Научное творчество. Методы конструирования новых идей

в) полученную модель рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись обязательные условия задачи и в то же время было бы обеспечено требуемое действие.

Так, например, при решении задачи А. Орлова о светокопировальной машине после получения ИКР: органическое стекло само предотвращает возникновение электрических зарядов при движении по нему кальки, выделяется пограничная область, поверхность оргстекла и поверхность кальки заменяются толпами маленьких человечков. Модель позволяет отчетливо представить физическое противоречие задачи: человечки стекла должны по условиям задачи держать человечков кальки (это их природное свойство, тут ничего нельзя менять), и в то же время человечки стекла – таково требование задачи – не должны держать человечков кальки. Поскольку человечков много, особой проблемы здесь нет – толпу можно легко разделить. Пусть человечки стекла держат одних человечков кальки – один ее слой – и не держат других – другой слой кальки. Как только построена такая модель, дальнейшее решение почти очевидно, потому что нет психологического барьера: толпа легко делится на части. Пусть калька движется по кальке.

В задачах на измерение ММЧ целесообразно осуществлять в следующем порядке:

а) расположить маленьких человечков на той части объекта, которая подлежит измерению (на линии, в плоскости, в пространстве);

б) рассмотреть возможные действия этих человечков;

в) если нет решения, перестроить человечков, расположив их прерывисто;

г) если решения нет, снова перестроить человечков, располагая их треугольником – с прямыми или криволинейными сторонами;

д) каждый paз надо убирать лишних человечков: треугольник, например, можно получить всего тремя человечками, квадрат – четырьмя и т. д.

Так, например, при решении задачи о контроле конуса построили следующую модель: под углом к стене поставили стол, шеренгу человечков расположили в самой широкой части; затем они стали двигаться, по мере уменьшения длины шеренги число человечков в ней непрерывно уменьшается. Сразу же у слушателей возникли предложения: «Надо сделать шаблон из песка… из воды…» По-видимому, решение этой задачи методом ММЧ облегчается тем, что сам объект выполнен в форме треугольника – человечки поневоле выстраиваются треугольником.

Контрольный ответ (авторское свидетельство № 180829): «Способ контроля поверхности внутренних полостей сферических деталей по отклонению линий постоянного уровня от эталонного значения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения контроля деталей сложной формы, линии постоянного уровня получают путем сечения контролируемой детали слоем малоотражающей жидкости и затем, последовательно изменяя уровень жидкости на заданную величину, производят фотографирование линий на один и тот же кадр цветной пленки с использованием сменных цветофильтров».

Метод ММЧ играет вспомогательную роль в системе методов, используемых в АРИЗ. Его целесообразно применять в тех случаях, когда нет никакого прототипа и нужно построить какую-нибудь опорную модель для анализа. Выше приведены правила применения ММЧ в некоторых задачах на перемещение и измерение. Надо полагать, возможно дальнейшее расширение и усовершенствование метода ММЧ. Вот несколько вопросов, над которыми стоит подумать.

1. Только при первом приближении задачи можно разделить на перемещательные и измерительные. Какие подклассы есть в этих классах задач? Какие особенности применения метода ММЧ в этих подклассах?

2. Как использовать метод ММЧ в измерительных задачах, когда речь идет об очень малых и очень больших размерах, например, при измерении диаметра микропровода?

3. Как использовать метод ММЧ в задачах по измерению массы, например, массы погруженного в вагон металлолома?

4. Как использовать метод ММЧ в задачах на измерение напряжения, силы тока, например, при сверхвысоких напряжениях?

1.6. Метод конструирования новых идей, основанный на применении оператора РВС (размер – время – стоимость)

Метод применялся как составная часть АРИЗ с целью преодоления психологической инерции, связанной с пространственно-временными и стоимостными представлениями о техническом объекте. Оператор РВС – серия мысленных экспериментов, помогающих преодолевать привычные представления об объекте (технической системе, ее элементе или части элемента).

Оператор РВС включает в себя следующие шаги.

1. Рассмотреть данную в условиях задачи систему и выбрать один или несколько параметров, связанных с конфликтом технической задачи и в наибольшей степени влияющих на функционирование технической системы.

Если такие параметры выявить затруднительно, выбрать следующие: а) характерный размер; б) скорость или продолжительность (время) характерного процесса; в) стоимость.

Выбранные параметры могут относиться к части элемента, элементу системы или системе в целом.

2. Мысленно произвести изменение количественного значения параметра до бесконечности. Выявить при этом на каждой стадии изменения параметра задачи (нежелательный эффект, противоречие) и возможные пути ее решения.

3. Мысленно произвести изменение количественного значения параметра до «нуля»; выявить то же, что и в п. 2.

Примечания:

а) если в п. 1 выбрано несколько параметров, рассмотреть поочередно изменение каждого из них; можно одновременно производить изменение сразу нескольких параметров;

б) при изменении параметра элемента системы рекомендуется рассмотреть два варианта: когда остальная часть системы соответственно изменяется и когда она остается неизменной;

в) изменяя количественное значение параметра, необходимо стараться усложнить условия задачи;

г) каждый мысленный эксперимент проводить не торопясь, тщательно, не менее 2–3 минут.

4. Рассмотреть выявленные в пунктах 2 и 3 пути решения видоизмененной задачи. Сформулировать возможные направления решения исходной задачи.

