Глава 1. Классификация ресурсов по Злотину – Вишнепольской

К основным характеристикам любого ресурса относятся:

• вид ресурса;

• источник ресурса;

• количество ресурса;

• ценность ресурса;

• готовность ресурса к использованию.

1.1. Основные виды ресурсов

К основным видам ресурсов относятся – вещественные, энергетические, пространственные, временные и функциональные ресурсы. Специалисты выделяют и другие виды ресурсов – ресурс изменения, системный ресурс, информационный ресурс и многие другие, но мы их пока рассматривать не будем.

Определение: Под вещественными ресурсами понимаются все вещества, которые есть в технической системе или около нее.

Пример

Все живые организмы, переработав пищу, выделяют экскременты. Рыбы не являются исключением, поэтому на дне бассейнов в рыбоводческих хозяйствах скапливается так называемый активный ил, который утилизируют, или, проще говоря, вывозят на свалку – и тратят на это деньги.

На Верх-Исетском металлургическом заводе в подсобном хозяйстве, организованном в бывших очистных сооружениях, выращивали рыбу. Там и образовывался этот активных ил, причинявший хлопоты. А если рассмотреть ил как ресурс – как его использовать? Во-первых, он применим для биоочистки сточных вод городского водного хозяйства. А, во-вторых, он применим в самом рыбоводческом хозяйстве. Для выкармливания мальков не годится комбикорм, которым кормят подрастающую рыбу. Они едят только живой корм, а его надо специально выращивать. Выяснилось, если смешать активный ил с обрывками сетей, в которых выращивают рыбу, то на этой массе активно размножается трубочник, который и является живым кормом для мальков.

Так что в рыбоводческом хозяйстве теперь ничего не пропадает^[4].

Рис. 5. Наполеондер. Золотая монета 20 франков 1812 год

Пример-анекдот

Как-то Наполеон беседовал с актрисой, и она, окончательно осмелев, попросила у Наполеона его портрет на память.

– Нет ничего проще, – ответил император, и дал ей золотую монету со своим изображением.

Определение: Под энергетическими ресурсами понимается любая энергия, которая не подводится извне и не вырабатывается специальной новой системой, а уже есть в совершенствуемой технической системе или около нее.

Рис. 6. Схема работы тепловой трубы при обогреве перекрестка

Пример

Самые опасные места на дорогах – перекрестки. Особенно в период зимы, когда на дорогах возникает гололед.

Как избежать гололеда? Как обогреть хотя бы наиболее опасные участки дорог? Именно над этим задумались инженеры из автомобильной компании «Даймлер-Бенц». Они предложили обогревать перекрестки устройством, которое использует подземное тепло! Как это работает? Очень просто!

Под асфальтом в землю вертикально вкопаны длинные (около 10 метров) тепловые трубы. На глубине 8—10 метров в мягком климате южной Германии температура не опускается ниже 10 °C. Жидкость, находящаяся в трубе стекает на дно и выкипает. Пары поднимаются поднимаются вверх и конденсируются на верхней торцевой поверхности тепловой трубы. Эта поверхность подогревается, нагервая асфальт, находящийся над ней на перекрестке.

Этого тепла хватает, чтобы обогревать перекрестки и не допустить обледенения. Устройство очень надежно (в нем нечему ломаться!), хотя и дорогое [2].

Пример-анекдот

Не знаю, что за люстру повесили соседи снизу, но благодаря им у меня на кухне теперь есть теплый пол!

Рис. 7. Благодаря им у меня на кухне теперь есть теплый пол!

Пример-анекдот

Две блохи выходят из ресторана

– Так что, – говорит одна, – пешком пойдем или подождем собаку?

Рис. 8. Пешком пойдем или подождем собаку?

Определение: пространственные ресурсы – свободное пространство в технической системе или около нее, которое можно использовать для размещения элементов данной системы или для решения поставленной задачи.

Пример

Есть старая легенда о строительстве синагоги в Вильно. В 1630 году евреям с большим трудом удалось получить разрешение на ее постройку. И непременным было условие: она не должна быть выше ратуши. Однако евреям не хотелось уступать. Через некоторое время синагога была построена – и действительно ее высота снаружи была немного ниже ратуши. Условие властей было соблюдено. Но это только снаружи! А внутри пол синагоги находился намного ниже уровня земли, поэтому зал внутри синагоги был выше зала ратуши.

Рис. 9. Старая синагога в Вильно (1934 год)

Пример

Потолок в гараже – прекрасный пространственный ресурс, если он из дерева или ДСП. Под ним можно хранить спиннинги или лыжи (предварительно сделав специальные крепления), а так же, если он не очень высокий – можно сделать целый склад для крепежа. Для этого достаточно взять стеклянные банки с завинчивающимися жестяными крышками, и крышки прибить или прикрутить к потолку. Теперь вы будете хорошо видеть все банки и брать ту, которая нужна. Чтобы ее снять, достаточно открутить банку. И вернуть на место легко – одним движением руки!

Рис. 10. «Вы не поверите…

Пример-анекдот

Двое заключенных разговаривают в маленькой камере.

– Вы не поверите, если я скажу, сколько я платил за такую же комнату в Нью-Йорке.

Определение: Временные ресурсы – время до выполнения производственного процесса, время самого процесса, а также время после него, если это время возможно использовать для решения возникающих проблем или совершенствования технической системы.

Пример

Чтобы подавать клиенту холодное пиво, бармены в пивных барах держат массивные стеклянные кружки в морозильниках. Когда клиенту наливают пиво, оно дополнительно охлаждается.

Пример

Обычно для стерилизации молока применяют пар или кипяток. Это требует специального оборудования, занимающего производственную площадь, и связано с потерями тепла при подаче энергоносителей к оборудованию.

Фирма Туомо Халонен пропустила по трубам молокопровода электрический ток, который нагревает их и стерилизует молоко. Для повышения эффективности нагрева трубы выполнены из сплава, плохо проводящего электрический ток [3].

Пример

Простым и очень знакомым примером использования временного ресурса является использование рассады. Короткого лета недостаточно, чтобы капуста, помидоры и огурцы созрели, поэтому в теплице или на окне выращивают рассаду. А весной она высаживается на поля.

Рис. 11. Рассада на окне и в теплице

Пример-шутка

Судья:

– Чем вы можете доказать свою невиновность?

– Можно подумать?

– Хорошо, у вас есть на это 5 лет!

Рис. 12. Хорошо, у вас есть на это 5 лет!

Определение: Функциональные ресурсы – способность технической системы и ее подсистем выполнять, кроме основной функции, некоторые другие функции, которые не использовались ранее.

Пример

При работе процессора выделяется большое количество тепла, а при перегреве он быстро выходит из строя. Поэтому эффективный отвод тепла от процессора – одна из важнейших задач изготовителей современных компьютеров. Особенно сложно это в ноутбуках, где пространство ограничено. Красивое решение связано с использованием тепловых труб, которые быстро и эффективно переносят тепло, выделяемое процессором, на корпус ноутбука. Корпус начинает выполнять функцию радиатора.

Замечание: Возможно, для эффективного использования вам придется изменить форму элементов системы.

Пример

Неожиданный функциональный ресурс нашелся у пчел. Кроме основной функции сбора меда, они активно используются для опыления растений, как на полях, так и в теплицах. В каждой теплице устанавливается 1–2 улья. Пчелы не только мед собирают, но и опыляют растения.

Пример-шутка

Девочка с пирсингом, купаясь в реке, поймала судака на пупок!

1.2. Источники ресурсов

Как это ни парадоксально, но ресурсы находятся везде. Можно сказать, что мы живем среди ресурсов. Но, для удобства, дальнейшего анализа мы разделим зоны поиска ресурсов на три группы:

• в самой технической системе;

• в надсистемах, в которые входит данная техническая система, или системах, находящихся рядом;

• во внешней среде.

Определение: Ресурсы, находящиеся в самой технической системе, с которой мы работаем, называются ресурсами системы.

Это наиболее доступные для использования ресурсы, применение которых вызывает минимальные изменения в системе и, что важно, как правило, не затрагивают надсистему. Это существенно упрощает внедрение решений по совершенствованию технической системы.

Пример

Проблема приживаемости тканей при трансплантации связана с работой иммунной системы человека. Иммунная система отторгает все чужеродные клетки, поэтому, если человеку пересаживают ткани, то ему необходимо принимать специальные препараты. Но эти препараты вредны для организма.

Избежать приема препаратов можно, если при пересадке тканей использовать ресурс самого человека – его ткани. Например, для пересадки кожи на лицо можно использовать кожу с живота, а для шунтирования сосудов сердца – сосуды из бедра.

Пример

Эта история произошла у берегов Ирландии в 1917 году. Немецкие подводные лодки ночью ставили морские мины, а английские тральщики утром их обезвреживали. На следующую ночь немцы опять ставили мины, а англичане снова их вылавливали, и так несколько дней подряд. Наконец, англичане не протралили фарватер, но сделали вид, что тралили! Очередной ночью немецкая подводная лодка UC-44, по хорошей традиции, пошла ставить мины, и подорвалась на своей же мине, поставленной накануне! В живых остался только ее командир Курт Теппенджоханнс, который был возмущен «безответственной» работой английских тральщиков и все высказал подобравшим его англичанам.

Определение: Ресурсами внешней среды называются ресурсы, которые могут быть найдены в окружающей техническую систему природе, то есть это земля, вода, воздух и др.

Пример

Проект «Makai Ocean Engineering» предполагает получение электроэнергии в районе Гавайских островов за счет перепада температуры между прогретыми (часто до 25 °C) верхними слоями воды в океане, и температурой холодной воды на глубине (там температура около 5 °C).

Находящаяся в верхних слоях океана теплая вода используется для того, чтобы испарить рабочую жидкость. В качестве жидкости используется аммиак. Аммиак кипит при достаточно низких температурах (равной температуре теплых слоев). При кипении получается пар аммиака, который затем приводит в движение турбину, вырабатывающую электроэнергию. Холодная морская вода, поднимается насосом с глубины нескольких сотен метров и охлаждает отработанный пар, что приводит к его конденсации. Далее процесс повторяется.

Пример

Внешними ресурсами умело пользуются орлы и грифы, которые часами могут парить в небе, ловя восходящие потоки воздуха.

Каждая техническая система работает в рамках надсистемы (или нескольких надсистем), то есть большей по размерам, и, как правило, по ресурсным возможностям, технической системы.

Определение: Ресурсы всех надсистем, в рамках которых работает исследуемая система, называются ресурсами надсистем. Условно, к ресурсам надсистем можно отнести и ресурсы систем, находящихся рядом, хотя и не работающих в надсистеме.

Пример

Уникальную коллекцию почтовых марок и других знаков земской почты сумел собрать Агафон Карлович Фаберже – внук основателя знаменитой ювелирной фирмы Фаберже. Сложность коллекционирования этих марок состояла в том, что марки земской почты имели крайне ограниченное хождение и выпускались местными властями небольшими тиражами. Найти их было очень трудно. А у Агафона Фаберже было одно из самых полных собраний этих редких марок. Получил он эту коллекцию благодаря использованию ресурса находящейся рядом другой системы.

Рис. 15. Марки земской почты России

Агафон Карлович воспользовался тем, что находящееся по соседству представительство фирмы «Зингер» задумало переезд в новое помещение. Знакомые рассказали ему о том, что заказы это представительство получало по почте. Весь архив в виде писем, получаемых изо всех российских городов, хранился в подвалах, хотя был уже никому не нужен. Просто письма (естественно с марками!) не выбрасывали, а складывали там. Перевозить их в новое здание никто не собирался, но и тратить силы на вывоз архива никто не хотел. Вот Агафон Карлович и предложил представительству компании «Зингер» вывезти этот архив совершенно бесплатно. А уж снять редкие марки с конвертов было делом техники.

Примеры

Активно используют надсистемные ресурсы и представители живого мира.

Рыбы-прилипалы с удовольствием путешествуют на акулах, используя их как энергетический ресурс для передвижения.

А раки-отшельники используют пустые раковины в качестве жилья, получая вещественный ресурс в виде «дома».

Рис. 16. Рак-отшельник

1.3. Количество ресурсов

Количество ресурсов в системе, по отношению к потребности в их, может быть достаточным для решения данной проблемы или недостаточным. Для оценки количества ресурса, мы пользуемся тремя категориями:

• неограниченный,

• достаточный,

• недостаточный.

Определение: Неограниченным называется ресурс, запасы которого многократно превышают потребности в нем.

Чем больше имеется ресурса, тем лучше, так как это означает, что у нас, при необходимости, есть резерв для развития системы.

Рис. 17. Железо-марганцовые конкреции

Пример

На дне Тихого океана скопилось около 100 миллиардов тонн железо-марганцевых конкреций – руды, в составе которой около 50 % марганца и 27 % железа. Это практически неограниченный ресурс руды для будущих поколений.

Пример-шутка

Работа не деньги – она никогда не заканчивается!

Определение: Если количество ресурса соответствует потребности в нем, то ресурс называют достаточным.

Пример

В садах или огородах, чтобы не носить воду из реки или колодца для полива растений и деревьев, часто бурят скважину, и из нее качают воду. Производительность такой скважины не очень большая, но ее вполне хватает, чтобы обеспечить садовый участок водой для хозяйственных нужд и полива огорода.

То есть ресурс достаточный.

Рис. 18. Скважина с ручным насосом

Пример-шутка

Туристы идут по уссурийской тайге. Из чащи выскакивает тигр.

– Без паники, тигр сыт! – спокойно говорит проводник.

– Откуда вы знаете?!

– Вы что, не заметили? Туриста Иванова уже полчаса нет!

Определение: Ресурс, который по своим свойствам, функциям, назначению подходит для решения поставленной задачи, но его количества не хватает, чтобы полностью решить задачу, называется недостаточным.

Пример

В США активно развивается использование солнечных батарей, которые устанавливаются на крышах домов. Площади крыши вполне достаточно для установки 10–20 солнечных панелей, способных обеспечить электричеством дом, но… только летом, и только в солнечную погоду.

Ресурс недостаточный, поэтому зимой или в пасмурную погоду приходится «добирать» электроэнергию из сети. Но даже та энергия, которую получает хозяин дома, позволяет ему существенно сократить затраты на электричество.

