Марк Меерович - Технология творческого мышления
Прежде чем искать решения предложенных проблем, вспомните уроки этой главы:
1) В одной ситуации могут прятаться несколько проблем. Их надо разделить и решать по одной, по очереди.
2) В решении одной проблемы часто скрывается условие другой, как правило, более частной, но совсем не обязательно более легкой. Иногда частные задачи из-за ограниченности условий требуют больше усилий, чем общие.
3) Если вы пригласили на работу «маленьких человечков», хорошенько подумайте, что они должны сделать. И не поленитесь нарисовать лишнюю картинку, это еще две-три минуты, а ясности может добавить на день.
Успеха!
Глава 10. МИНИ — МИДИ — МАКСИ: ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО УРОВНЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
В предыдущих главах, связанных с анализом ситуации и выбором наиболее оптимального решения проблемы, неоднократно указывалось, что начинать поиск решения для устранения нежелательного эффекта в системе лучше с минимального уровня, производя изменения в подсистемах. При этом вопрос — как выбирать уровень решения и формулировать мини-задачу — до сих пор не рассматривался. Проведем такой анализ на примере поиска решения для задачи о переливе краски из ванны [Иванов Г.И., Быстрицкий А.А., 2000], предложенной Г.И. Ивановым (г. Ангарск) на съезде Ассоциации ТРИЗ в 1995 г.
ЗАДАЧА О ПЕРЕЛИВЕ КРАСКИ ИЗ ВАННЫ
Самый простой способ покраски деталей — опустить их в ванну с краской. Для автоматизации процесса покраски детали повесили на крючки, прикрепленные к конвейеру. Конвейер проходит над ванной и опускается так, чтобы деталь могла полностью окунуться в краску. Дальше конвейер опять поднимается и вынимает деталь из ванны.
Однако со временем уровень краски в ванне уменьшается, и деталь уже не погружается в ванну полностью. Чтобы поддерживать в ванне необходимый уровень краски, поставили поплавок, а к поплавку прикрепили рычаг, расположенный между контактами реле. Когда уровень краски понижался, вместе с ним опускался поплавок, поворачивая рычаг. При минимально допустимом уровне рычаг замыкал контакты и включал насос, который подкачивал краску. По мере наполнения ванны уровень краски поднимался, и вместе с ним поднимался поплавок, поворачивая рычаг в противоположную сторону. При максимально допустимом уровне краски рычаг нажимал на контакты, они размыкались, и насос отключался.
Но очень быстро система перестала работать: на поплавок налипла краска, засохла, поплавок потяжелел, утонул и замкнул контакты. Насос включился, краска перелилась через борт ванны и растеклась по цеху. Как быть?
Решение любой задачи по модернизации системы, как отмечалось в предыдущих главах, начинается (шаг 1 АРПС) с анализа ситуации: формулирования основной функции системы и определения ее основных элементов. А как сформулировать основную функцию этой системы? Какие элементы ее составляют? Возможны различные варианты решений:
а) Чтобы уровень краски в ванне поддерживался в необходимых пределах, нужно, чтобы поплавок тоже качался в этих же пределах в точном соответствии с уровнем краски. Если это условие будет выполняться, то система будет функционировать нормально и обеспечивать поддержание необходимого уровня своевременным включением и выключением насоса. Тогда шаг 1 можно сформулировать так:
1а. Техническая система для ОПРЕДЕЛЕНИЯ максимального и минимального уровней краски в ванне путем ОПРЕДЕЛЕНИЯ положения поплавка состоит из ванны, краски, поплавка, рычага и контактов реле.
б) Основную функцию и состав системы можно рассматривать несколько шире:
1б. Техническая система для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДКАЧКИ НАСОСОМ состоит из ванны, бочки с краской, поплавка, контактов реле, насоса и труб.
в) Еще шире:
1в. Техническая система для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДАЧИ в ванну состоит из ванны, бочки с краской, насоса и труб.
г) Еще шире:
1г. Техническая система для ПОКРЫТИЯ наружной поверхности детали путем ее ПОЛНОГО ПОГРУЖЕНИЯ в краску состоит из конвейера, крюка, детали и ванны с краской.
д) И совсем широко:
1д. Техническая система для ПОКРЫТИЯ наружной поверхности детали путем НАНЕСЕНИЯ на нее краски состоит из детали и краски.
