Г. АЛЬТШУЛЛЕР - АЛГОРИТМ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Посмотрим на конкретной задаче, как это происходит.
Задача 8
В лаборатории намечено провести серию испытаний системы фильтров (например, для двигателей внутреннего сгорания). В ходе испытаний в фильтры вместе с поступающим туда воздухом надо подавать песок, пыль, частицы глины и прочие сыпучие добавки. Для каждого испытания имеется график подачи добавок. Иногда надо подавать только одну какую-нибудь добавку, например, только песок, а нередко требуется одновременно подавать до 24 видов добавок. Каждая добавка подается в свое время по заранее составленному графику, поэтому смешивать добавки и подавать усредненную смесь нельзя. Вес каждой добавки от 0,01 кг до 0,03 кг. Время подачи 10 сек. Потом установку разбирают и исследуют.
Нужно предложить способ подачи сыпучих добавок. Основные требования: простота, точность, легкость переналадки (предполагается проверить сотни разных сочетаний добавок).
* * *
Эта задача была предложена слушателям, только что принятым в Азербайджанский общественный институт изобретательского творчества. Время на решение не ограничивалось, большинство справилось с задачей за
i/2-2 часа. Все слушатели - 90 человек - подошли к задаче с позиций обычного конструирования; подача порошков осуществлялась различными дозаторами. В нескольких предложениях автоматизация дозировки достигалась использованием ЭВМ!
Вот одно из решений: «К агрегату подведены 24 трубы. Перед каждой трубой вращается приспособление в виде сита. Число дырок в сите соответствует числу точек кривой для данного порошка. Диаметры дырок подобраны так, чтобы в агрегат в одну секунду могло проходить определенное количество порошка. Скорость вращения сит такова, что каждую секунду к трубам подается новое отверстие нужного диаметра». Итак, 24 дозатора - каждый с набором ежесекундно меняющихся диафрагм! Машина громоздкая, не очень надежная (отверстия в диафрагмах и трубки могут забиться) и трудно поддающаяся переналадке.
Через полтора месяца та же задача была вновь предложена слушателям. На этот раз времени на решение потребовалось вдвое меньше - и половина слушателей вышла на уровень контрольного ответа.
Решение задачи 8
Применим оператор РВС.
2-2а. Увеличим количество добавок в 100 раз. Теперь потребуются 2400 дозаторов. Получается слишком гро-* моздкая установка. Дозатор должен быть один и притом самый простой. Но из этого простого дозатора должны независимо идти 2400 порошков…
2-26. Если добавка одна, можно поставить обычный дозатор.
2-2в. Чем меньше время подачи, тем хуже будет работать дозатор. Если вместо 30 сек. в нашем распоряжении всего 0,03 сек., мы просто не успеем отдозировать порошки. Вывод: дозировку надо осуществлять заранее. Главный выигрыш в том, что заранее мы можем дозировать порошки любым способом и без спешки, следовательно, очень точно. Если у нас есть заранее отдозированные порошки (например, разложенные по секундным порциям), то дозаторы не нужны: из двух требуемых действий - отдозировать порошки и подать - остается только второе действие.
2-2г. Допустим, время подачи порошков растянуто
до года. Порошки подаются медленно - крупинка за крупинкой. В этом случае тоже есть смысл отдозировать их заранее, скажем, по недельным порциям.
2-2д. Если допустимая стоимость устройства близка к нулю, устройства нет или почти нет. Собственно, дозатор нам не нужен: мы можем любым - самым дешевым способом отдозировать порошки заранее. Значит, надо как-то избавиться и от подающего устройства.
2-2е. Если расходы на устройство могут быть высокими, попробуем изменить природный элемент системы - порошки. Соединим - хотя бы с помощью клея - каждую крупинку порошка с крупинкой ферромагнитного материала. Теперь подачей порошков очень легко управлять. Правда, неясно, как в нужный момент отделять крупинки порошка от крупинок металла.
Что же нам дал оператор РВС? Одну безусловно подходящую идею - дозировать порошки заранее. И одну дикую, но заманчивую идею: крупинки металла несут и сбрасывают частицы порошка.
Продолжим решение.
2-3. Дана система из фильтров и 24 добавок. Добавки трудно подавать в фильтры по графикам.
2-4. а) -
б) Фильтры, порошки.
Менять фильтры нельзя-мы их исследуем. Порошки тоже нельзя менять - нарушатся условия эксперимента.
2-5. Внешняя среда.
3-1. Внешняя среда сама подает порошки по заданным графикам просто и точно.