Рис. 20. Дома с солнечными панелями

Пример-шутка

Греция кричала – приезжай загорать!

Париж кричал – приезжай фоткаться!

А зарплата сказала – иди за грибами, фантазерка!

Пример-шутка

На совещании в Госавтоинспекции:

– Квартальный план по штрафованию пьяных велосипедистов сорван! За 3 месяца, вместо запланированных трех тысяч, оштрафован всего один пьяный велосипедист! Это удар по бюджету!

– Так зима же, февраль месяц, мы в Мурманске…

Использование недостаточного ресурса менее желательно, чем других, поскольку или нет возможности полностью решить поставленную задачу, или необходимо создавать условия для накопления ресурса. То есть использовать дополнительное устройство.

Рис. 22. Ангел-хранитель

Пример-шутка

Памятка автомобилисту! Водитель, запомни: личный ангел-хранитель летает со скоростью не более 100 км/час.

1.4. Ценность ресурсов

Ресурсы для с технической системы имеют определенную ценность.

По ценности/стоимости для системы и пользователя – ресурсы делятся на полезные, нейтральные и вредные.

В каждой технической системе есть вредные отходы вещества и энергии. В самой системе могут оказаться вредно действующие на нее вещества и поля. Все это плохо влияет на работу системы и требует дополнительных затрат. Но если придумать, как эти вредные по отношению к системе вещества/поля/возможности использовать – они из вредных становятся полезными для технической системы ресурсами.

Таким образом, по отношению к системе потенциальные ресурсы изначально могут быть вредными, нейтральными и полезными. Разумеется, выгоднее всего использовать вредные ресурсы. С них и следует начинать анализ.

1.4.1. Вредные ресурсы

Определение: Потенциальные ресурсы называются вредными, если они вредно действуют на систему, или являются отходами системы, которые приходится утилизировать и нести из-за этого затраты.

Использование вредных потенциальных ресурсов очень эффективно, поскольку позволяет не только решить поставленную задачу или улучшить работу системы, но и снизить затраты на утилизацию отходов и борьбу с вредными факторами.

Пример

Американские исследователи обратили внимание на то, что свиной навоз богат маслами, похожими на нефть. Этого, к сожалению, недостаточно, чтобы получать бензин, но такое «сырье» подходит для производства асфальта. Расчеты показали, что стоимость получения битума из навоза будет составлять меньше 15 центов за литр. Такое сырье намного дешевле и экологичнее, чем вяжущие на основе нефти. Сейчас новый биоасфальт проходит испытания. Разработка имеет большое практическое значение, поскольку позволяет не только получать дешевый битум, но и нейтрализовать очень вредные отходы. По оценкам ученых ежегодно в мире производится 163 миллиарда (!) литров свиного навоза, оказывающего очень негативное влияние на природу. Это достаточно большие ресурсы.

В данном случае, речь идет об использовании «вредного» ресурса для получения полезного продукта.

Пример

Каналы и пруды быстро зарастают травой, что совершенно недопустимо. Для борьбы с этим используют карпа и толстолобика. Их запускают в каналы и пруды, зарастающие травой. И рыбы быстро очищают водоемы и каналы, используя «вредный» ресурс, чтобы набрать товарный вес [4].

Пример

Это произошло в 1944 году. Фашисты, препятствуя действию советского флота, начали минировать порты Прибалтики. Со сторожевого катера наши моряки видели, как немецкие эсминцы, после установки очередной партии мин, ушли за следующей. Границу минного поля они отметили специальным буем. Но вооружение у катера слабое, воевать с эсминцами он, конечно, не может. Как быть? Просто сообщить разведданные командованию? И тогда командир катера Григорий Давиденко придумал, как использовать вредный ресурс – вражеские мины. Он передвинул буй, а когда эсминцы вернулись, то они подорвались на своих же минах [5].

Пример-шутка

После собеседования

– К себе на работу мы вас точно не возьмем. Но будем платить тройной оклад, если вы устроитесь на работу к нашим конкурентам!

1.4.2. Нейтральные ресурсы

Определение: Ресурсы, использование которых не влияет на экономические и технические характеристики системы, называются нейтральными.

Пример

В зоне ветров используются ветрогенераторы. Это природный ресурс, использование которого никак не влияет на природу. То есть это нейтральный ресурс.

Рис. 24. Ветрогенератор на крыше

1.4.3. Полезные ресурсы

Определение: Ресурс называется полезным, если он нужен самой системе, но его часть может быть использована для дальнейшего развития системы или решения новой задачи.

Пример

Все современные автомобили оснащены кондиционерами. Это создает дополнительный комфорт водителю и пассажирам. Но при этом, кондиционер использует полезный ресурс – часть энергии двигателя автомобиля.

1.5. Готовность ресурсов к использованию

По степени готовности ресурсов к использованию они могут быть готовыми и производными.

Определение: Ресурсы, которые могут быть использованы сразу и без изменений, называются готовыми. В большинстве случаев изобретатели используют готовые ресурсы.

Пример

Старая шина – готовый ресурс для изготовления клумбы. Достаточно покрасить снаружи, засыпать внутрь землю и можно сажать цветы!

Рис. 25. Клумба из старых шин

Пример-шутка

– У вас есть лыжные ботинки 52 размера?

– А лыжи вам зачем?

Определение: ресурсы, которые получаются из имеющихся после некоторых преобразований, называются производными.

Пример

Давление газа в магистральных трубопроводах – 75 атмосфер. В городские сетях используется газ с давлением 6 атмосфер. Для понижения давления, используют специальные устройства на основе эффекта Ранка. Газ поступает в специальную трубку по спиральной траектории и закручивается. После этого в одну сторону направляется нагретая часть газа, а в другую – охлаждённая. Причем охлаждение достигает 40 °C по сравнению с температурой входящего газа. Этот холод и используют. Рядом со станциями отбора газа из магистральных трубопроводов часто строят большие склады-холодильники.

Рис. 26. Вихревой эффект Ранка

1.6. Предпочтения при использовании ресурсов

Часто бывает, что в вашем распоряжении может оказаться много различных ресурсов. Использовать можно любые ресурсы, но если у вас есть выбор, то рекомендуется следующая последовательность при использовании ресурсов:

а) В первую очередь старайтесь использовать готовые ресурсы. Если готовых ресурсов нет, постарайтесь получить необходимый ресурс на основе тех, что находятся в вашем распоряжении, то есть получите производный ресурс.

Пример-шутка

– Папа, расскажи мне на ночь сказку!

– А ты слышала, о чём мы с мамой в кухне говорили?

– Нет.

– Ну, тогда слушай. «Сказка о том, как я на работе задержался».

б) Поиски ресурса следует начинать в системе, затем расширить зону поисков до внешней среды, и далее искать ресурсы в надсистеме.

Пример-шутка

– А я своей любимой на Новый год подарок под елку положил!

– А она что?

– А она его до сих пор ищет: тайга-то большая!

в) Старайтесь использовать в первую очередь неограниченные ресурсы, которые у вас имеются в избытке. Вдруг вам понадобится еще! Если их нет – используйте достаточные ресурсы. Если и это не получается, то воспользуйтесь недостаточными ресурсами, для частичного решения задачи, или постарайтесь найти способ их накопления.

Пример-шутка

– Богато живете – икра на столе!

– Так ведь кабачковая!

– Зато целое ведро!

г) Старайтесь использовать вредные или нейтральные ресурсы. Их использование позволит сократить затраты до минимума или даже получить дополнительный положительный эффект. Если же это невозможно, то воспользуйтесь полезными ресурсами.

д) Постарайтесь не пользоваться дорогими ресурсами.

Как правило, в распоряжении исследователя всегда имеется большое количество бесплатных или очень дешевых ресурсов, среди которых:

• отходы;

• обрабатываемый продукт, особенно если он затем повторно используется;

• отводимое тепло;

• ресурсы внешней среды, если они под рукой или все равно используются.

Возможность использования этих ресурсов рекомендуется проверить в первую очередь, и лишь затем перейти к анализу более дорогих ресурсов.

Краткие итоги главы 1

К основным видам ресурсов относятся – вещественные, энергетические, пространственные, временные и функциональные ресурсы.

Вещественными ресурсами являются все вещества, которые есть в системе или около нее, и их не надо вносить специально.

При этом под веществом понимается и материал системы, и элементы системы в целом, если они используются, как вещество.

Энергетическими ресурсами являются любая энергия, которая не подводится извне и не вырабатывается специально, а уже есть в совершенствуемой системе или около нее.

Пространственными ресурсами являются пространство в системе или около нее, которое можно использовать для размещения элементов системы или для решения проблемы.

Временными ресурсами являются время до выполнения производственного процесса, время самого процесса, а также время после него, если это время возможно использовать для решения возникающих проблем или совершенствования технической системы.

Функциональными ресурсами является способность системы и ее подсистем выполнять, кроме уже используемых функций, некоторые другие, которые могут быть использованы для развития системы или решения новой задачи. Это могут быть как известные функции системы, примененные в новых местах или по новому назначению, так и новые функции – сверхэффекты^[5].

Ресурсы можно найти повсюду: в системе, надсистеме, около системы. Ресурсы, находящиеся в самой технической системе, с которой мы работаем, называются ресурсами системы. Ресурсами внешней среды называются ресурсы, которые могут быть найдены в окружающей техническую систему природе, то есть земля, вода, воздух и др. Ресурсы всех надсистем, в рамках которых работает исследуемая система, называются ресурсами надсистемы.

Количество ресурса в системе, по отношению к потребности в нем, может быть много или мало, поэтому условно мы можем сказать, что ресурс бывает неограниченный, достаточный или недостаточный. Неограниченным называется ресурс, запасы которого многократно превышают потребности в нем. Если количество ресурса соответствует потребности в нем, то ресурс называют достаточным. Ресурс, который по своим свойствам, функциям, назначению подходит для решения поставленной задачи, но его количества не хватает, чтобы полностью решить задачу, называется недостаточным.

По ценности/стоимости для системы и пользователя – ресурсы делятся на вредные, нейтральные и полезные.

Ресурсы называются вредными, если они вредно действуют на систему, или являются отходами системы, которыеприходится утилизировать. Ресурс, использование которого не влияет на экономические и технические характеристики системы, называется нейтральным. Ресурс называется полезным, если он нужен самой системе, но часть которого может быть использована для выполнения поставленной задачи или развития системы, при условии, что полезный эффект от этого будет превышать ущерб, наносимый системе.

По степени готовности ресурсов к использованию они могут быть готовыми и производными.

Ресурсы, которые могут быть использованы сразу и без изменений, называются готовыми.

Ресурсы, которые получаются из имеющихся после некоторых преобразований, называются производными.

Использовать можно все ресурсы, но если у вас есть выбор, то рекомендуются следующие правила выбора ресурсов при выборе возможности их использования:

а) в первую очередь старайтесь использовать готовые ресурсы;

б) поиски ресурса следует начинать в системе;

в) старайтесь использовать в первую очередь неограниченные ресурсы;

г) старайтесь использовать только вредные или нейтральные ресурсы;

д) постарайтесь не пользоваться дорогими ресурсами.

Возможность использования перечисленных ресурсов рекомендуется проверить в первую очередь, и лишь затем перейти к анализу других ресурсов.

А главное, помните – вас окружают ресурсы и у вас всегда есть большой выбор!

Пример-анекдот

Сельская учительница никак не могла решить, за кого выходить замуж – за тракториста или директора школы.

– С одной стороны – быстрый карьерный рост, с другой – без трактора к школе не подберешься….

Пример-анекдот

Доктор, посоветуйте, что мне делать: муж не любит мою собаку!

– У вас есть выбор – отравить или утопить….

– Кого?!

– Ну, я же говорил, у вас есть выбор….

Глава 2. Основные приемы использования ресурсов

Как мы уже говорили, ресурсный подход – сильнейший инструмент в руках профессионала, но и начинающие пользователи ТРИЗ могут его успешно использовать. В данной главе я привожу типовые алгоритмы поиска ресурсов, а также примеры их применения.

Каждый из нижеописанных приемов имеет достаточно узкое применение, однако эти приемы позволяют найти близкие аналоги при поиске решений большого числа различных задач. Именно такой подход позволяет эффективно работать с данным материалом начинающим пользователям ТРИЗ!

2.1. Приемы использования вещественных ресурсов

Вещественные ресурсы – любые материалы, из которых состоит система и ее окружение (надсистема и внешняя среда). Сначала мы рассмотрим наиболее простой вариант использования вещественного ресурса – использование этих веществ без изменений, то есть применение готовых ресурсов.

Однако надо помнить, что ваши возможности многократно возрастают при использовании преобразованных ресурсов (производных ресурсов). Например, из воды можно получить еще лед, пар, кислород, водород и использовать их.

2.1.1. Анализ и использование доступных готовых вещественных ресурсов

Определите имеющиеся в системе готовые вещественные ресурсы. В их число входят:

• основные элементы системы (детали, корпус и др.) – как правило, эти ресурсы могут дать возможность получить новые функции. Постарайтесь «нагрузить» основные элементы системы дополнительными функциями.

Пример

В старых марганцево-цинковых батарейках корпус батарейки изготавливался из цинка. Этот корпус служил отрицательным электродом и постепенно растворялся в химической реакции генерирования электрического тока.

• потоки вещества как внутри системы, так и проходящие через техническую систему, например изделия, обрабатываемые данной системой. Эти вещества (изделия) могут частично быть использованы для разных целей.

Пример

При перекачке природного газа, часть его используется как топливо для компрессоров и других устройств, обеспечивающих энергоснабжение системы.

• доступные вещества внешней среды: воздух, вода (рек, озер, водоемов), земля, камни;

Пример

Лед, замерзший на реке, разрезается на блоки и становится прекрасным бесплатным материалом для строительства новогодних ледяных городков.

Рис. 29. Ледяной городок

• элементы надсистем, в которых работает данная система^[6].

Замечание: На этапе знакомства с системой или экспресс-анализа не рекомендуется проводить глубокий анализ. Достаточно проанализировать первый уровень, в который войдут основные элементы систем, потоки вещества в технической системе, отходы, а также элементы надсистемы и внешней среды, имеющие неограниченный ресурс.