А теперь разберемся, хотя бы частично, какие возможности предоставляет каждая формулировка, какие нежелательные эффекты возникают на каждом уровне и какие изменения в системе необходимо будет произвести, чтобы обеспечить ее нормальное функционирование и избежать перелива краски из ванны. Начнем с последнего варианта, наиболее общего.
Формулировка «для ПОКРЫТИЯ наружной поверхности детали путем НАНЕСЕНИЯ на нее краски» (вариант Д) в принципе намекает на необходимость проверить, так ли уж необходимо покрытие для наружной поверхности детали. И если «да», то обязательно ли покрывать ее краской...
Кроме того, формулировка ничего не говорит о СПОСОБЕ нанесения краски. А таких способов несколько. И совершенно очевидно, что если мы будем окрашивать наружную поверхность, например, пульверизатором или кистью, то никакой необходимости в ванне не будет, и проблема поддержания уровня краски отпадает сама собой. Правда, такое решение вызывает серьезный нежелательный эффект — необходимо будет менять всю технологию и перестраивать цех. Это решение для существующей технологии лежит на уровне надсистемы. Целесообразно ли оно? Вероятно, нет.
«ПОКРЫТИЕ наружной поверхности детали путем ее ПОЛНОГО ПОГРУЖЕНИЯ в краску» (вариант Г) — один из способов покраски деталей, причем самый простой. Нежелательный эффект, который здесь возникает, четко указан в ситуации: по мере расходования краски ее уровень понижается, и деталь, висящая на конвейере, не погружается в краску полностью. Устранить этот нежелательный эффект можно, если деталь будет погружаться полностью в краску вне зависимости от уровня краски. Вполне реальная задача, решение которой будет показано ниже. Изменения, которые необходимо будет произвести, затронут в основном конвейер и ванну.
Вариант В — «для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДАЧИ в ванну» — ничего не говорит о СПОСОБЕ подачи краски и открывает широкое поле деятельности для поиска таких способов. Самый простой из них — самотеком из бочки, при этом объем подаваемой краски можно легко скоординировать со скоростью движения конвейера и расходом краски на покрытие деталей. Даже открывать и закрывать бочку можно командой на включение и выключение конвейера... Тогда и поплавок не понадобится... Есть и другие, более простые варианты...
Вариант Б — «для ПОДДЕРЖАНИЯ в заданных пределах необходимого уровня краски в ванне путем ее ПОДКАЧКИ НАСОСОМ» — уже требует, не затрагивая конвейера и детали, какого-то устройства для включения и выключения насоса. Поплавок здесь — ОДИН ИЗ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ такого устройства, которое по замыслу конструкторов должно было обеспечивать надежное включение-выключение. Ненадежность такого способа включения-выключения как раз и вызывает нежелательный эффект.
В варианте А возможные решения затронут только контактирующие друг с другом поплавок и краску: здесь нежелательный эффект — налипание краски на поплавок и изменение его веса, что приводит к ложному срабатыванию реле и включению насоса.
Пять вариантов формулирования шага 1 определяют уровни возможных изменений и соответственно иерархию задач. Для удобства в качестве системы примем средний вариант — В. Тогда варианты Г и Д можно рассматривать как надсистему и наднадсистему, а варианты Б и А — как подсистему и подподсистему.
Проведенный разбор показывает, что уже на первом этапе анализа ситуации формулирование основной функции системы, ее принцип действия и состав определят тот уровень изменений, который необходимо будет внести в систему, чтобы устранить нежелательный эффект. Как указывалось выше, минимальные изменения затрагивают только подсистемы каждой системы, в этом случае система их «не замечает» и принцип ее действия не меняется. Поэтому, проанализировав ситуацию и выявив иерархию задач, лучше начинать с самого нижнего уровня. И только убедившись, что все ресурсы элементов использованы и система исчерпала свои возможности, переходить на более высокий уровень и менять существующий принцип действия.
И наоборот — при синтезе новой системы необходимо определить тот МАКСИМАЛЬНЫЙ уровень изменений, который должна обеспечить новая система по отношению к существующей, и подобрать такой принцип действия, который обеспечил бы все эти изменения. И заодно посмотреть, как в зависимости от уровня требований система обрастает подсистемами, обеспечивающими выполнение ее основной функции...
А теперь поищем решение для каждой задачи из полученной цепочки, начиная, как договорились, с самого низшего уровня.