Оператор РВС не всегда дает решение задачи, он и не предназначен для этого. Его цель – сбить психологическую инерцию перед началом решения.

Рассмотрим пример. На строительстве Усть-Илимской ГЭС понадобилось соорудить несколько водоводов – железобетонных труб диаметром 10 м, длиной 40 м и весом 4000 т. Водоводы должны лежать на откосе в 45°. Изготовлять водоводы в наклонном положении крайне неудобно. Лучше строить их вертикально, а потом опускать на откос. Однако проектировщики подсчитали, что для этого потребуется очень сложная и дорогая система грузовых стрел, талей, блоков. Пришлось изготавливать водоводы в наклонном положении.

А когда работа была сделана и деньги потрачены, два молодых инженера предложили решение, которое, поспей оно вовремя, позволило бы легко опустить готовые водоводы и дало бы большую экономию. Какое это решение?

1. Система состоит из вертикальной трубы и откоса горы, трубу трудно плавно (медленно – это время) опустить на откос из-за ее больших размеров. Выбираем два параметра системы: размер и время.

2. Увеличиваем размер – для начала в сто раз. Это громадина наподобие Останкинской телебашни. Никакими кранами ее не опустишь. Увеличим ее размеры еще на порядок – высота 4 км, диаметр 1 км. Это уже гора. Как уложить гору? Но горы никогда не падают.

Увеличиваем время. Предположим, в задаче отводится месяц времени – в сто раз. 8 лет – особой разницы нет, 8000 лет – осядет грунт, и башня наклонится, осядет сама. Во всяком случае, за 8 миллионов лет могут произойти большие геологические изменения.

3. Уменьшаем размер – для начала в сто раз. Высота 40 см. Все очень просто – уложим трубу вручную. То же при высоте 0,4 см.

Высота 0,04 см – задача опять усложнилась.

Уменьшаем время – труба опустилась за 1 минуту или секунду. Это значит, что она упала. Чтобы труба упала, ее центр тяжести должен изменить свое положение.

4. Есть горы, которые сами падают, это айсберги. Подтаивает основание, смещается центр тяжести, они опрокидываются. За многие годы горы тоже могут выветриться, могут вымыться самые твердые породы – и гора может упасть.

Отсюда идея, которая практически совпадает с контрольным ответом данной задачи (авторское свидетельство № 194294): «Способ монтажа тяжелых конструкций путем опускания их на рабочее место, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса монтажа под конструкцией возводят колонны из природных веществ – льда, соли, которые затем у основания соответственно растапливают и растворяют, обеспечивая тем самым уменьшение длины колонн с одновременным опусканием конструкции».

Данная задача простая, поэтому с ней удается справиться и получить идею решения и с помощью оператора РВС.

Оператор РВС – серия направленных действий для преодоления привычных представлений об объекте. Он пригоден также для активизации воображения. Оператор РВС включает в себя следующие простые приемы воображения: уменьшение или увеличение размеров (стоимости) объекта, ускорение или замедление времени (скорости), смещение во времени. Изменения следует проводить ступенчато, достигая крайних пределов – до нуля и бесконечности, выявляя на каждой ступени качественные отличия задачи и возможные способы ее решения. Кроме указанных приемов можно использовать также любые другие из простых приемов воображения.

Один пример рассмотрен выше. Другой пример: выберем объектом воздушный шар. Обычные его характеристики: размер от 10 см до 100 м, время действия от 1 часа до 1 недели, стоимость определяется газом-наполнителем – водородом или гелием.

Увеличим размер шара: пусть он будет больше 10 000 км, но тогда он окажется за пределами атмосферы; проще включить атмосферу в такой шар. Земля окажется внутри, как косточка. Правда, окружать таким шаром Землю нет необходимости, а вот Луну или Марс можно. Атмосфера Марса очень разрежена; представим, что заключили планету вместе с ее атмосферой в шарообразную оболочку и начали этот шар сжимать. Довели его диаметр до того, что расстояние от поверхности Марса до оболочки стало около 1 км. Атмосфера сожмется, станет плотной – условия жизни на Марсе существенно изменятся. Климат станет мягче, можно будет летать на обычных самолетах. В космос можно будет выбираться через систему шлюзов.

Увеличим время, например, время набора высоты. Пусть для того, чтобы поднять шар на 1 см, нужно бесконечное время. Шар, который неподвижно висит на одной высоте сто, тысячу лет… Зачем? А это зависит от того, где подвесить. Можно подвесить на высоте 100–300 км. Но там почти вакуум, летают спутники, не так просто подвесить. Но если шар сделать очень большого диаметра и тонкие, в молекулу, стенки, то он будет висеть и на такой высоте. Вероятно, проще подвесить такой шар-гигант, чем строить дорогостоящую систему спутников связи.

Увеличим беспредельно стоимость шара. Применим для заполнения шара очень дорогое вещество, например минус-массу. Получим шар, наполненный газом из минус-вещества, отталкивающийся от обычного гравитационного поля.

Задания для самостоятельного решения

1. Примените оператор РВС к объекту «часы».

2. Примените оператор РВС к объекту «плотина».

3. Примените оператор РВС к доменной печи. Дайте описание процесса плавки металла в фантастической доменной печи.