Уважаемый читатель! Если вы хотите сразу использовать материал, с которым сейчас знакомитесь, каждый раз, прочитав описание того или иного приема (и примеров к нему), постарайтесь увидеть аналогию с вашими задачами и оцените, можно ли использовать этот прием в вашей текущей практике.

Если желаемый результат не достигнут, то можно провести расширенный анализ ресурсов. При этом в рассмотрение войдет более широкий круг элементов системы и надсистемы, а также менее доступные элементы внешней среды.

2.1.2. Анализ и использование производных вещественных ресурсов

Анализ начинается с определения наиболее доступных производных вещественных ресурсов. Для этого рекомендуется проанализировать, как могут быть преобразованы имеющиеся вещества.

Самыми распространенными приемами получения производных ресурсов являются:

• химическое разложение имеющихся веществ с получением производных веществ;

• фазовые переходы имеющихся веществ.

Наиболее известные фазовые переходы – это переходы из жидкого состояния в твердое или в газообразное состояние и обратно.

Пример

Затонувшие суда поднимают с помощью понтонов. Понтоны заполняют водой, опускают на дно и прикрепляют к затонувшему судну. Затем воду из понтонов выдавливают, накачивая в них воздух. Но доставить воздух на большую глубину сложно и дорого. Взять его на глубине негде. Предложено использовать производный ресурс – взять воду и нагреть ее до кипения^[7], или же разложить воду электрическим током на кислород и водород. Пар или газ вытеснят воду из понтонов, и они поднимут судно.

Рис. 30. Понтоны, при спасении подводной лодки USS F-4

Пример

Прибрежные горы Чили – засушливый район. Однако ветер часто заносит туман с моря. Канадский физик Роберт Меменауэр установил в горах сети, наподобие рыбацких. С приходом тумана на сетях остаются капли воды. 50 сетей размером 13×4 метра достаточно, чтобы за сутки собрать до 10 000 литров питьевой воды [6].

2.1.3. Использование вещественных отходов системы

При анализе особое внимание следует уделить отходам технической системы. Их использование может значительно повысить эффективность работы системы. Среди типовых способов применения отходов:

• Возврат отходов в реализуемый системой процесс.

Наиболее простой способ утилизации и использования отходов – использовать их как сырье; хотя для этого могут требоваться некоторые изменения системы (часто – совсем небольшие).

Пример

При шлифовании древесно-стружечных плит образуется много пыли, выбрасывать которую в атмосферу запрещено.

Предложено решение: образовавшуюся пыль добавлять в исходное сырье. Таким образом, процесс становится безотходным [7].

Примеры

При производстве пластиковых пакетов, все отходы перерабатываются в гранулы и снова направляются на изготовление пленки для пакетов.

На металлургических заводах вся обрезь и брак отправляются в переплавку.

• Использование специфических свойств отходов.

Если отходы имеют специфические свойства, которые могут быть использованы в технической системе или вне ее, то можно попытаться применить их. Надо только тщательно проанализировать свойства отходов и оценить, где их можно эффективно использовать.

Пример

Переплавлять металлическую стружку – значить потерять до 50 % металла.

Предложено решение: наваривать стружку на арматурное железо. Для этого в цилиндрическую форму из кварцевого стекла засыпают стружку и помещают в магнитное поле высокочастотного индуктора мощностью не менее 55 кВт. Форму подвергают вибрации, и арматурный стержень протаскивают сквозь стружку, которая к нему приваривается индукционной сваркой. Стержни с наваренной стружкой обеспечивают более надежное соединение арматуры с бетоном [8].

• Переработка отходов для получения полезного продукта или полезного результата.

К таким ресурсам относятся

а) выхлопные газы;

б) отходящие газы котельных и ТЭЦ;

в) зола;

г) вывозимые на свалку или утилизацию твердые отходы;

д) сливаемые в канализацию жидкие отходы.

Это наиболее привлекательные ресурсы, поскольку их использование не только бесплатно, но даже позволяет сократить непроизводительные расходы.

Пример

Отходы деревопереработки могут загрязнять природу.

Рис. 31. Отходы деревообработки, стружки и опилки

Но они могут перерабатываться в пеллеты^[8] и использоваться для отопления или для пиролиза.

Рис. 32. Пеллеты для систем отопления

Или в прессованные дрова.

Рис. 33. Прессованные дрова

Пример

На фабрике «Аямас» по разделке кур в Малайзии все отходы производства перерабатываются в органические удобрения и продаются фермерам.

При грамотной работе практически любые отходы могут быть использованы как ресурсы. Известна знаменитая фраза американского бизнесмена, владельца мясоперерабатывающего завода – «У нас на фабрике от коровы пропадает только мычание!».

2.1.4. Использование вещества и «пустоты» как ресурсов для защиты ТС

Любое вещество имеет разные фазовые состояния и в этих состояниях обладает различными свойствами, которые могут оказаться полезными для системы.

Таким образом, изменяя фазовое состояние веществ, мы можем получить большое количество полезных ресурсов.

Другим важным ресурсом является «пустота», то есть полости в веществе^[9].

С учетом сказанного, можно рекомендовать следующие приемы использования вещественных ресурсов:

Если в системе есть вещество, вредно действующее на техническую систему, проверьте – возможно ли, изменив это вещество, создать защитный слой из него же. Этот слой защитит элементы системы от вредного действия.

Типовые приемы модификации: разложение и синтез веществ; выпаривание жидкой фазы; использование фазовых переходов.

Пример

На Новосибирском оловянном комбинате возникла проблема. Олово, нагреваемое факелом сверху, плавилось в ванне, становилось в жидком состоянии агрессивным. Оно быстро разъедало стенки ванны, изготавливаемые из дорогого коррозионностойкого металла.

Предложено решение: охлаждать стенки ванны для формирования на них постоянно существующего слоя твердого олова^[10].

Если поверхность какого-либо элемента подвергается износу, то следует проверить возможность изготовления этого элемента с модифицированной поверхностью. Такая поверхность часто бывает более устойчивой по отношению к износу.

Замечание: Как сверхэффект, модифицированная поверхность часто улучшает товарный вид продукта или придает ему новые свойства.

Модификация может быть геометрической, химической, структурной.

Пример

Прокатные валки должны быть твердыми и прочными, чтобы прокатывать металл и не изнашиваться. Это можно достичь с помощью закалки. Но при закалке металл становится хрупким и возникает опасность, что при ударах во время прокатки валок может треснуть и сломаться.

Предложено решение: осуществлять поверхностную закалку валков. Токами высокой частоты нагревается лишь несколько миллиметров поверхности валка и проводится его закалка.

Поверхностные слои при этом получаются прочными и твердыми – это обеспечивает износостойкость валка. В то же время, его сердцевина остается мягкой и пластичной, а значит, при ударах валок не треснет и не разрушится.

Рис. 35. Валок прокатного стана

Пример

Для повышения прочности поверхности валков существуют и другие способы, например, накатка валков – когда поверхность валка обжимают твердосплавным роликом, упрочняя поверхностные слои валка.

При сильном негативном воздействии поля на среду системы, введение «пустоты» может существенно ослабить негативное воздействие.

Пример

Долгое время считалось, что гидроэлектростанции – экологически чистое производство электроэнергии. Но это не так. Исследования показали, что при прохождении воды через винт гидрогенератора в ней возникает кавитационный эффект. Из-за этого в воде, при прохождении через ГЭС, гибнет до 98 % планктона. По существу, после прохождения ГЭС вниз сбрасывается «мертвая вода», в которой начинает гнить эта погибшая органика.

Каскад из нескольких ГЭС – и река становится мертвой на всем протяжении, а в море сбрасывается вода, отравляющая все живое на многие километры.

Предложено решение: в воду добавлять пузырьки воздуха. На них и будут высаживаться кавитационные пузырьки, становясь намного безопаснее для планктона.

При использовании такого метода выживает около половины планктона, а значит, он сумеет быстро восстановиться [9].

Рис. 36. Схема гидроэлектростанции

Пример

Чтобы защититься от ударной волны при взрывах в ограниченном пространстве используется… пена. Место установки взрывчатого вещества покрывается монтажной пеной, которая гасит ударную волну.

Иногда, в процессе работы в элементе системы появляется трещина, которая развивается неуправляемо в произвольном направлении. Чтобы избежать нежелательного неконтролируемого разрушения, рекомендуется сделать надрезы так, чтобы при возникновении трещин они достигали надрезов. После этого трещины идут по наиболее слабому направлению, то есть по надрезу, и уходят в безопасном направлении или останавливаются, попав в пустотную ловушку.

Пример

Инженеры из Германии разработали новый керамический материал на основе окиси циркония и окиси алюминия. Изготовленные из него турбинные лопатки обладают уникальными прочностными свойствами. Хитрость в технологии изготовления лопаток. Их прессуют из порошка, после чего выдерживают при температуре 1500 °C, при этом частички порошка спекаются. После быстрого охлаждения в материале образуются микротрещины размером в тысячные доли микрона. При такой технологии трещины располагаются в шахматном порядке, что обеспечивает торможение одних трещин другими. Этим предотвращается образование и развитие трещин [10].

Рис. 37. Турбинная лопатка

Если по условиям работы техническая система должна быть в одно время тяжелой, а в другое легкой, то решение состоит в использовании сразу двух ресурсов – пространственного ресурса системы и вещества из внешней среды.

Для этого в системе создаются специальные емкости, которые пустые в одно время, и заполнены, например водой, в другое время.

Отметим, что использование такого доступного внешнесистемного ресурса, как вода, резко повышает реализуемость предлагаемых решений.

Пример

У асфальтового катка передняя бочка – полая. При транспортировке катка с одного места на другое полость пустая, то есть легкая. А перед трамбовкой в полость заливается вода, и тяжелый каток хорошо уплотняет асфальт или землю.

Рис. 38. Асфальтовый каток

Пример

Подставка для зонта от Солнца в виде емкости из полипропилена. Она в базовом состоянии (когда пустая) очень легкая, и это удобно при транспортировке. При этом подставка становится достаточно устойчивой (тяжелой) после заполнения ее водой или песком.

Рис. 39. Подставка для пляжного зонта

2.2. Приемы использования энергетических ресурсов

К энергетическим ресурсам относятся все виды полей^[11] и все источники энергии, которые уже есть в ТС (готовые ресурсы) и около нее. При анализе следует рассматривать и производные энергетические ресурсы, которые можно получить из имеющихся источников энергии простыми преобразованиями. Однако, не следует забывать, что для получения производных ресурсов необходимо решить задачи по их получению. Поэтому в первую очередь старайтесь обойтись готовыми ресурсами.

Полный анализ использования энергетических ресурсов начинается с определения потребителей энергии. Затем проводится анализ готовых энергетических ресурсов, а уж затем – производных ресурсов.

2.2.1. Приемы использования готовых энергетических ресурсов

Определите все источники энергии (поля) в системе, доступные источники энергии внешней среды, доступные источники энергии надсистемы.

Типовые виды энергии, на которые следует обратить особое внимание в системе и надсистеме:

• электрическая энергия;

• электромагнитные поля;

• тепловая энергия (горячие части системы);

• механическая энергия (движение и вращение валов, роликов и других движущихся частей);

• тепловая энергия отходов (тепло отходящих газов, шлака и др.);

• энергия полей рассеяния (тепловое рассеяние, механические волны, электромагнитные волны).

Пример

Выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания – богатый ресурс, который можно использовать по-разному. Их можно использовать для:

• отопления салона автомобиля;

• заполнения подушек-домкратов, стенок надувного гаража и т. п.;

• вращения турбинки электрогенератора, снабжающего током вспомогательное оборудование автомобиля;

• наддува в зону разряжения за автомобилем для снижения воздушного сопротивления движению.

Пример

Чтобы весной вода в период быстрого таяния снега не стекала в реки и водоемы, а задержалась на полях и успела впитаться в землю, проводят снегозадержание. Для этого снег сгребают в валы. Весной медленно тающие снежные валы постепенно отдают всю влагу земле.

Этот эффект можно усилить, если поверхность валов покрыть ледяной корки. Для образования корки на снежные валы направляют выхлопные газы трактора, осуществляющего снегозадержание [11].

Пример

Многие технологические аппараты требуют отвода тепла. Для этого используют воду, которую приходится охлаждать в градирнях. Это потери воды и тепла. Как быть? Как избежать этого?

На одном из заводов нашли хорошее решение. Расположенный рядом тепличный комбинат с удовольствием занялся решением этой проблемы. Он провел к себе трубы и обогревал горячей водой свои теплицы.

Замечание к примеру: Градирня – довольно стандартное оборудование для многих заводов. И далеко не всем приходит в голову простая мысль, что тепло, которое выбрасывается в атмосферу, может быть эффективно использовано, а вода в виде пара не будет теряться вообще.

Типовые виды энергии, которые можно искать во внешней среде:

• тепло и холод земли и воды;

• энергия ветра и воды;

• энергия Солнца.

Пример

Предложено было использовать Солнце как источник света. На крыше небоскреба установили солнечный конденсатор – прозрачная сфера, внутри которой смонтировано 19 линз Френеля. Собранные ими лучи, направляясь вниз по световодам, попадали на систему призм и зеркал – солнечную люстру, излучающую яркий и бесплатный свет на станции метро. Сверхэффект – высокий психологический комфорт, поскольку свет естественный. Коэффициент полезного действия – почти 100 % [12].

Замечание: подобное освещение может получить широкое распространение с развитием технологий производства световодов – для освещения туннелей, зон под мостами, а также внутренних помещений без окон и коридоров в обычных домах и офисах.

Пример

Солнечные водонагреватели в Турции и Израиле даже зимой дают достаточно горячей воды для жилых домов. Каждая квартира имеет свой водонагреватель.

Рис. 40. Солнечные бойлеры на крышах

Пример

Ветряные мельницы используются еще со средних веков для производства муки. С середины XVIII века в Голландии ветряные мельницы получили новую сферу применения – осушение низменных участков побережья. Сейчас почти половина сельскохозяйственных угодий Голландии – осушенные земли.

Рис. 41. В Голландии ветряки используются для откачки воды

В последнее время ветер используется и для получения электроэнергии. Наиболее продвинуты в этом направлении британцы, которые уже почти треть электроэнергии получают от ветроэлектростанций и продолжают активно строить такие станции.

