Марк Меерович - Технология творческого мышления
А теперь поищем решение для каждой задачи из полученной цепочки, начиная, как договорились, с самого низшего уровня.
Вариант А
Шаг 1а. Техническая система для ОПРЕДЕЛЕНИЯ максимального и минимального уровней краски в ванне путем ОПРЕДЕЛЕНИЯ соответствующего положения поплавка состоит из ванны, краски, поплавка, рычага и контактов реле.
В процессе выполнения основной функции возникает нежелательный эффект (НЭ1): на поплавок налипает краска, его вес увеличивается, он тонет и рычагом замыкает контакты, вызывая ложное включение подкачивающего насоса.
Так как средство устранения (СУ) в условии отсутствует, введем его сами. Используем радикальный прием, предложенный Г.С. Альтшуллером: исключим из системы элемент, который выполняет вспомогательную функцию и при этом вызывает НЭ1, т.е. уберем поплавок. Но тогда возникает НЭ2: нечем измерять уровень краски и поворачивать рычаг.
Схема задачи:
ОФ — определение максимального и минимального уровней краски в ванне.
ПД — определение соответствующего положения поплавка.
Состав системы — ванна, краска, поплавок, рычаг, контакты реле.
НЭ1 — налипание краски на поплавок.
CУ — устранение поплавка.
НЭ2 — не будет переключения контактов.
Изменим термины. Так как поплавок связан с рычагом и служит фактически для перемещения рычага между включающими и выключающими контактами реле, назовем его переключалкой.
Теперь сформулируем техническое противоречие в его противоположных состояниях:
Если переключалку убрать, то не будет налипания краски, но не будет и переключения контактов.
Если переключалку не убирать, то переключение контактов будет, но сохранится и налипание краски.
Шаг 2а. Даны переключалка и налипание краски. Переключалка обеспечивает переключение контактов, но не устраняет налипание краски.
Изобретательская задача:
Не убирая переключалку и тем самым сохраняя ее способность обеспечивать переключение контактов, устранить налипание краски.
Шаг 3а. Определение оперативной зоны (ОЗ).
Конфликт возникает из-за налипания краски на переключалку (поплавок) вследствие их контакта. Конфликтная зона, следовательно, — это зона соприкосновения нижней части поплавка и поверхности краски. Еще раз напомним, что именно благодаря соответствию между положением поплавка и уровнем краски происходит переключение контактов реле с помощью рычага.
Шаг 4а. Определение оперативного времени (ОВ).
Как только что отмечалось, конфликт возникает из-за налипания краски на переключалку (поплавок) вследствие их контакта. Конфликтное время, следовательно, начинается сразу же, как только поплавок касается поверхности краски, и заканчивается тогда, когда поплавок вследствие налипания краски теряет плавучесть и начинает тонуть. Таким образом, конфликтное время Т1 практически равно всему времени выполнения производственной функции Т3 — покраске деталей:
Т = Т1 = Т3.
Шаг 5а. Физическое противоречие на макроуровне: соприкосновение нижней части поплавка с поверхностью краски во время покраски деталей должно быть, чтобы обеспечивалась способность поплавка определять максимальный и минимальный уровни поверхности краски, и этого соприкосновения не должно быть, чтобы не происходило налипание краски на поплавок.
Шаг 6а. Физическое противоречие на микроуровне: между нижней поверхностью поплавка и поверхностью краски во время покраски деталей должны находиться частицы вещества, которые устраняют соприкосновение поплавка с поверхностью краски, чтобы не происходило налипания краски на поплавок, и в то же время обеспечивают соответствующее изменение положения поплавка при изменении уровня поверхности краски.
Шаг 7а. Идеальный конечный результат (ИКР): техническая система сама должна обеспечивать между поверхностью поплавка и поверхностью краски наличие частиц, которые устранили бы их соприкосновение и в то же время обеспечили бы соответствующее изменение положения поплавка при изменении уровня поверхности краски.
Иными словами, должен быть обеспечен «бесконтактный контакт»: поплавок должен все время находиться на постоянном расстоянии над поверхностью краски при любом изменении уровня ее поверхности.
Шаг 8а. Чтобы частицы вещества обеспечивали такой «бесконтактный контакт», они должны быть... Какими?
