Генрих Альтшуллер - Найти идею

Пылинки немагнитные, сделать их магнитными нельзя.

Даже при небольших навыках пользования АРИЗ нетрудно выделить оперативную зону: это — искомая частица и «около-частичное» пространство. Четко определяются и вещественно-полевые ресурсы: жидкость и частица. Физическое противоречие на микроуровне: жидкость должна включать частицы А, способные увеличивать искомую частицу Б, и не должна содержать А, чтобы не было загрязнения жидкости. ИКР-2: оперативная зона (т. е. жидкость в «околочастичном» пространстве) в течение оперативного времени (т. е. времени наблюдения) должна сама обеспечить появление «увеличительных» частиц А, которые после обнаружения Б должны полностью исчезать. Собственно, такая формулировка ИКР-2 прямо выводит на ответ: частицы А могут быть получены только фазовым изменением жидкости или ее разложением (шаг 4.5, правило 8). Нужно превратить жидкость (в оперативной зоне) в частицы пара или газа, создав вокруг частицы Б достаточный по размерам пузырек. Для этого жидкость импульсно нагревают, доводя до состояния перегрева. Мельчайшие частицы Б начинают играть роль центров закипания: на них образуются пузырьки. Жидкость находится под небольшим вакуумом, и пузырьки быстро растут. Фотографируя их, получают информацию о самих частицах.

Теоретически подходит и второй путь — замораживание: частицы Б играют роль центров кристаллизации. Однако без эксперимента трудно сказать, насколько такие центры наблюдаемы.

Пузырьки в жидкости можно получить не только импульсным нагревом, но и импульсным сбросом давления: «Способ определения момента появления твердой микрофазы в жидкостях путем пропускания через жидкость ультразвукового излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, амплитуду давления пропускаемого излучения выбирают ниже кавитационной прочности жидкости и регистрируют появление твердой микрофазы по возникновению кавитационной области» (а. с. 479030).

Задача 9.2 интересна и сама по себе, но сейчас для нас важнее другое: на этой задаче хорошо видно, что ответ представляет собой не «чистый физэффект», а сочетание разных эффектов и приемов. Использованы перегрев, импульсное действие, возникновение центров закипания, рост пузырьков при уменьшении давления…

Проблему «изобретательской физики» часто сводят к созданию достаточно большого «банка эффектов». Такой подход типичен для изобретательской идеологии, опирающейся на решение задач путем перебора вариантов: был бы перечень подлиннее, искомый эффект найдется методом проб и ошибок… Перечень действительно будет длинным, потому что он должен включать не только 5000 «чистых» эффектов, но и миллионы всевозможных сочетаний. Собрать такие сочетания очень сложно. Еще сложнее отыскивать в длинном перечне единственное сочетание, которое необходимо и достаточно для решения данной задачи. Ничего страшного, говорят сторонники «переборного метода», используем ЭВМ…

Реальна ли эта надежда?

Конечно, ЭВМ может хранить в памяти сведения о многих эффектах, приемах и их сочетаниях. Вполне возможен и быстрый перебор всей этой информации. Главная трудность применения ЭВМ в другом: нет критериев для выбора нужного физэффекта. Нет правил, позволяющих уверенно сказать: в данном случае этот эффект не годится, а вот тот эффект подойдет…

Обратимся для наглядности к конкретной задаче.

Задача 9.3.Схема электроконтактной наплавки проста. На поверхности заготовки (допустим, это вал, диаметр которого надо увеличить) размещают присадочную проволоку и прижимают ее электродом-роликом. Заготовку и ролик вращают, подводя к ним импульсы тока, расплавляющие проволоку. При многих достоинствах способ имеет существенный недостаток — быстро возникают дефекты поверхности ролика (подплавленные участки, раковины и т. д.). Приходится прерывать процесс, менять ролик. Расходуются ролики быстро, поэтому их необходимо восстанавливать. Для этого с ролика снимают стружку, а затем обновляют рабочую часть поверхности, напрессовывая электропроводный материал. Восстановленный таким образом ролик имеет весьма ограниченный срок службы из-за сравнительной непрочности напрессованного слоя. Строго говоря, даже после одного оборота напрессованный на ролике слой уже деформируется — из-за этого снижается точность обработки. Какой эффект следует применить, чтобы решить задачу?

Даже имея достаточно полный перечень физэффектов и их сочетаний, невозможно сразу ответить на этот вопрос. Перед нами не задача, а ситуация, которая переводится во множество задач, имеющих разные ответы. Ошибка на этом — начальном! — этапе решения может привести в тупик: никакие эффекты или сочетания эффектов не дадут удовлетворительного решения. Ошибкой, например, был бы перевод исходной ситуации в задачу о повышении прочности напрессованного слоя. Аналогичную ошибку мы рассмотрели при разборе задачи 4.7, когда локальная изобретательская задача на повышение срока действия оборудования подменялась глобальной исследовательской задачей борьбы с коррозией металлов. Имеющаяся схема наплавки должна быть сохранена или упрощена, но вредный фактор (деформация поверхности ролика) необходимо исключить — такова в данном случае формула перехода от ситуации к мини-задаче. Это лишь первый шаг на долгом пути к ответу. Нужно проанализировать задачу, выявить физическое противоречие, сформулировать ИКР-2, построить модель из маленьких человечков. После этого действительно можно обратиться к перечню физэффектов. Собственно, перечень даже не понадобится: анализ однозначно укажет «приметы» искомого физического эффекта. В этом основная «закавыка» в применении ЭВМ: без анализа нельзя перейти от ситуации к эффекту, а тщательно проведенный анализ сводит перебор к сравнению нескольких вариантов — для чего тогда ЭВМ?.

Попробуйте решить задачу 9.3 перебором вариантов: полезно еще раз убедиться в неэффективности этого метода. А потом проведите тщательный анализ по АРИЗ, обратив особое внимание на выделение оперативной зоны и применение метода ММЧ. Физический эффект, который необходимо использовать для решения задачи, хорошо известен из школьного курса физики.

«Указатели» первого поколения построены на неглубоком информационном фундаменте: по каждому эффекту подобрано в среднем 4–5 изобретательских примеров (патентов, авторских свидетельств). Столь скромная информационная база (ее создание потребовало, однако, немалой работы по анализу патентного фонда) годилась только для первоначальной иллюстрации наиболее типичных особенностей физэффектов. Опубликованные разделы «Указателя» второго поколения имеют более прочную информационную основу: удалось собрать по 80–100 примеров на использование каждого эффекта. Это не только значительно глубже раскрыло возможности физэффектов, но и позволило выявить некоторые правила «изобретательской физики». Оказалось, например, что физэффекты определенным образом связаны с цепочками развивающихся вещественных структур, на которых эти эффекты реализуются. Одну такую цепочку мы рассмотрели, когда речь шла об «идеальном кирпиче»: сплошное твердое вещество — полое твердое вещество — перфорированное вещество — капиллярное вещество (КП) — КП с анизотропными капиллярами — КП с анизотропными капиллярами, частично заполненными жидкостью… К каждому звену цепочки «привязаны» свои физические эффекты и явления. Чем сложнее структура звена, тем больше физэффектов реализуется на ней, тем выше ее «физические возможности».