтому и возникла задача. Выгоднее пойти новыми путями— в обход, то есть выбрать минимальный или максимальный режим. Допустим, распылители работают на минимальном режиме. Прибор покрывается краской очень медленно, за десять минут или даже за полчаса. В этом случае нетрудно получить тонкое и ровное покрытие, прервав окраску в нужный момент. Поскольку краска наносится медленно, не имеет значения, прервем ли мы процесс минутой раньше или минутой позже. Явный выигрыш в качестве окраски... и проигрыш во времени, в производительности. Возникает очень крепкое техническое противоречие: время — объект, который не поддается изменениям. Лишь в редких случаях удается как-то «обмануть» время. Например, если окраску совместить с какой-то другой операцией, затраты времени на окраску можно не учитывать. Но совместить окраску со сборкой или с испытанием прибора практически невозможно, одна операция будет мешать другой. Остается второй обходный путь: краску подают в максимальном режиме, а потом избыток убирают. Объектом в этом случае является краска, а работать с веществом неизмеримо легче, чем со временем: вещество можно растянуть, сжать, скрутить, раздробить, нагреть и т. д. Веществом мы умеем управлять, а управление временем пока остается темой фантастических романов.

Проверим эти соображения еще на одной задаче.

Задача 12. После заполнения ампулы лекарством нужно запаять капилляр. Сделать это надо осторожно, чтобы не нагреть лекарство. Ампулы устанавливают в кассету, пять рядов по пять ампул, капиллярами вверх. Подводят групповой нагреватель, и над каждым капилляром оказывается горелка. Схема простая, но капризная: чуть длиннее пламя у какой-нибудь горелки — лекарство в ампуле перегреется, испортится, чуть короче пламя — капилляр останется незапаянным. Даже при идеально ровном пламени много брака: «недодержал» ампулы — и некоторые не запаялись, «передержал» — и где-то испортилось лекарство... Как же быть?

Попытки решить эту задачу обычно идут по трем направлениям: 1) нельзя ли запаивать капилляры не газовыми горелками, а чем-то иным? 2) а если как-то изменить горелки, чтобы их пламя было более стабильным? 3) может быть, просто прикрыть ампулы экраном с отверстиями, в которое пройдут только верхушки капилляров?

Все эти пути не ведут к удовлетворительному ответу. Конечно, можно запаивать капилляры не горелками, а чем-то иным. Но для этого потребуется новое оборудование, следовательно, неизбежны значительные затраты времени и средств. А как быть с запайкой сегодня? Нет надежды и на быстрое и эффективное усовершенствование горелок: нестабильность пламени связана с самим принципом их работы. Экран с отверстиями для капилляров, казалось бы, достаточно простое решение, но сразу же возникает затруднение: если диаметр отверстия хотя бы на миллиметр больше диаметра капилляра, огонь пройдет к корпусу ампулы; если же разница в диаметрах незначительна, резко повышается трудоемкость запайки — надо очень осторожно вставлять тонкие и ломкие капилляры в отверстия, чтобы капилляры не соприкасались со стенками отверстий.

Теперь мы знаем: решать задачу надо иначе. Прежде всего, пока перед нами не задача, а изобретательская ситуация. Для перехода к задаче введем дополнительное требование: исходная система остается без изменений, но недостаток исчезает. Тем самым мы сразу отсекаем множество вариантов, связанных с использованием каких-то иных нагревателей. Отпадают и варианты, требующие изменения газовых горелок. Может показаться, что

мы перешли к более сложной задаче: нужно хорошо запаивать капилляры заведомо плохими, не поддающимися тонкой регулировке газовыми горелками. Тут уже знакомый нам психологический барьер, на самом деле задача резко упростилась и теперь очень похожа на задачу об окраске приборов (нужно хорошо окрашивать приборы плохими распылителями).

Пусть горелки, как распылители в задаче об окраске, работают на полную мощность. Незапаянных ампул наверняка не будет. Остается только убрать, потушить избыточное пламя — и задача решена. Огонь тушат водой — это общеизвестно. Поместим кассету с ампулами в воду так, чтобы над водой поднимались только верхушки капилляров. Огонь оплавит эти верхушки, а вода (ее можно сделать проточной) защитит от перегрева корпуса ампул. Задача решена (авторское свидетельство № 264 619).

Сформулируем правило. Каждое техническое противоречие можно изложить двояко: «При улучшении А ухудшается Б» или «При ухудшении А улучшается Б». Нужно использовать ту формулировку технического противоречия, которая обеспечивает наибольшую производительность основного действия системы. В задаче 12 возможны две формулировки технического противоречия: «Если огонь заведомо мал, ампулы не перегреваются, но некоторые ампулы могут остаться незаиаяпными» и «Если огонь заведомо велик, ампулы перегреваются, но зато наверняка запаиваются». Согласно правилу, в данном случае надо исходить из второй формулировки, поскольку основное действие— запаивание.

Выбирая одну из двух возможных формулировок противоречия, мы резко сокращаем поле поисков, и это не менее важно, чем переход от ситуации к задаче.