Промоделируем ситуацию. Над поверхностью одного тела (в данном случае — краски) на определенной высоте, например 5 мм, расположено второе тело (в данном случае — поплавок). Поплавок обладает весом и, естественно, стремится упасть. Значит, должна существовать какая-то сила, которая бы не позволяла поплавку упасть, а постоянно отталкивала бы его от поверхности краски. Но не выше 5 мм! Законы физики говорят, что такая сила должна быть постоянной и равной весу поплавка. (То же самое происходит, когда мы сидим на стуле! Его основная функция — создавать противодействующую силу, равную весу нашего тела.)
Итак, частицы, обеспечивающие «бесконтактный контакт», должны обладать способностью при воздействии на них весом поплавка создавать противодействующую силу. Такое свойство называется упругостью. Им обладают твердые тела, а также жидкости и газы, которые находятся в замкнутом объеме.
Чтобы твердое тело, лежащее на поверхности краски, не утонуло, его вес, по закону Архимеда, должен быть меньше веса вытесняемой им краски. И этот объемный вес не должен увеличиваться за счет налипания краски, иначе такое тело тоже утонет. Но если на это тело не будет налипать краска, то оно вполне может работать поплавком! Мы возвращаемся к исходной постановке задачи...
А как с жидкостью или газами? Можно ли создать замкнутый объем между поплавком и поверхностью краски? И если «да», то ведь этот объем своей нижней поверхностью все равно должен будет соприкасаться с поверхностью краски... Так что нам в таком варианте нужны будут не «сильные» частицы, отталкивающие поплавок от краски, а частицы, обладающие свойством неприлипучести к краске. Есть ли такие частицы в составе системы? И как их найти?
Практически на этом шаге мы входим в область сильных решений. Здесь заканчиваются аналитические возможности АРПС и начинается зона действия человека...
Шаг 9а. В состав системы (см. шаг 1) входят ванна, краска, поплавок, рычаг и контакты реле. Конфликт возникает между краской и поплавком. Еще раз тщательно проанализируем причину конфликта.
Краска налипает на поплавок, так как она обладает свойством «липучести». Но этим свойством обладает только ЖИДКАЯ краска! Противоречие выглядит вполне нормально и по сути таковым даже не является: краска должна быть, чтобы было что измерять, и краска не должна быть жидкой, чтобы не налипать на поплавок. Иными словами, твердая, засохшая краска к поплавку не прилипнет!
Эта же рекомендация, но в завуалированной форме дана в Стандартах — одном из инструментов ТРИЗ:
«Если между двумя веществами в веполе31 возникают сопряженные — полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосновение веществ сохранять не обязательно, а использование посторонних веществ запрещено или нецелесообразно, задачу решают введением между двумя веществами третьего, являющегося их видоизменением» (Стандарт 1.2.2).
Как же реализовать эту идею? Тонкий слой засохшей краски обладает достаточной эластичностью, чтобы, плавая на поверхности, передавать изменения уровня жидкой краски в ванне. А чтобы он не «уплыл» из-под поплавка, его края можно приклеить к стенкам ванны.
Видоизмененное вещество может быть в виде пены (застывшая вспененная краска), пузырьков, пустоты...
Пустоты... По Стандарту 1.2.1 эта пустота может быть заполнена даровыми или достаточно дешевыми веществами. Но, как мы выяснили выше, эти вещества должны обладать упругостью.
Самые даровые вещества, которые чаще всего применяются в ТРИЗовских решениях, — это вода и воздух. Большинство красок, используемых в промышленности, тяжелее воды и с водой не смешиваются. Нальем тонкий слой воды на поверхность жидкой краски и тем самым отделим от нее поплавок. Задача решена?
Нет, если деталь, погружаясь в краску через слой воды, намокнет и не покрасится. Отказаться от идеи? При мозговом штурме чаще всего так и происходит: первое же препятствие создает впечатление, что идея неверна. И напрасно! ТРИЗ ТРЕБУЕТ решать новую — очень простую и очень красивую задачу, физическое противоречие в которой, если ее проанализировать по АРПС, будет звучать так: вода должна быть на поверхности жидкой краски в зоне действия поплавка, чтобы разделять поплавок и жидкую краску, и не должна быть в зоне погружения в краску детали, чтобы не нарушать процесс покраски. Подумайте над решением сами. Если не получится — загляните в учебник физики для 6–7-го класса. Или попросите помочь «маленьких человечков»...
