Гуру Мадхаван - Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности

Глава 4

Гибкая стандартизация

Изготовить что-то в одном экземпляре легко.

В 1928 году в лаборатории британского биолога Александра Флеминга произошло нечто странное. В одну из чашек Петри с культурами стафилококка случайно попала грибковая плесень и уничтожила эти патогенные бактерии. Флеминг назвал эту плесень пенициллином.

В 1929 году он опубликовал статью в British Journal of Experimental Pathology, где указывал на потенциал пенициллина как антибиотика. Сначала реакция на открытие Флеминга была прохладной. Почему? Да просто никто не знал, как выделить пенициллин химическим путем, чтобы он приносил пользу в клинических условиях. Флеминг почти забросил свои опыты. В течение последующих 10 лет ученым из Оксфорда Эрнсту Чейну и Говарду Флори все же удалось выделить пенициллин и сообщить о его лечебном действии, но способ, как его запустить в массовое производство, они найти не могли. Еще несколько исследовательских групп занимались аналогичным поиском, но, увы, тоже без особых успехов.

Задача стала особенно актуальной после авианалета на Перл-Харбор в конце 1941 года: во время Второй мировой войны требовалось чрезвычайно много пенициллина, но препарата в больших количествах просто не существовало. Например, в 1942 году фармацевтическая компания Merck & Co. использовала почти половину от общего запаса пенициллина в США для лечения сепсиса (опасной для жизни инфекции) всего у одного пациента! Кроме того, на каждый курс лечения нужно было множество доз, потому что пенициллин очень быстро выводится из организма человека. Чтобы сэкономить запасы антибиотика, некоторые врачи даже прибегали к повторному использованию пенициллина, выведенного с мочой пациентов.

Много лет спустя Флеминг на лекции сказал: «Это судьба загрязнила мою чашку Петри в 1928 году; судьба привела Чейна и Флори в 1938 году к исследованиям пенициллина вместо других антибиотиков, которые были тогда описаны, и именно судьба рассчитала время так, чтобы их работа принесла результаты в военное время, когда потребность в пенициллине была особенно острой».

Флеминг три раза повторил слово «судьба»: в первый раз – говоря о счастливом случае, обусловившем его открытие; во второй – в связи с упоминанием о Чейне и Флори; а в третий – в высказывании «именно судьба рассчитала время так, чтобы их работа принесла результаты в военное время, когда потребность в пенициллине была особенно острой». Именно эта судьба, как вы вскоре убедитесь, была, возможно, еще важнее, чем случайное открытие Флеминга.

Однажды в 1942 году из окна седьмого этажа выпрыгнула женщина. Ей было 27 лет, рост – 160 см, вес – 54 кг. При падении она пробила крышу из сосновых досок и приземлилась на голову со скоростью 64 км/ч, отделавшись рваными ранами кожи головы. «Жертва получила ссадины в области грудного отдела позвоночника и косой внутрисуставный перелом шестого шейного позвонка», – гласило медицинское заключение. Женщина выжила и была доставлена в больницу, где в тот же день пошла на поправку.

Автора этого заключения, Хью Дехейвена, поразило то, что у крыши оказались более серьезные повреждения, чем у женщины. Дехейвен документально оформил еще семь попыток самоубийства или случайно полученных травм, чтобы понять, каковы физические пределы человеческого организма и что он способен вынести. Впервые эта тема заинтересовала Дехейвена после аварии 1916 года, в которую он попал, когда ему было 22 года. К тому времени Дехейвен успел проучиться в Корнелльском и Колумбийском университетах, где изучал инженерное дело; затем он подал заявку в армейскую авиацию сухопутных войск США. Но ему отказали, и тогда Дехейвен добровольно вступил в Канадский королевский летный корпус в качестве летчика-курсанта.

Однажды во время летной практики Дехейвен столкнулся в воздухе с другим учебным самолетом. В результате свободного падения со 152-метровой высоты Дехейвен получил разрыв печени, желчного пузыря и поджелудочной железы, а также переломы ног. Он постоянно задавался вопросом: как же он смог выжить, если второй летчик погиб? Почему один и тот же несчастный случай привел к разным последствиям? Этот вопрос заложил фундамент для возникновения области анализа аварий и выживаемости, на которой основаны средства безопасности современных транспортных систем.