В этой формулировке, в сущности, указаны два действия- дозировать («по заданным графикам») и подавать. Но шаг 2-2 уже дал идею предварительной дозировки. Поэтому мы можем уточнить ИКР:
3-1. Внешняя среда сама подает заранее отдозиро-ванные порошки просто и точно.
3-2. Будем для простоты рассматривать один порошок, помня, что потом решение надо распространить на 24 порошка. Итак, мы имеем заранее отдозированный порошок (рис. 29); сейчас внешняя среда не подает порошок, а нам надо, чтобы она сама подавала его в воронку.
3-3. Не может выполнить требуемого действия часть внешней среды от того места, где лежат отдозированные порошки, до воронки.
Рис. 29. К задаче 8, шаг 3-2: заранее отдозированный порошок подается при помощи ленты.
3-4. а) Нам надо, чтобы эта часть внешней среды сама несла порошок.
б) Нетрудно сделать эту часть среды нз ленты. На ленту можно положить предварительно отдозированный порошок. Но куда денется лента над воронкой?
в) Несовместимость (притом не очень страшная - это уже видно) состоит в том, что лента должна быть и ленты не должно быть. Правда, требования эти относятся к разным моментам времени: пока лента несет порошок, она должна быть; когда порошок донесен, должна исчезнуть. Нечто подобное (с частицами ферромагнитного материала) у нас получилось и на шаге 2-2е.
3-5. Итак, лента должна исчезнуть над воронкой.
3-6. Либо надо уничтожить ленту, либо отвести ее в сторону.
3-7. Можно загнуть ленту: пусть возвращается назад. Получится что-то вроде ленточного транспортера. 24 транспортера? А если их 240? Плохо! Транспортер хорош, когда надо долго подавать материалы. А мы весь порошок расположили заранее - нам не нужна высвободившаяся лента транспортера.
Остается первый вариант - уничтожить ленту над воронкой. Это ближе к идеальной машине: часть машины, выполнившая свою работу, должна исчезнуть.
3-8. Куда и как будет исчезать лента? Можно отбрасывать ленту, но это, видимо, потребует применения какого-то механизма. Идеальнее, чтобы лента исчезала сама: таяла, испарялась и т. д.
4-1. Мы выиграли в точности (заранее тщательно дозируем), в простоте конструкции (набор исчезающих лент). Но вводится операция предварительной раскладку порошка на ленту.
4-2. Нетрудно нанести порошок на ленту равномерно: покроем ленту клеем, посыплем порошком, приклеим один слой. Однако нам нужна лента, несущая порошок в виде графика. Положить клей в те места, где по графику должен быть порошок? Проще вырезать график из ленты, имеющей одинаковую ширину. Вещество ленты должно легко резаться, легко покрываться клеем, легко исчезать. Обыкновенная бумага. А лучше - беззольная бумага.
4-3. Теперь трудно найти недостатки. Изготовить запас равномерно покрытых порошками листов несложно. Вырезать из этих листов нужные графики - совсем просто. Равномерно подавать один или несколько (сложенных в пачку) листов можно с помощью самых простых устройств. Сжигание беззольной бумаги над воронкой тоже не вызывает затруднений.
4-4. Мы нашли настолько простой способ, что его легко реализовать и испытать. Выигрыш отчетливо виден.
Контрольный ответ: «Способ непрерывного дозирования сыпучих материалов по весу в единице объема, например абразива, при ускоренных износных испытаниях двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что с целью повышения точности, абразив предварительно наносят равномерным слоем на поверхность гибкой ленты из легковоспламеняющегося вещества, подают ее с заданной скоростью в зону нагрева и сжигают, а абразив отводят к испытуемому объекту» (авторское свидетельство №305363).
* * *
Разумеется, практически записи решений несколько короче. Вот, например, решение В. Митрофанова, студента 5-го курса Азербайджанского института нефти и химии:
«2-3. Дана система: агрегат и добавки.
2-4. а) -
б) Агрегат, добавки.
2-5. Внешняя среда.
3-1. Внешняя среда вводит добавки вовремя и как нам нравится.
3-2. (На рисунке «Было» показаны хаотические потоки добавок, на рисунке «Стало» - упорядоченные.)
3-3. (Выделены участки - там, где насыпаются добавки.)
3-4. Внешняя среда не взвешивает, не знает времени и т. д.
3-5. Если бы ей не надо было знать ничего. Если заранее как-то все сделать».
Отсюда В. Митрофанов сразу пришел к ответу, совпадающему с контрольным. На решение было затрачено всего 20 минут.