К более экзотическим источникам энергии относится геотермальная энергия, активно используемая, например, в Новой Зеландии, Исландии или на Филиппинах, а также энергия вулканов. Вряд ли это понадобится вам, но я упомянул эти источники для того, чтобы вы не ограничивались традиционными видами энергии внешней среды, а активно искали различные возможности.

Рис. 43. Геотермальная электростанция. Исландия

2.2.2. Приемы использования производных энергетических ресурсов

При определении производных энергетических ресурсов рассматриваются только те из них, которые могут быть получены из готовых ресурсов без введения сложных новых дорогостоящих элементов. То есть, в основном, за счет тех преобразований, которые уже есть в анализируемой технической системе или около нее.

Пример

Для отопления домов используется земное тепло, получаемое с использованием теплового насоса (схема рассмотрена ниже в п.п. 2.2.3.). Если теплоты земли или воды из-за их низкой температуры недостаточно, то, после ее преобразования в тепловом насосе, появляется возможность использования этой теплоты для отопления.

Пример

Концентрация солнечных лучей цилиндрическими зеркалами позволяет получать температуры в сотни градусов, при этом можно получать струю водяного пара с температурой, при которой она способна вращать турбины.

Рис. 44. Термальная солнечная энергия

2.2.3. Приемы использования энергетических ресурсов

Условно все традиционные варианты использования энергетических ресурсов для совершенствования системы можно разделить на три группы:

• отказ от одного или нескольких источников энергии, что позволит свернуть систему;

• появление новых функций технической системы, что расширяет области ее применения и позволяет вывести ее на новые рынки;

• использование энергетический ресурсов внешней среды, что позволит снизить затраты на энергоснабжение.

Для каждого элемента системы проверьте возможность использования какого-либо энергетического ресурса, для того чтобы исключить специальное энергоснабжение этого элемента.

Проанализируйте, есть ли возможность отказаться от какого-либо из источников энергии за счет использования остальных источников или путем их преобразования.

Пример

Сжатие воздуха в компрессоре выполняет двигатель, который нагревается. Чтобы обеспечить нормальную работу двигателя используют воздушное охлаждение. Традиционно вентилятор оснащался для этого своим двигателем. Устранить этот лишний узел в компрессорной установке АВШ-6/8 удалось конструкторам Уральского компрессорного завода. Винт вентилятора установили прямо на конце оси электродвигателя компрессора перед радиатором воздушного холодильника. Таким образом, потребность в специальном двигателе для вентилятора отпала.

Расширение функциональных возможностей ТС за счет ресурсов

За счет ресурсов можно получать новые энергетические действия и поля, что расширяет возможности технической системы.

Проверьте, какие новые функциональные возможности может дать использование энергетических ресурсов.

Пример

Чтобы гоночные машины не «взлетали», сверху устанавливается «антикрыло», обеспечивающее прижимание машины к трассе.

Рис. 45. Гоночный автомобиль Формула-1

Внешняя среда полна ресурсами. Однако специфика этих ресурсов состоит в том, что, как правило, это не очень мощные и не концентрированные виды энергии. Поэтому их использование связано с накоплением или использованием там, где нет потребности в значительном количестве энергии. Типовыми внешнесистемными энергетическими ресурсами являются:

• Тепло воды в водоеме.

Специфическим свойством воды является то, что самая большая плотность у воды при температуре 4 °C. Поэтому все придонные слои имеют такую температуру. Это можно использовать для растапливания льда, если поливать лед водой из придонных слоев рек и водоемов.

Пример

На северных реках зимой возникает проблема обмерзания опор мостов, что может привести к их повреждению.

Предлагается вокруг быков моста устанавливать теплопроводящие пластины, например из меди, которые погружены в реку на глубину, превышающую максимально возможную толщину льда. Эти пластины передадут вверх теплоту нижних слоев воды и тем самым будут препятствовать обмерзанию опор [13].

• Подземное тепло или холод.

Можно воспользоваться и таким ресурсом внешней среды, как тепло или холод, находящиеся глубоко под землей.

Рис. 46. Схема теплового насоса для обогрева дома с теплообменником в земле

Пример

Финское отделение шведской фирмы АГА приступило к опытной эксплуатации установки, которая утилизирует тепло, накопленное за лето в нижних слоях грунта. Во дворе на глубине около метра укладывается трубопровод, по которому циркулирует холодная вода. Нагреваясь от грунта, который на этой глубине имеет температуру не менее 10–12 °C, она идет в испаритель теплового насоса, через который протекает фреон.

Фреон испаряется, попадает в компрессор и там сжижается. При этом фреон нагревается и нагревает воду, подаваемую в систему домашнего отопления. Затем фреон снова попадает в испаритель.

Рис. 47. Теплообменник для теплового насоса, погружаемый в воду

Опыт показал, что участок в 400 квадратных метров обогревает круглый год стоящий на нем односемейный дом.

• Использовать тепло (холод) внешней среды для теплообмена.

Для теплообмена в высокотемпературных процессах используют специальные котлы-утилизаторы. Для охлаждения элементов ТС, которые перегреваются при работе, используют специальные радиаторы. Но, как правило, эти радиаторы работают в том же помещении, где работает техническая система, хотя гораздо эффективнее было бы вынести их во внешнюю среду (на улицу), поскольку там температура намного ниже, чем в помещении, закопать в землю или опустить в водоем.

Рис. 48. Градирня

Пример

Градирни – устройства для охлаждения технологической воды, которая используется в теплообменниках для отвода избыточного тепла из системы. Воду сверху мелкими струйками направляют на большое количество плоских элементов, обдуваемых наружным воздухом. За счет температуры внешнего воздуха и интенсивного испарения вода быстро охлаждается и стекает вниз уже готовой для дальнейшего процесса.

• Использовать солнечные панели для генерации электроэнергии.

Пример

Использование солнечной батареи для энергоснабжения удаленных приборов на дорогах позволяет избегать прокладки линий электропередачи. А быстрое снижение стоимости солнечных батарей делает их применение экономически оправданным.

Рис. 49. Солнечная батарея на переходе обеспечивает энергией информационное табло. Площадь Ленина, Санкт-Петербург

2.2.4. Накопление энергетического ресурса

Достаточно часто мы сталкиваемся с ситуацией, когда возникает пиковая потребность в энергии, значительно превышающая энергетические возможности технической системы. В этом случае, если есть временной ресурс, можно использовать накопители энергии.

Пример

Маховик, используемый в гильотинных ножницах, накапливает механическую энергию, которую использует для выполнения реза.

Рис. 50. Гильотинные ножницы

Пример

При пуске мощных авиадвигателей Ан-2 используется стартер, потребляющий ток меньший, чем нужен, для запуска двигателя «Жигулей». Как же при столь низком токе удается запустить двигатель самолета? А очень просто – используется временной ресурс. Стартер раскручивает маховик, накапливающий энергию, а потом маховик раскручивает двигатель.

Вот и получается, что на Ан-2 с поршневым мотором в 1000 л. с. блок «аккумулятор-стартер» весит всего 35 килограммов, в то время как пусковое устройство обычного грузовика – почти 200 килограммов.

Замечание: Накопители энергии позволяют существенно снизить мощность генератора энергии (например, двигателя или электрогенератора) в технической системе, поскольку могут обеспечить систему необходимой мощностью при пиковых нагрузках.

2.2.5. Современные тенденции использования энергетических ресурсов

В соответствии с законом повышения идеальности техника постоянно совершенствуется. В частности, этот закон реализуется через тенденцию снижения стоимости продукта [1].

Определение: Под продуктом понимается техническая система, вещество или услуга, которые являются тем, что может быть предложено на рынке потребителю.

Тенденция снижения стоимости продукта: После построения функционального центра^[12] новой технической системы, или разработки новой технологии, или получения нового вещества происходит быстрое совершенствование технологии производства, вызывающее стремительное снижение стоимости продукта. Особенно быстро это происходит для продуктов и технологий, имеющих массовый спрос.

• Следствие 1: Снижение стоимости продукта порождает положительную обратную связь: рост потребления – снижение цены за счет увеличения масштабов производства – дальнейший рост потребления.

• Следствие 2: При снижении цены происходит агрессивное проникновение нового продукта во все смежные зоны в системе и надсистеме, в которых он может быть применен, хотя на первом этапе внедрение происходит только там, где без него невозможно обойтись, и где оправданы любые затраты.

При анализе доступности использования ресурсов необходимо учитывать, что удешевление продуктов резко расширяет возможность использования ресурсов, которые ранее были недоступными.

С учетом использования тенденции удешевления продукта можно уверенно прогнозировать существенное удешевление оборудования для генерации, трансформации и хранения электроэнергии. Это связано с быстрым развитием микроэлектроники и материалов для создания аккумуляторов. Как следствие, резко возрастает возможность эффективного использования внешнесистемных энергетических ресурсов (ветра, Солнца, отходов производства, дешевой зеленой массы), которые до настоящего времени по классификации Злотина – Вишнепольской можно было считать дорогими и недостаточными.

2.3. Приемы использования пространственных ресурсов

Пространственный ресурс – имеющееся в системе или около нее свободное место, которое может быть использовано для решения задачи или развития системы.

Пространственный ресурс позволяет уменьшить размеры (габариты) технической системы, расширить ее функциональные возможности.

Направления поиска пространственных ресурсов:

• поиск наличие свободного места в технической системе;

• поиск возможности уменьшения габаритов технической системы,

• поиск возможности изменение структуры;

• поиск возможности перейти в другое измерение;

• поиск возможности использование обратной стороны плоского элемента;

• поиск возможности получение производного пространственного ресурса;

• отказ от какой-то подсистемы за счет ресурсов надсистем.

Для нахождения и использования источника пространственного ресурса есть несколько типовых приемов:

2.3.1. Наличие свободного места в ТС

Проанализируйте, как используется свободное пространство (пустоты) в системе: в пространстве это – свободный объем, на плоскости – свободная площадь. Можно ли полностью использовать свободное место в технической системе, поместив в найденные пустоты какие-либо элементы системы, или перекомпоновать систему, чтобы избежать пустот? Попробуйте использовать «Принцип матрешки».

Пример

В советских танках Т-72 пространство между снарядами используется для хранения горючего – для этого специально был сделан бензобак сложной формы с полостями для укладки снарядов.

В современных самолетах топливные баки располагаются в крыльях. Толстое крыло специальной формы нужно для создания подъемной силы, а его внутренний объем используется для хранения топлива.

Современные бензобаки для машин изготавливаются штамповкой и имеют очень сложную форму с множеством изгибов, которая позволяет максимально использовать пространство под машиной.

Рис. 51. Расположение топливных баков в крыльях самолета. Автомобильный бензобак

2.3.2. Переход к телескопической схеме (пространство внутри элемента)

Проанализируйте, что определяет максимальные размеры системы и ее частей? Можно ли применить прием «принцип матрешки» или закон динамизации для уменьшения размеров (закон динамизации будет подробно рассмотрен в книге 3 «ТРИЗ для чайников»).

Пример

• Шариковая ручка-указка с телескопическим корпусом, раздвигающаяся только тогда, когда человек показывает что-либо у доски.

• Автокран с телескопически выдвигающейся стрелой.

• Пожарная машина с телескопически выдвигающейся лестницей.

Рис. 53. Конусные корзинки

Пример

Корзинки для супермаркета сделаны в виде усеченного конуса («модифицированная телескопичность»), что позволяет компактно хранить их.

2.3.3. Возможность ухода в другое измерение

Трудности, связанные с движением (размещением) объекта вдоль прямой линии могут устраняться, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (т. е. в плоскости). Соответственно, задачи, связанные с движением (размещением) объектов в плоскости, иногда устраняются при переходе к пространству в трех измерениях.

Пример 1

Скорость вылета снаряда из пушки зависит от длины ствола орудия. Поэтому перед Второй Мировой войной советскими конструкторами было создано противотанковое орудие с длинным стволом.

Рис. 54. Противотанковое орудие ЗИС-3

Испытания проходили успешно, но вот председатель комиссии приказал загнать пушку, находящуюся в походном положении, в узкий тупик и там развернуться, чтобы проверить такой параметр, как радиус разворота.

Положение казалось безвыходным, так как ширины улицы катастрофически не хватало, чтобы пара лошадей с длинноствольной пушкой могли там развернуться. Выручила сообразительность командира орудия. Он приказал максимально задрать ствол орудия вверх и… пушка выполнила разворот в тупике [14].

Пример-анекдот

Едет мужик на тракторе по берегу реки, видит, стоит девушка по колено в воде;

– Что вы там стоите?

– Да вот – машина застряла.

– Ну а где она?

– Да вот же, я на крыше стою!

Если для размещения ТС не хватает площади (длины), проверьте возможность ее размещения:

• под землей;

• под водой, если рядом водоем;

• в подвале;

• в несколько этажей;

• на крыше;

• над плоскостью, в которой расположена ТС;

• в соседнем, неиспользуемом пространстве.

Пример

Многие километры, прорыли под землей шахтеры всего мира. Они взяли руду и другие полезные ископаемые и оставили шахту пустой. А ведь это прекрасный пространственный ресурс для многих целей:

• в местечке Величка (близ Кракова, Польша) соляные выработки используются для туристических целей. В шахте расположены горный музей, танцевальный зал, костел. С 1964 года там открыт даже небольшой санаторий для больных бронхиальной астмой. Насыщенный солями воздух оказывает на них благотворное действие;

• «Банк де Франс» в специально оборудованных помещениях шахты хранит золотой запас страны;

• совершенно новое применение заброшенным шахтам нашли грибоводы. Ведь такие выработки – это отличные условия для выращивания шампиньонов. Солнечный свет им не нужен, так как они относятся к низшим растениям, лишенным хлорофилла. Самое мощное грибное хозяйство создали американцы в штате Пенсильвания. Выработки старой известковой шахты, оборудованные для выращивания шампиньонов, протянулись на 24 километра и дают более 6 тыс. тонн грибов в год. Во Франции 98 % всех грибов выращивается в известковых шахтах вблизи Парижа.

Рис. 56. Часовня св. Кинги в Соляной шахте Величка

Пример

В 1944 году, после успешной операции по захвату Петсамо, Красной Армии потребовалось быстро переправить танки в Мурманск, и дальше по назначению. Но в распоряжении военных был один небольшой пароход «Диксон». Если погрузить танки на палубу и дно трюма, то и половина не войдет. Капитан «Диксона» Герман Беркуль предложил решение. Грузим танки в трюм. Сверху на них укладываем бревна – словно мостовую. На бревна второй слой танков и так далее. Так за один раз было вывезено 4 танковых полка, около ста танков [5].