В последующие годы Дехейвен работал над повышением ударопрочности автомобилей, при этом принимая во внимание принципы упаковки товаров. Предназначение коробок и контейнеров – противостоять действию различных сил и тем самым защищать свое содержимое. Как писал Дехейвен, основной принцип таков: «Упаковка не должна открыться или разрушиться под воздействием на нее силы, приложенной в разумных или ожидаемых пределах, и должна защитить находящиеся в ней предметы от повреждения». Далее Дехейвен действовал исходя из понятия «внутренней упаковки», которая помогла бы предотвратить повреждения содержимого «от удара по внутренней части самой упаковки». Дехейвен добавил, что для достижения оптимального уровня безопасности инженер, разрабатывающий упаковки, «не стал бы тестировать упаковочный ящик, роняя его с высоты [всего] 10–20 см».

Применяя модульное мышление с его структурой, ограничениями и компромиссами, Дехейвен разделил системы автомобиля на сегменты согласно их элементам безопасности: содержимое (container, C), крепления (restraint, R), поглощение энергии (energy management, E), окружающие условия (environment, E) и послеаварийные факторы (postcrash factors, P). Первые буквы названий каждого элемента составили аббревиатуру CREEP, которая заложила основу исследований ударопрочности. Сравнение пассажиров в автомобиле с «хрупкими ценными предметами, не закрепленными внутри контейнера», в конечном итоге привело Дехейвена к тому, что он запатентовал конструкцию трехточечного ремня безопасности[11], входящего сегодня в стандартную комплектацию автомобилей в большинстве стран.

Конструкции ремня должна была отличаться от плечевого ремня безопасности, который, как Дехейвен знал по собственному опыту, был эффективен для летчиков-истребителей, но не для пассажиров автомобилей. Хотя преимущество плечевого ремня состояло в том, что он закреплял верхнюю часть туловища и ограничивал «чрезмерное движение вперед», он был неудобным и слишком стеснял пассажира. А ремень Дехейвена можно было натянуть поперек бедер и через плечо, минимизируя потенциальные травмы головы во время аварии. Ремни безопасности ежегодно помогают сохранить десятки тысяч жизней, существенно уменьшая количество смертей и травм в расчете на милю пути и, таким образом, значительно повышая безопасность дорожного движения.

Но давайте ненадолго вернемся к исследованиям Дехейвена. Его испытуемые добровольно выпрыгивали из окон и приземлялись на голову, что невольно заставляет задуматься, а действительно ли его исследования носят научный характер, ведь некоторые даже открыто называли его чокнутым. Наука должна опираться на воспроизводимые результаты. Пуристы[12] могут утверждать, что испытуемые Дехейвена были не совсем адекватными. И таки да, кое-кто из них пытался совершить самоубийство, но неудачно. Я сомневаюсь, что при нынешних законах протоколы исследований Дехейвена одобрила бы комиссия по этике. Это была не наука в ее чистом виде, а практика, приносящая данные.

Трудно «в полной мере осознать тот факт, что голова весит столько же, сколько кувалда массой 4,5 кг, и несет такую же огромную энергию при ударе об опасный предмет на скорости 64–80 км/ч, – писал Дехейвен. – Если голова на таких скоростях ударяется о твердую структуру, которая не вдавливается и не поддается, поддастся сама голова, и избежать черепно-мозговых травм с размозжением в подобной ситуации будет невозможно. Но если удар головы на таких скоростях придется на легкую, пластичную поверхность, даже довольно крепкая металлическая поверхность вдавится, согнется и поглотит энергию удара, тем самым снижая риск перелома черепа и сотрясения». В 1946 году Дехейвен продемонстрировал в ходе известного эксперимента, что подушка толщиной 3,81 см не даст яйцам разбиться даже при их падении на нее с высоты 45,7 м.

Наблюдения Дехейвена показывают, как проектирование путем проб и ошибок предшествовало организованной науке при создании новой системы знаний. Дехейвен изменил наши представления не только об общественной безопасности, но и заставил по-новому взглянуть на охрану здоровья. В сущности, работа Дехейвена помогла изменить устоявшуюся практику автомобильных конструкторов, производителей самолетов и автокресел, превратив ремни безопасности в неотъемлемую часть систем безопасности их продукции. Центры по контролю и профилактике заболеваний в США назвали ремни безопасности одним из десяти величайших достижений в области охраны общественного здоровья.