Пример

В 1939 году советские войска участвовали на стороне Монголии в монголо-японском конфликте на реке Холхин-гол.

В мае саперы 12-й танковой бригады построили понтонный мост через реку, но японская артиллерия регулярно обстреливала мост, повреждала понтоны и вредила работе переправы.

Как сделать, чтобы японская артиллерия прекратила обстреливать мост?

Советские воины нашли красивое решение – они «затопили» (а точнее, притопили) мост: они посадили понтоны на дно так, что вода находилась на 30–40 сантиметров над мостом. Перевозка по мосту осуществлялась только ночью, а днем было полное ощущение того, что мост разрушен и не работает. Так на восточный берег переправлялись техника, боеприпасы и продовольствие в течение всего времени конфликта.

Пример

Перевозка легковых автомобилей в «два этажа» позволяет вдвое повысить эффективность.

Рис. 57. Транспортировка легковых автомобилей в два этажа

Так же устроены двухэтажные автобусы и поезда.

Рис. 58. Двухэтажный автобус в Лондоне и двухэтажный поезд

2.3.4. Использовать обратную сторону элемента

При расположении ТС на плоском носителе с одной стороны – проверьте возможность использования для размещения элементов ТС и со второй стороны.

Пример

На медеплавильном комбинате отливают заготовки – аноды для рафинирования. Жидкую медь льют в плоские изложницы (металлические формы), получая заготовки размером 600×800 мм, толщиной 40 мм. От высоких температур изложницы со временем коробятся, при этом получается большая разнотолщинность заготовок. Это брак, поэтому изложницы приходится часто менять, отправляя изогнутые формы на переплав. Как повысить срок службы изложниц?

Предложено решение. Изложницы делаются симметричными с двух сторон. Как только изложница начинает прогибаться, ее переворачивают, и она начинает служить второй срок. Так удалось в 5–6 раз повысить срок службы изложниц.

Пример

Первые гибкие 5-дюймовые дискеты были односторонними с памятью 180 кБ. Очень скоро разработчики поняли, что можно использовать и вторую сторону, и объем памяти дискет вырос вдвое.

Рис. 59. 5-дюймовый флоппи-диск

2.3.5. Производныйпространственный ресурс

Если нет готового пространственного ресурса, то следует выполнить поиск производного пространственного ресурса, то есть сделать его или изыскать дополнительное место за счет геометрических эффектов – создать пространственный ресурс.

Пример

Каждый год дятел выдалбливает себе новое дупло для гнезда (создает пространственный ресурс), и каждый год – в новом месте. Затем этим готовым ресурсом пользуются синицы, скворцы и другие птицы, занимая готовые гнезда, созданные дятлом ранее.

Пример

Встроенные в фальшпотолок светильники позволяют сэкономить высоту, но для этого необходимо сделать углубления в фальшпотолке, то есть создать пространственный ресурс.

Рис. 61. Встроенное освещение

Пример

Рабочую поверхность абразивной ленты можно увеличить в два раза, если ее свернуть по типу ленты Мебиуса. Сверхэффектом этого решения является то, что возрастает сила трения между лентой и приводным барабаном, а значит, становится возможным прижимать сильнее ленту к заготовке и увеличить съем металла в единицу времени [15].

Рис. 62. Двусторонняя наждачная лента

Производные пространственные ресурсы можно получить с помощью приема «переход к спирали». В этом случае рабочий инструмент большой длины можно разместить компактно.

Пример

Длинные нагреваемые или светящиеся элементы сворачивают в спираль, например для лампы или плиты.

Пример

Спиральные лестницы или серпантин на горных дорогах позволяют подниматься или снижаться в ограниченном пространстве.

Рис. 64. Спиральная лестница

Пример

Спиральные музыкальные инструменты становятся «меньше размером» при сохранении собственной частоты инструмента.

Рис. 65. Музыкальные инструменты (Альпийский рог и труба)

2.3.6. Появление пространственного ресурса за счет миниатюризации элементов

В соответствие с законом перехода на микроуровень, размеры элементов и подсистем уменьшаются, что позволяет получить дополнительный пространственный ресурс.

Рекомендуется регулярно отслеживать появление новых элементов систем меньшего размера и проверять возможности использования появившегося пространственного ресурса.

Пример

Слуховые аппараты появились еще до Второй Мировой войны. Но они были достаточно большие, ведь нужны были наушники, батареи, да и приемник был большой. Постепенно аппарат становился все компактнее и компактнее. Батарейки-таблетки позволили его уменьшить настолько, что теперь аппарат просто вставляют в ухо.

Рис. 66. Портативный слуховой аппарат 1930-х годов с наушником и современный аппарат, вкладываемый в ушную раковину

2.3.7. Отказ от системы

Если не удается найти пространственный ресурс для уменьшения габаритов в самой системе, то попробуйте найти в надсистеме или во внешней среде функциональный ресурс, позволяющий отказаться от использования системы, или не помещающейся подсистемы, с передачей их функций другим элементам системы, надсистемы или внешней среды.

Пример

На самолетах конструктора стараются убрать каждый грамм лишнего груза. Поэтому, на современных самолетах (например, АН-24) было принято оригинальное решение, позволившее отказаться от установки тяжелых аккумуляторов на самолеты. Двигатели запускают от электросети аэродрома. Теперь на них остались лишь маленькие аккумуляторы аварийного запуска.

2.4. Приемы использования временных ресурсов

Временные ресурсы – промежутки времени в процессе работы системы, а также время до и после него, которые могут быть использованы для развития системы или решения задачи.

Использование временных ресурсов позволяет перераспределить нагрузку в процессе работы ТС так, чтобы максимально загрузить процесс, не перегружая его в отдельные периоды или же создать условия, которые облегчают выполнение отдельных операций в системе (технологическом процессе) или даже отказаться от них.

Работа по поиску и использованию временных ресурсов состоит из анализа режима работы технической системы и последовательного анализа двух групп приемов использования временных ресурсов.

2.4.1. Анализ временных ресурсов

Анализ возможности использования временных ресурсов начинается с анализа технологического процесса. Составьте технологическую карту процесса с временным регламентом:

• разбейте процесс, который выполняет ТС, на отдельные операции;

• отметьте временные и пространственные зоны повышенной нагрузки, не имеющие резервов для развития;

• отметьте временные и пространственные зоны пониженной загрузки, имеющие большие резервы для выполнения операций;

• отметьте паузы в работе ТС;

• выделите транспортные операции для потоков и изделий.

После этого оцените возможность применения типовых приемов использования временных ресурсов.

2.4.2. Типовые приемы использования временных ресурсов за счет изменения структуры технологического процесса

В данной группе приемов рассмотрены возможности повышения эффективности работы ТС за счет изменения структуры технологического процесса, то есть изменения ритмики процесса и порядка операций.

• Использование пауз.

Выявите паузы в технологическом процессе и «используйте их для выполнения других операций»?

Пример

Во время готовки сложных блюд возникают паузы, в которые с ингредиентами для готовящегося блюда не надо ничего делать (например, нужно подождать, пока что-то варится на постоянном огне, или пока что-то заморозится). В эти паузы можно приготовить ингредиенты для другого блюда, или просто помыть уже ненужную посуду.

Пример-шутка

Выпившая женщина подходит к таксисту:

– Свободен?

– Да!

– Выходи, потанцуем!

• Переход к периодическому действию.

Перейдите к периодическому действию ТС, то есть создайте искусственные паузы в работе ТС за счет интенсификации процесса в остальное время, а затем используйте эти паузы.

Заметим, что в данном случае речь идет о производном временном ресурсе.

Пример

Роторный зернистый фильтр фирмы «Озон» (Екатеринбург, Россия), представляет собой короткий цилиндр большого диаметра, разделенный на 8 секций, заполненных специальными гранулами для улавливания загрязнений из воздуха. Фильтр установлен на оси и поворачивается на 45 градусов раз в час. Причем в каждый момент времени семь секций фильтра работают на очистку, пропуская через себя отходящие газы, а восьмая секция очищается. Так обеспечивается непрерывная работа фильтра в течение нескольких месяцев.

Пример

Еще древние римляне и греки обратили внимание на то, что если одну и ту же культуру сажать постоянно, то земля истощается и дает меньшие урожаи. С накоплением опыта были разработаны правила чередования сельскохозяйственных культур, позволяющие повышать урожайность земли. Среди наиболее известных – трехполье, когда в первый год сажаются озимые культуры (рожь или пшеница), во второй – яровые (овес, ячмень, гречиха, просо, горох), а третий год поле отдыхает «под паром» (на него ничего не сажают, но добавляют органические удобрения). Иногда вводят четырехлетний цикл, с дополнительным высаживанием бобовых культур. В этом случае земля получает много азотных удобрений, поскольку корни бобовых культур связывают азот воздуха и образуют ценные азотные удобрения.

Рис. 67. Изучение севооборота на экспериментальной ферме Вроцлавского университета

• Выполнение части операций вне процесса.

Рассмотрите варианты выполнения части операций технологического процесса заранее или позднее, если эти операции обычно выполняются в перегруженный промежуток времени.

Пример

В отличие от обычного использования временного ресурса, сотрудники киевской овощекартофельной станции предлагают использовать время после традиционного технологического процесса. Осенью в южных районах Украины, когда идет массовая уборка овощей, они предлагают не убирать картошку, а только скашивать ботву. При мягком украинском климате температура не опускается ниже минус пяти градусов, а значит, картошка пролежит без повреждений до весны, когда ее выкопают и отправят покупателям. В это время нет пиковой нагрузки, а значит, найдутся и работники для уборки. Здесь мы имеем сразу два сверхэффекта. Во-первых, картошка не травмируется, а значит, лучше сохраняется зимой. Во-вторых, для ее хранения нет нужды в овощехранилище [16].

Пример-шутка

Перед тем как идти в гости вечером, расправьте диван-кровать.

Когда вернётесь домой, поймёте, насколько мудро вы поступили.

Рис. 68. Когда вернётесь домой, поймёте, насколько мудро вы поступили

• Измерение по фотографии (использование копии).

Если сложно выполнять измерения в силу природных условий или условий работы, то сделайте в оперативное время фотографию (копию), а затем, в удобное время и в удобном месте, выполняйте измерения и анализ по копии.

Пример

Строительство в северных городах ведется круглый год. В самом северном на земле городе Норильске зимой температура минус пятьдесят градусов по Цельсию, плюс сильнейшие ветры. А специалист, работая с геодезическими приборами, должен проверить правильность забивки свай.

Эта задача решалась во время семинара по ТРИЗ в Норильске под руководством А. Зусман. Было найдено решение – с определенной точки сфотографировать свайное поле и потом проводить нужные измерения в помещении по фотоснимкам.

• Изменение порядка операций, чтобы облегчить их выполнение.

Очень часто изменение последовательности операций в технологическом процессе существенно облегчает выполнение некоторых из них, поскольку в разных местах технологического процесса обрабатываемое изделие имеет разные свойства.

Иногда изменение порядка операций позволяет повысить качество выполнения производственного процесса.

Пример

Технология изготовления стальных втулок предусматривала их точение из прутка, сверление внутреннего отверстия и поверхностную закалку. При этом из-за закалочных напряжений, сжимающих втулку, на внутренней поверхности нередко возникали микротрещины.

Было предложено изменить порядок операций – сначала точить наружную поверхность, потом проводить поверхностную закалку, а уже затем высверлить внутреннее отверстие. Теперь напряжения исчезают вместе с высверленным материалом. Образование трещин стало невозможным.

Пример

Завод в массовом количестве изготовлял из специальной вязкой стали микрошестерни диаметром 4 мм для высокоточных приборов. Нарезание зубьев выполнялось на высокопроизводительных токарных станках-автоматах. Проблема состояла в удалении заусенец, которые образовывались на торце шестерни в момент выхода фрезы из заготовки.

Удалять заусенцы, используя все известные способы, не удавалось. Галтовка или пескоструйная обработка портили геометрию шестерен, а остальные методы были малопроизводительными. Проблему решали ручной обработкой шестерен напильниками, которую выполняла бригада рабочих. Это было дорого и тормозило работу участка.

Более детальный анализ последующих технологических операций показал, что изготовленные шестеренки насаживались на вал микродвигателя и приваривались к нему. Затем, шлифовальным кругом, с торца шестеренки снимались наплывы металла, образованные сваркой, и при этом шлифовалась поверхность. Ну, разумеется, при такой операции удалялись и заусенцы! В течение многих лет целая бригада выполняла никому ненужную работу.

Пример-анекдот

Шеф габровской фирмы получил от своего коммивояжера следующую телеграмму: «Застрял в городе Н. Поезда не ходят. Жду указаний»…

Шеф фирмы немедленно послал в ответ телеграмму: «Со вчерашнего дня вы в отпуске».

2.4.3. Типовые приемы использования временных ресурсов за счет сокращения технологического цикла

Производительность технической системы можно повысить, применяя следующие приемы:

• исключить транспортные операции;

• исключить некоторые технологические операции и/или совместить операции;

• совместить транспортные и обрабатывающие операции.

Пример

При сверлении отверстий на краях всегда образуются заусенцы, которые потом нужно удалять.

Предложено решение: в стружечной канавке сверла сделать выступ. Такой инструмент одновременно будет и отверстие просверливать, и снимать фаску. Так удалось совместить выполнение сразу двух операций.

Пример

В металлургическом производстве слябы, заготовки из которых прокатывают полосы, получают на машине непрерывной разливки стали. Это заготовки шириной 1,5–2,5 метра, длиной 4–8 метров и толщиной 150–200 мм. Обычно слябы передаются на соседний участок, вновь нагреваются в печи и направляются на прокатный стан, где прокатываются в тонкие горячекатаные полосы толщиной 2–4 мм.

Разработана новая технология, в которой объединены непрерывная разливки стали и прокатка. Металл, выходя из кристаллизатора, не нарезается на куски, а сразу прокатывается в непрерывную полосу, которая лишь затем нарезается на мерные полосы. При этом увеличилась скорость обработки металла, а в качестве сверхэффекта – сократился расход топлива на повторный его нагрев, необходимый для прокатки по обычной схеме производства [17].

Пример

Обычный саморез трудно ввернуть в твердую поверхность. Приходится предварительно сверлить отверстие. Чтобы избежать этого, используют саморез с минисверлом на конце.

Рис. 70. Забыл снять их, когда ванну принимал…

Пример-анекдот

– Вчера мой муж впервые сам себе постирал носки!

– Что это на него нашло?

– Забыл снять их, когда ванну принимал…

2.5. Функциональный ресурс

Функциональный ресурс – возможность технической системы и ее подсистем выполнять, кроме основной функции, некоторые необходимые для развития данной системы или решения поставленной задачи дополнительные функции.

Есть несколько причин появления в системах функциональных ресурсов:

• применение универсальных систем, возможности которых используются лишь частично;

• не использование вспомогательных функций и производных функциональных ресурсов;

• наличие нетрадиционных функций у систем, которыми иногда пренебрегают.

Пример

На рельсы портальных кранов часто попадает песок, гравий и другой мусор. Это портит рельсы и колеса кранов.

Предложено решение: в Херсонском морском порту на колесных тележках кранов установлены скребки-щетки. При движении крана они сметают весь мусор с рельсов [18].

Рис. 71. Портальный кран

Пример

Если отработанные газы от бойлера, отапливающего теплицу, направить внутрь ее, то мы не только сохраним больше тепла, но и повысим урожай. Повышенное содержание углекислого газа способствует быстрому росту растений.

2.5.1. Типовые приемы использования функциональных ресурсов

Алгоритм поиска функциональных ресурсов связан с анализом функций технической системы и ее подсистем. Составьте такой список, абстрагируясь от главной функции конкретной технической системы или ее подсистем.

После того, как вы составили список функций, которые не используются, постарайтесь придумать, как их можно использовать с пользой для технической системы или для создания новых систем, которые могут удовлетворить новые потребности. Для упрощения работы, предлагается список основных направлений использования функциональных ресурсов:

• использование ресурсных функций по прямому назначению;

• снижение избыточного ресурса используемой функции (сокращение мощности, прочности, долговечности и т. п.);

• использование системы по новому назначению, например, телефон, он же фотоаппарат, он же навигатор;

• использование каких-либо функций или свойств технической системы для рекламы.

Заметим, что у каждого из предложенных направлений можно выделить несколько приемов.

Специфическим видом функционального ресурса является использование какой-либо функции или параметра технической системы для создания управляющей обратной связи.

Пример

После прокатки на кромках стальной полосы образуются трещины, которые являются концентраторами напряжений. При дальнейшей обработке они могут привести к разрыву полосы. Чтобы избежать этого, после прокатки кромки подрезают на 5—15 мм на агрегатах продольной резки, и вместе с отрезанными кромками уходят и трещины. Но в процессе резки полоса может сдвинуться в сторону и тогда кромка не будет подрезана. Поэтому рабочий постоянно следит за положением полосы на агрегате и, при необходимости, центрирует ее, сдвигая в ту или иную сторону специальным устройством – центратором.

А может ли агрегат сам центрировать полосу? Что может послужить сигналом обратной связи? Оптические датчики не подходят, так как на участке яркое освещение, а значит много бликов. Где взять ресурс для создания сигнала управляющему воздействию?

Предложено в качестве ресурса использовать сами отрезаемые кромки^[13]. Их пропускают через электрические контуры, выполненные по типу трансформатора, а сама кромка при этом служит «сердечником». Чем шире кромка – тем больше сигнал, чем уже – тем меньше. Сравнивая сигналы с двух сторон, агрегат сам безошибочно определяет куда надо сдвигать полосу (см. рис. 72).

Рис. 72. Центрирование по авторскому свидетельству 958 047

2.5.2. Прямое использование ресурсных функций

Придумать каким образом элемент системы кроме основной функции будет выполнять функцию, которая может дать дополнительный положительный эффект.

Пример-шутка

Лишь один процент населения считает, что ярлык нужен для того, чтобы знать, как ухаживать за вещью, остальные 99 % уверены, что он нужен, чтобы определить, где зад, а где перед!

Вот несколько типовых применений:

• Элемент системы становится нагревателем.

Если необходимо прогреть технической систему, в которой уже есть длинные металлические элементы, то нагрев может быть выполнен за счет подключения электрического тока к этим элементам и использования их в качестве нагревательных элементов.

Пример

Обычные зеркала заднего вида в автомобиле зимой замерзают, при резкой смене температур на их поверхности конденсируется влага.

Разработано зеркало, на стеклянную поверхность которого нанесен резисторный слой, который подключен к аккумулятору автомобиля. Этот слой не только является зеркальной поверхностью, но и выполняет вторую функцию – является нагревательным элементом [19].

Пример

Зимой, когда на стройках холодно, укладывать бетон нельзя, так как он замерзает, не успев затвердеть. Делать специальный обогрев бетона дорого.

Предложено решение: к двум выходам арматуры подключили электрический ток. По существу, арматура стала нагревательным элементом, подогревающим бетон изнутри. И так грели до тех пор, пока бетон не затвердел. Качество получилось отличное.

• Использование веса прибора для повышения устойчивости системы.

Если прибор или элемент технической системы имеет большой вес, то его можно использовать в качестве балласта или груза в тех приборах, в которых это необходимо.

Пример

Вместо тяжелого сплошного киля, который придает судну остойчивость, используется легкий пустотелый киль, внутри которого размещены электрические батареи.

Когда яхта идет под парусом, гребной винт работает как турбинное колесо и вращает генератор, который заряжает батареи. В штиль батареи приводят в действие электрический мотор яхты [20].

Замечание: Данный пример иллюстрирует использование пространственного ресурса.

• Использование корпуса и упаковки как функционально значимых элементов.

Корпус или упаковка технической системы могут быть использованы для какой-либо цели, то есть нести функциональную нагрузку. Обычно у корпуса поверхность ровная или заданной формы. Однако в зависимости от материала и формы ему можно придать и другие функции.

Пример

Кобура револьвера – приклад.

Большие пистолеты, такие как распространенные в начале века маузеры, носят в твердой кобуре из дерева. Пистолет и кобура имеют специальные места крепления, обеспечивающие такое их соединение, при котором кобура может выполнять роль приклада. Приклад упирается в плечо стрелка, что обеспечивает гашение отдачи и большую точность стрельбы.

Рис. 74. Маузер

2.5.3. Снижение избыточного ресурса системы

При проектировании любой технической системы всегда закладывается запас прочности, который гарантирует, что она не разрушится при случайных нагрузках, превышающих рабочие нагрузки. Например, мостовые краны испытывают при нагрузках на 25 % выше, чем их номинальная грузоподъемность. Такой же «запас прочности» предусматривается и для других характеристик системы – мощность двигателя, сечение электрических проводов, долговечность изделия и т. п. Но иногда этот запас оказывается завышенным. Особенно часто это происходит при изготовлении универсальных систем, предназначенных для работы в широком диапазоне. Избыточный запас прочности приводит к неоправданным затратам. Поэтому рекомендуется проверить, и в случае необходимости усовершенствовать техническую систему. Это возможно через:

• Отказ от элементов с избыточным ресурсом характеристик.

Определите элементы, которые имеют избыточный ресурс каких-либо функций. Проанализируйте возможность снижения ресурса у этих функций. Какие изменения в системе это вызовет?

Пример

Как-то инженеры одной из компаний по производству подшипников разработали подшипники со сроком службы, в 8 раз превышающий срок службы обыкновенных автомобильных подшипников. При этом удорожание было незначительным – всего 30 %. Окрыленные своей разработкой они бросились в автомобильные компании, но… их отвергли.

Дело в том, что долговечности даже обычных подшипников хватало на весь срок службы автомобиля, и повышать их долговечность никому было не нужно.

Рис. 75. Автомобильные шарикоподшипники

Пример-анекдот

Приезжает Президент на оборонный завод. Его водят по цехам и показывают всякие последние достижения. Потом приводят в отдельный цех, где работает всего один человек и говорят:

– Это наше спецпроизводство, а это наш лучший токарь Михалыч. Только он умеет вытачивать из титана специальные герметичные капсулы.

Президент подходит к Михалычу и спрашивает:

– И по сколько таких капсул за смену ты вытачиваешь, Михалыч?

– По одной, господин Президент.

– А по две можешь?

– Легко!

– А по пять?

– И по пять могу, если не курить.

– Ну, а по двадцать можешь?

– Могу и по двадцать, если еще и пить бросить.

– Так, что же тебе мешает так работать, Михалыч?

– В общем-то ничего не мешает, господин Президент, только где вы столько генералов возьмете, чтобы в этих капсулах хоронить?

• Отказ от лишних функций.

Определите элементы, которые выполняют большее количество функций, чем это необходимо для технической системы. Проверьте возможность замены их на более дешевые элементы (менее универсальные), которые будут выполнять только те функции, которые необходимы для данной системы.

Пример

Сейчас очень много говорят о появлении беспилотных легковых автомобилей, которые будут использовать как такси. В то время как гораздо более эффективным будет применение беспилотного транспорта в муниципальных службах, например при уборке снега. Такие автомобили не только смогут работать круглосуточно и без перерывов на обед и естественные нужды, но и будут гораздо дешевле – ведь им не нужна отапливаемая кабина с сиденьем и системой безопасности для водителя.

• Отказ от элементов из избыточно дорогих материалов.

Посмотрите, не изготовлены ли элементы технической системы из веществ, стоимость которых превышает необходимую для выполнения функций этих элементов. При необходимости замените эти вещества на более дешевые и доступные. Проверьте, можно ли найти эти вещества среди ресурсов.

Пример

На производстве компании «Группы Техмаш» (г. Екатеринбург) использовалась дорогостоящая пищевая нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Частично она шла на изготовление баков для хранения воды, частично на пороги в вагон-дома. Простой анализ показал, что использовать ее для изготовления порогов совершенно нецелесообразно. Сталь была заменена на простую хромистую нержавеющую сталь, которая стоила в три раза дешевле^[14].

Пример

Появление качественных клеев позволило создать «деревянные двутавры».

В США большинство домов строится из дерева. Причем при строительстве используются поставленные на ребро доски сечением 30×4 см. Эти доски ставятся с интервалом в 30 сантиметров и на них укладывается фанера. Так изготавливаются половые перекрытия и перекрытия между этажами. Разумеется, даже из деревьев возрастом 80—120 лет получается немного таких широких досок, и стоят они очень дорого. А строить надо много.

Американские инженеры придумали двутавры из дерева. Это конструкция из двух элементов (см. рис. 76) шириной 9 см и толщиной 4 см, которые расположены сверху и снизу, а между ними – вклеена вертикальная тонкая стенка шириной 22 см (итого высота всей конструкции 30 см). Толщина стенки составляет всего 12 миллиметров. Она изготавливается из прочной древесно-стружечной плиты, а верхний и нижний элементы – из дешевой многослойной фанеры.

Рис. 76. Деревянный двутавр

В результате получается двутавр, в котором используется низкокачественное сырье и отходы, но по своим свойствам он вполне соответствует высококачественным доскам (прочность, технологичность, огнестойкость и др.), а по ряду параметров их даже превосходит. А главное, он намного доступнее досок, поскольку может изготавливаться из отходов и быстрорастущих деревьев.

Все это ведет к резкому снижению стоимости при расширении возможностей производства.

• Лед вместо бетона.

Пример

На Севере лед становится надежным строительным материалом, который можно применять для нежилых помещений, типа складов. Зимой его можно эффективно использовать, а если теплоизолировать его поверхность, то зданию не страшно короткое северное лето.

Зимник – это временная дорога в сибирских болотах, которая изготавливается изо льда и песка в зимнее время для доставки продукции на нефтяные месторождения. Служит она только в течение зимы, зато ее строительство намного дешевле, чем настоящей дороги.

• Сочетание одноразовых и многоразовых элементов.

Данный прием позволяет при разовом (временном) использовании дешевых элементов технической системы сохранить ее более дорогие части;

Пример

Японские камикадзе использовали одноразовые самолеты с многоразовыми шасси, которые оставались на земле после взлета самолета.

Рис. 79. Японские камикадзе перед вылетом

Пример

Рис. 80. Бритва со сменной головкой

2.5.4. Использование системы по новому назначению

Часто создание новой технической системы требует значительных вложений из-за необходимости создания специальной структуры для ее функционирования. В этом случае крайне заманчиво использовать уже существующие структуры, имеющие аналогичное назначение. Можно сказать, «оседлать» существующую систему!

Пример

Система кредитных карточек

Использование пластиковых карточек крайне удобно, поскольку освобождает пользователя от наличных денег. Но встал вопрос – как связать каждую торговую точку со всеми банками страны. Все стало просто, когда в качестве ресурса была взята телефонная сеть, пронизывающая всю сферу человеческого обитания. Для того чтобы достроить систему достаточно создать точки входа (в торговых точках) и выхода (в банках) в телефонную сеть. Сэкономлены огромные деньги, которые должны были бы быть использованы при налаживании новой системы.

Рис. 82. Гамбийская крыса ищет мины

Пример

Неожиданный функциональный ресурс обнаружился у гамбийских крыс. У них обостренное чутье на тринитротолуол и другие взрывчатые вещества. Причем чувствуют они эти вещества гораздо лучше, чем собаки. Обнаружив мину крыса начинает скрести землю лапками, и саперы сразу отмечают ее местонахождение. Затем мина или обезвреживается или взрывается на месте.

Работают крысы очень энергично. За полчаса они способны обследовать 200 кв. метров площади, а их малый вес гарантирует, что мина не взорвется.

Пример-анекдот

– Мои часы показывают точное время!

– А мои – что я богатый человек!

Замечание: Особенно эффективно описанный выше прием работает в маркетинге, когда новый товар продвигается с помощью раскрученной системы, как добавление к ней, или усовершенствование ее.

2.5.5. Функциональный ресурс рекламы

Любой необычный эффект, необычное явление, или проявления обычного явления в необычной ситуации может быть использовано в качестве рекламы.

Пример

В Швеции у молочных пакетов нашелся ресурс – на них начали печатать короткие юмористические рассказы Оссы Нильссона. А по утрам эти рассказы читают за завтраком миллионы шведов. Это хорошо продвинуло продажи молока [21].

Пример

Предприимчивые шведы использовали двери туалетов для рекламы! Надписи на стенах и дверях туалетов читают все. Этим воспользовались работники шведской компании IKEA. Они разместили объявления о приеме на работу в ресторанных туалетах.

Результат превзошел ожидания! За четыре дня компания получила 60 заявлений о приеме на работу. Это в пять раз больше, чем число заявлений, которые были получены после аналогичного объявления в газете. А стоимость такой рекламы была на порядок ниже газетной. Ведь для ее реализации оказалось достаточным нанять несколько человек с фломастерами, да еще немного заплатить хозяевам уборных.

Глава 3. Совершенствование системы. Паспортизация ресурсов

Часто изобретателям ставят задачу в виде: «Нам надо усовершенствовать систему, чтобы опередить конкурентов! Мы не знаем, что делать, придумайте сами, но не должно быть больших инвестиций и изменений»! Это как раз постановка задачи на поиск возможностей использования ресурсов системы. Спрашивать, что плохо в системе у заказчика абсолютно бесполезно – он и сам не знает. Лучше предложить ему варианты развития системы, причем в соответствии с законами развития технических систем (ЗРТС), и в первую очередь на базе ресурсов, поскольку при этом можно ожидать минимальных затрат на инвестиции.

Поиск начинается с паспортизации всех имеющихся ресурсов и блиц-проверкой их применимости на основе приемов, описанных выше в главе 2.

3.1. Паспортизация вещественных ресурсов

Составим таблицу, в первом столбце которой запишем последовательно все вещественные ресурсы, которые есть в системе, затем во внешней среде, а затем в надсистемах, в которых работает данная техническая система. Затем заполняются остальные столбцы.

Например, в мартеновском цехе металлургического завода можно увидеть ресурсы:

Таблица 1. Вещественные ресурсы

После составления таблицы тщательно обдумаем возможности применения приёмов и подприёмов из раздела 2.1.

Примеры

В последнее время шлак активно используется для изготовления шлакоблоков и в качестве связующего для строительства. Поэтому практически остановлено увеличение площадей отвалов металлургических комбинатов. И даже разработаны технологии переработки старых отвалов с рекультивацией земли.

Пыль с электрофильтров отходящих газов используется в качестве наполнителя в бетонах или направляется на обогатительную фабрику в качестве сырья.

Особенностью доменных шлаков Нижнетагильского металлургического комбината является большое содержание ванадия. Это позволяет использовать их для получения низколегированных сталей. Шлак добавляют при плавке в шихту, и часть ванадия переходит в металл. Шлак железных руд с большим содержанием марганца может быть использован как сырье для получения марганца.

Окалина Карагандинского металлургического комбината используется частично как сырье, возвращаемое в основной процесс, частично для изготовления ферритов.

3.2. Паспортизация энергетических ресурсов

При совершенствовании технических систем необходимо тщательно изучить все энергетические ресурсы, которые могут оказаться в вашем распоряжении.

Выпишите:

• все возможные источники энергии в технической системе;

• проходящие через техническую систему потоки энергии;

• потоки энергии и источники энергии, имеющиеся рядом с системой и около нее;

• все источники энергии в надсистеме;

• источники энергии внешней среды.

Пример

Рассмотрим энергетические ресурсы индивидуального отдельно стоящего дома.

Таблица 2. Энергетические ресурсы

Просмотрите возможности применения приемов использования энергетических ресурсов, описанные в разделе 2.2. Возможно это позволит усовершенствовать техническую систему. Если этого окажется недостаточно, проверьте возможности использования производных ресурсов.

В нашем примере (см. Табл. 2):

1. Наличие утечек тепловой энергии (мостики холода, щели) предполагает такой проект конструкции дома, в котором заранее предусмотрено отсутствие мостиков холода и щелей.

2. Потери тепла через вентиляцию предполагают установку рекуператоров, способных забирать тепло у удаляемого воздуха, и передавать это тепло чистому воздуху, направляемому в дом.

3. Это сохраняет до 50 % тепловой энергии, выделяемой в доме всеми устройствами и человеком.

4. Все активнее используются для получения электроэнергии альтернативные источники:

• микроГЭС (позволяющие одновременно создавать небольшие пруды около домов);

• ветрогенераторы в местах с хорошими ветровыми характеристиками;

• солнечные батареи.

5. В южных регионах используются тепловые солнечные батареи для получения горячей воды. Они же могут быть эффективно использованы для отопления, через тепловые конденсаторы.

6. Внешнесистемные ресурсы могут эффективно использовать тепло воды и земли, при условии использования тепловых насосов.

7. Регулирование температуры в зависимости от наличия людей в доме или в тех или иных помещениях позволяет существенно снизить затраты энергии.

8. Появление качественных двойных и тройных стеклопакетов снижает потери тепла через окна.

9. Автомобиль владельца вполне может служить как источник дополнительной (резервной) энергии. Причем как тепловой, так и электрической.

10. Наличие электрических аккумуляторов и тепловых аккумуляторов может снизить зависимость от пиковых нагрузок и оптимизировать работу.

Все эти инновации уже активно внедряются в жизнь. Они реализованы в концепциях «умного дома» и «пассивного дома», которые позволяют снизить потребность в тепловой энергии в 5–10 раз. А использование микроэлектроники и экономичного освещения (LED и экономичные лампы), снижает потребность электроэнергии на 30–50 %.

Тенденция удешевления продуктов [1] позволяет с уверенностью утверждать, что все эти инновации будут со временем внедрены как стандарты для рядового строительства.

3.3. Поиск пространственных ресурсов

Использование пространственных ресурсов позволяет уменьшить размеры технической системы или расширить ее возможности, а также сократить затраты на нее (снижение затрат на коммуникации, изготовление корпуса, уменьшение занимаемого системой пространства и т. п.).

Поэтому при паспортизации пространственных ресурсов последовательно проверьте все варианты использования приемов, описанных в разделе 2.3:

• поиск (или создание) пустот в системе;

• поиск свободного пространства над системой;

• поиск свободного пространства под системой;

• поиск свободного пространства рядом с системой.

Пример

Лучше всех используют пространственный ресурс преступники. Где можно спрятать украденный товар?

Если принять дом за техническую систему, то спрятать можно:

• В самой системе – полости под полом, в стенах и потолке. Полости в мебели, подвалах, вентиляции. Полости внутри предметов в доме (по принципу «Матрешки»). Свободное пространство на потолке.

• В надсистеме – в сараях и постройках. В шахтах, подвале.

• Во внешней среде – закопать в землю, или утопить в озере. Спрятать в дупле дерева и т. д.

Примеры оригинальных решений с использованием пространственных ресурсов:

Ворованные бриллианты преступник хранил за окном, подвесив мешочек с драгоценностями на нитке через форточку.

Другой преступник спрятал бриллианты на дне аквариума. В воде они были незаметны.

Оригинально хранил ценности преступник, который спрятал ценности в дно террариума с ядовитыми змеями. Тайник охраняли змеи.

В сериале «Секретарша» преступник спрятал драгоценности в чучеле глухаря.

3.4. Поиск временных ресурсов

Использование временных ресурсов позволяет повысить эффективность технической системы.

При паспортизации временных ресурсов последовательно проверьте все варианты использования приемов, описанных в разделе 2.4 для всех подсистем анализируемой технической системы:

• использование времени до начала основного процесса в технической системе;

• использование времени после окончания основного процесса в технической системе;

• использование пауз в основном процессе;

• организация параллельной работы разных подсистем в основном процессе, если они работают последовательно.

Пример

Рассмотрим в качестве примера процесс строительства индивидуального дома. Можно делать все линейно – копка котлована, закладка фундамента, строительство корпуса, коммуникации, отделка…

А можно проанализировать и составить сетевой график.

Например, пока идет копка фундамента заказать и нарезать в размер все доски и панели. Во время бетонирования фундамента выполнить работы по подводке коммуникаций. Совместить операции прокладки внутренних коммуникаций (электричество и сантехника) с операциями внешней отделки стен и крыши, и так далее. Все это позволит устранить паузы и существенно снизить сроки строительства дома.

3.5. Поиск функциональных ресурсов

Чтобы найти функциональные ресурсы, необходимо определить функции, которые пока не используются в:

• каждой из подсистем технической системы, а также для каждого из имеющихся в системе элементов;

• каждой из систем, входящих в надсистемы для данной технической системы;

• элементах внешней среды, которые могут быть использованы.

Составьте список этих функций (см. раздел 2.5.) и рассмотрите, какие возможности появятся у технической системы, если вы будете их использовать.

Пример

Рассмотрим автомобиль: у различных подсистем автомобиля есть дополнительные функции. Можно использовать имеющиеся функции подсистем автомобиля для достижения других целей.

Свойства выхлопных газов, которые можно использовать для выполнения различных функций:

• создавать давление;

• нагревать;

• создавать атмосферу с пониженным содержанием кислорода.

Функция генератора электроэнергии:

• давать электрический ток.

Фары:

• давать освещение.

Аккумулятор:

• накопление и хранение электроэнергии.

Давление выхлопных газов может быть использовано для краскопульта, накачки шин и т. п.

Нагретые выхлопные газы могут быть использованы в качестве греющего агента.

Выхлопные газы имеют пониженное содержание кислорода и повышенное содержание окиси углерода. Эти газы можно использовать для проведения химическихреакций или в качестве инертного газа.

Генератор автомобиля может быть использован как резервное питание для дома (например, питание наиболее важных элементов – бойлер, холодильник, компьютеры, аварийное освещение).

Аккумулятор может использоваться как резервное питание дома во время аварий.

Краткие итоги главы 3

Работа с паспортизацией ресурсов сначала кажется слишком трудоемкой. Однако по мере проведения анализа появляются все новые и новые решения, причем достаточно интересные и перспективные. Особенно интересно применение нескольких решений одновременно, что часто дает сверхэффект.

Пример

С подорожанием нефти в ряде стран (например, в Бразилии) попытались использовать в качестве топлива этиловый спирт, который существенно подешевел в 1960-х. Если вспомнить, то спирт использовался в качестве топлива еще во время Первой Мировой войны. Но опыт показал, что использование спирта в качестве топлива выводит из строя двигатели и все уплотнения. В то же время, добавка 10 % спирта в бензин не влияло на надежность работы топливной системы, что позволяло использовать этиловый спирт, снижая расход бензина.

Более того, такая добавка повышала октановое число топлива, что позволило отказаться от использования опасного для экологии тетраэтилсвинца. Это сверхэффект, который получился при внедрении добавки спирта в топливо.

Глава 4. Решение задач. Направленный поиск ресурсов

Если при совершенствовании технической системы мы стремимся использовать все возможности для ее развития, и поэтому выполняем паспортизацию ресурсов, то при решении изобретательских задач, или поиске причин брака, ситуация другая. Мы не только знаем, какой ресурс нам нужен, но и можем сформулировать основные признаки того вещества или воздействия (в данном случае ресурса), который необходимо найти, или который мог привести к появлению брака^[15].

4.1. Направленный поиск вещественных ресурсов

Если для решения задачи нам нужно вещество, то следует сформулировать основные требования к нему и целенаправленно искать такое вещество. Поиск ресурса в этом случае выполняется в три этапа:

• Этап 1. Составление «портрета» нужного вещества (элемента), то есть определения основных требований к свойствам искомого вещества (элемента).

Опишите, какими физическими и химическими свойствами должно обладать вводимое в систему вещество (элемент). Определите требования к геометрии и структуре искомого вещества. Определите все остальные требования и ограничения.

Типовые физические характеристики: электропроводность, теплопроводность, физическое состояние, удельный вес, прочностные характеристики, точка плавления (кипения), пластичность и др.

Замечание: Постарайтесь использовать термины, которые не сужают диапазон возможных ресурсных веществ. Например, негорючий газ это не обязательно инертный газ – это газ, который не содержит кислород.

Также подлежат рассмотрению остальные свойства, которые присущи требуемому веществу.

К концу анализа у вас сформируется образ нужного вещества.

Пример

Ил-2 (лучший самолет-штурмовик Второй Мировой войны) обязан своей репутацией множеству изобретений.

Среди них было и решение следующей задачи:

«При сражении пули могут попадать и в бензобаки, что создает опасную ситуацию. Если бак был полон на момент попадания, то попадание в него пули обычно не вызывало пожар. Но в реальной ситуации боя часть горючего уже израсходована, и свободное место занимают пары бензина – и при попадании пули пожар очень вероятен.»

Таким образом, если не допустить заполнение свободного объема парами бензина, то можно свести к минимуму опасность взрыва. Значит, свободный объем надо чем-то заполнить, чтобы не допустить туда пары бензина и кислород. Составим портрет нужного нам вещества. Желательно, чтобы оно было легким (наиболее легкий материал – газы), оно должно быть негорючим и не содержать кислорода. Итак, искать надо негорючий газ.

• Этап 2. Постарайтесь найти данное вещество среди ресурсов системы, надсистемы или внешней среды.

Продолжение примера

Чтобы не допустить взрыва, можно заполнять освобождающееся пространство инертным газом, но где его взять? Его можно брать с собой в баллоне, но у этого решения есть ряд сильных недостатков. А конструктор Ильюшин нашел вещество с такими свойствами в самом самолете – это выхлопные газы. Ими во время полета стали заполнять свободное от горючего место в бензобаках. В выхлопных газах кислорода нет, а значит исчезает опасность возгорания паров горючего при попадании пуль в бензобак [22].

Проверьте наличие вещества с нужными Вам свойствами среди готовых ресурсов в системе, внешней среде и надсистеме.

Начните с поиска этого вещества в системе и около нее. Затем последовательно расширьте зону поиска.

Этот анализ намного проще паспортизации ресурсов, поскольку мы вполне представляем основные характеристики вещества, которое ищем.

• Этап 3. Поиск производных ресурсов, в случае, если готовых ресурсов не оказалось или они оказались дорогими и недоступными по иным причинам.

Для каждого готового ресурса проанализируйте все возможные его модификации, которые могут быть получены простыми преобразованиями. В первую очередь, проверьте те преобразования вещества, которые можно выполнить средствами, имеющимися в системе, и которые подходят нам из информации о «портрете вещества-ресурса».

Если необходимый производный ресурс не удастся получить с помощью типовых приемов, можно увеличить глубину анализа, то есть рассмотреть более сложные преобразования.

Пример

Интересным примером поиска вещественных ресурсов может служить история о том, как прокладывали первые телефонные сети американские фермеры. Использовать телефонные провода было очень дорого для них. Необходимо было найти дешевый вещественный ресурс (проводник) большой длины. И они нашли такой ресурс – колючая проволока, которая использовалась для ограждения загонов. Эта проволока производилась массово и была гораздо дешевле телефонного кабеля.

В сухую погоду проблем не возникало, а вот в дождь столбы намокали, и сигнал уходил в землю. Нужно было устанавливать провода на изоляторы, которые в то время были достаточно дороги. И здесь «экономные» американские фермеры нашли выход. В качестве изоляторов они использовали сухие кукурузные початки и коровьи рога. Но самыми хорошими изоляторами были… горлышки бутылок от виски.

4.2. Направленный поиск энергетических ресурсов

Поскольку при решении технических задач основные требования к искомому энергетическому ресурсу известны, рекомендуется следующая последовательность анализа:

1. Определите, какой из видов энергии, и в каком количестве желательно иметь. Составьте подробное описание требований к ресурсу, и ограничений, накладываемых на него (портрет ресурса). При этом укажите основные характеристики ресурса – тип энергии, необходимое количество энергии (экспертная оценка).

2. Выпишите все возможные источники энергии в технической системе, проходящие через нее потоки энергии, а также потоки энергии и источники энергии, имеющиеся рядом с системой и около нее. После этого проанализируйте, подходит ли вам что-либо из перечисленного для получения ресурса, описанного в п. 1. То есть, сначала попытайтесь воспользоваться готовыми ресурсами.

3. Если ни один из имеющихся ресурсов вам не подходит, необходимо попытаться получить нужный ресурс, как производный имеющихся.

Пример

Во время Великой Отечественной Мировой войны советская подводная лодка Щ-421 подорвалась на мине и потеряла ход. Течение гнало ее к вражескому берегу.

Капитан подводной лодки И. А Колышкин приказал натянуть на перископ брезентовые чехлы от двигателей. С помощью этого «паруса» и энергии ветра удалось вывести лодку из опасной зоны и спасти [23].

Пример

В 1941 году, после множества неудачных попыток захватить хорошо вооруженный остров Осмуссаар на пути к Ленинграду, фашисты решили высадить десант на соседний остров Ворсми. Снаряды батарей, расположенных на Осмуссаар, лишь немного не доставали до вражеских десантных кораблей. Как увеличить дальность полета снарядов, как дать им дополнительную энергию? На помощь пришла изобретательность одного из офицеров. Он предложил повысить температуру в погребе с боеприпасами. Рискованно? Да! Но другого выхода не было. Снаряды нагрели до 30 градусов. Увеличив начальную температуру пороха, наши воины повысили и удельную теплоту его сгорания. Дальнобойность орудий увеличилась. Большинство из десантных кораблей врага было потоплено, попытка захватить остров была отбита [24].

4.3. Направленный поиск пространственных ресурсов

Если задача состоит в том, что для размещения какого-либо оборудования или подсистемы требуется место (площадь или объем), которого нет в технической системе, то рекомендуется последовательно проверить все основные источники пространственных ресурсов, которые исследуются при паспортизации (см. главу 3).

Отличие состоит только в том, что в этом случае мы представляем себе задачу, и знаем, какое количество ресурса и с какими ограничениями мы должны найти.

Пример

При сооружении памятника Петру I в Петербурге от основного камня откололся огромный кусок, который надо было убрать с площадки. Предлагалось использовать в качестве подъемной силы сотни лошадей. Один крестьянин убрал камень, вырыв яму поблизости от монумента, свалив в нее камень и засыпав его [25].

Рис. 84. Медный всадник

Пример

Куда девать землю?

Да, именно такая задача встала передо мной в 2006 году, когда в компании, где я работал директором по производству, было принято решение строить большой цех длиной 120 метров и шириной 36 метров. Было необходимо вывезти более 3 000 кубометров земли. Отвал, который нам выделили, находился в 15 километрах от нас, а значит, расходы на транспорт могли встать в несколько сот тысяч рублей.

Но куда еще деть землю? Понятно – я начал целенаправленно искать пространственный ресурс. Говорят, что мысли материализуются. Возможно это так. Во всяком случае, когда я очередной раз подъезжал к производству, то увидел, что рядом с нами (точнее, в полукилометре от нас) самосвал разгружает в овраг землю. Выяснилось, что местный предприниматель купил землю с оврагом и теперь выравнивает площадку под строительство. Наш разговор я приведу почти дословно:

– Привет! Откуда землю возишь?

– Да копают здесь котлован в 4-х километрах, там и беру ее. Грузят они сами, а машины мои.

– А хочешь, я привезу тебе землю?

– Просто так? Бесплатно? С чего это?

– Да мне как раз надо вывозить землю, а тебе заполнять овраг. Так что – паритет – обоим выгодно!

– А земля без мусора?

– Да ты что, чистая уральская глина!

– Вези!

Мы свалили в этот овраг все 3 000 кубометров земли, снизив транспортные затраты на порядок. По объему ресурс был достаточный, хотя в конце предприниматель ворчал, что земли ему уже хватит и больше не надо.

– Ничего, она еще осядет, успокаивал я его, вывозя последние кубометры!^[16]

4.4. Направленный поиск временного ресурса

Направленный поиск временного ресурса всегда связан с недостатком времени для выполнения технологического процесса, или перегруженностью процесса в отдельных зонах.

Если проблема связано с необходимостью одновременного выполнения противоречивых требований, надо вести поиск пауз внутри процесса или за его пределами.

Если противоречие связано с перегруженностью отдельных элементов процесса – постараться часть операций вынести в другие временные интервалы.

Для решения этих задач необходимо использовать приемы, описанные в разделе 2.4.

Пример

Наши коллеги на соседнем заводе были крайне ограничены в площадях. Проблема, которая у них возникла, была связана с покраской вагон-домов. Красить их можно было в цеху, но растворитель так отравлял атмосферу, что на несколько часов приходилось останавливать все остальные работы в цехе. При этом падала производительность, владелец нес большие убытки. Он целенаправленно искал временной ресурс, который позволил бы ему нарастить производство. И нашел его!

Он предложил красить вагоны в вечернее время, после рабочей смены – с 19 до 24 часов. Тогда за 8 часов каркасы высыхали, часов каркасы высыхали, а помещение проветривалось. А с 8-ми утра рабочие спокойно работали в цехе на остальных операциях^[17].

4.5. Направленный поиск функционального ресурса

Если выясняется, что для решения задачи или совершенствования технической системы необходима новая функция, то не надо торопиться вводить дополнительную подсистему. Часто можно обойтись ресурсами имеющейся системы.

Алгоритм поиска функционального ресурса состоит в следующем:

1. Определите все функции, выполнение которых следует обеспечить; проверьте возможность передачи этих функций имеющимся элементам системы; если это возможно, то задача решена, если нет – перейдите к п. 2.

2. Разбейте все функции на более мелкие составляющие – «элементарные» функции; попытайтесь передать эти «элементарные» функции различным подсистемам технической системы.

Пример

Часто важно увидеть проблему и четко сформулировать задачу, а главное, ресурс, который необходим.

Джон Хамес заметил, что объедки, которые его жена сбрасывает в мусорное ведро, начинают гнить, плохо пахнуть, привлекают тараканов и мышей. Как же от них избавиться сразу, не накапливая в мусорном ведре?

Нужен был ресурс для быстрого удаления из квартиры относительно мягких, но гниющих отходов. Такой функциональный ресурс был – система канализации, которая уже была в каждом доме, и предназначена именно для удаления отходов (правда из туалета!). Но тут возникла новая проблема – из кухни в туалет бегать, чтобы выбросить отходы, было неудобно. Слив из раковины в канализацию был и на кухне. Но трубы там были тонкие, и крупные куски могли забить их. То есть ресурс был, но использовать его было невозможно. Систему нужно было доработать. Чтобы пищевые отходы проходили через тонкую кухонную трубу мойки, их надо было преобразовать. И Джон придумал простое решение – измельчать и смывать их. Значит, нужно устройство с функцией измельчения крупных пищевых отходов до размера, при котором не засорялись бы трубы. А удобнее всего это делать прямо в кухонной мойке. Именно туда Джон и встроил свое устройство. Так в 1927 году появился первый измельчитель кухонных отходов, изобретенный американцем Джоном Хамесом.с

Комментарий: Если вы нашли нужный функциональный ресурс, то адаптация системы к его использованию – дело техники. Точнее, как всегда, дело решения вторичных задач, которые, как показывает практика, намного проще.

Краткие итоги главы 4

При решении практических задач с помощью приведенных алгоритмов необходимо составить «портрет» требуемого ресурса, и искать его в системе, надсистеме или внешней среде.

• Если нужен какой-то элемент, или защита от нежелательного воздействия какого-нибудь поля, то нужно искать соответствующее вещество (предварительно определив его необходимые свойства или характеристики).

• Если необходимо выполнить какое-либо действие или воздействие на систему – ищем энергетический ресурс.

• Если мы не успеваем выполнить что-либо в рамках существующего цикла работы ТС, то нужно – искать временной ресурс.

• Если что-то не помещается в отведенном пространстве – ищем пространственный ресурс.

• Если необходимо, чтобы в системе появилась новая функция, то нужно найти какая подсистема или надсистема может выполнить эту функцию.

Глава 5. Поиск причин брака. Прием «обращение задачи»

Любому инженеру важно уметь отыскать причины брака или случившейся аварийной ситуации. Обычно, в инженерной практике пытаются определить причины, по которым идет брак на основании общих соображений, опыта специалистов, академических знаний.

Эти способы далеко не всегда эффективны, так как многое зависит от опыта и знаний специалистов.

В ТРИЗ для поиска причин брака Борисом Злотиным и Аллой Зусман был разработан специальный алгоритм.

Все началось с функционально-стоимостного анализа выключателя, который проводила группа инженеров под руководством Б. Злотина на ленинградском производственном объединении «Электросила». Среди недостатков изделия был частый выход из строя одной из деталей выключателя – контакта.

Была поставлена задача: выявить причины и устранить этот массовый брак. Легко сказать: выявить и устранить, а группа уже несколько месяцев билась и не могла понять причин поломок. И тогда Борис Злотин применил оригинальный метод, который позднее был назван «диверсионным анализом».

– Предложите способ испортить выключатель, да чтобы это с первого взгляда было незаметно, – предложил он своим коллегам.

Группа активно начала готовить «диверсию» на своем заводе… и через короткое время причина выхода выключателя из строя была найдена.

Позднее был разработан подробный алгоритм для поиска причин брака. Основой алгоритма является прием обращения задачи – то есть постановка вопроса не в исследовательской постановке: «почему получился брак?», а в изобретательской: «как получить в данном технологическом процессе данный вид брака?». При этом в качестве ограничений устанавливается то, что для получения данного вида брака нельзя пользоваться ничем, кроме того, что уже есть в процессе, в системе и около нее. То есть ключевым моментом является то, что решение этого типа задач может быть выполнено только за счет ресурсов.

Замечание: Благодаря данному приему в ТРИЗ возникло новое направление – методика решения исследовательских и научных задач. Опыт специалистов по ТРИЗ показывает, что само обращение задачи из исследовательской в изобретательскую позволяет решать до 70–80 % задач на уровне здравого смысла. А остальные задачи могут быть эффективно решены при использовании других инструментов ТРИЗ, а также информационных фондов, имеющихся в ТРИЗ.

Именно поэтому освоение этого метода «обращение задачи» важно для любого инженера.

Мы рассмотрим применение метода «обращение задачи», разработанного Борисом Злотиным и Аллой Зусман, разобрав четыре задачи из практики.

Первая задача – с ней я столкнулся на семинаре для инженеров на «Заводе редких металлов» (г. Верхняя Пышма) в начале 90-х годов.

Вторую задачу решал мой отец в 50-х годах на знаменитом «Уралвагонзаводе» в городе Нижний Тагил (здесь она разобрана как учебная).

Третья – реальная задача, решение которой пришлось искать мне с моими коллегами в компании «Группа Техмаш». В этой компании я полтора десятилетия был директором по производству.

Четвертая – задача из моей практики в Израиле, на заводе по производству пластиковых труб в 90-х годах прошлого века.

Прямо по тексту алгоритма мы будем вписывать необходимые формулировки (в наших примерах они выделены курсивом). Так, на протяжении четырех кейс-стади мы потренируемся решать задачи по поиску причин брака.

5.1. Почему возгорались оксиды редкоземельных металлов?

5.1.1. Опишите ситуацию, как она видится

Пример

На заводе редкоземельных металлов технология включала промывку порошка редкоземельных металлов спиртом и его сушку. Влажный порошок с чистотой 99,9999 % получался в виде осадка из водного раствора. Оставлять воду было нельзя, поскольку это приводило к нежелательному окислению порошка. Чтобы быстро убрать воду, влажный порошок заливался спиртом, а затем спирт с растворенной водой сливался. Далее нужно было быстро удалить остатки спирта. Для этого влажный порошок сушили в специальной печи при высокой температуре. По каким-то причинам происходили возгорания, хотя термометр, установленный в печи, показывал температуру 160 °C. Это было непонятно, поскольку пары спирта возгораются только при температуре более 400 °C. В чем причина возгораний оксидов редкоземельных металлов, если все оборудование печи исправно?

Рис. 86. Сушильный шкаф

5.1.2. Сформулируйте исходную исследовательскую задачу

Запишите условия задачи по форме:

• система (указать назначение системы) включает (перечислить все элементы системы).

• При условии (указать) происходит (описать наблюдаемое явление), в то время как должно происходить (описать ожидаемое явление).

• Требуется объяснить, почему?

Пример

Печь для сушки порошка включает в себя корпус печи, ТЭНы, датчик температуры, кювету с порошком редкоземельного материала, содержащим спирт. При сушке порошка при температуре 160 °C время от времени, без какой-либо закономерности, происходит возгорание паров спирта, и порошок редкоземельного металла окисляется и портится. Этого происходить не должно, поскольку возгорание паров может происходить только при температуре выше 400 °C. В чем причина возгорания, если проверено, что оборудование исправно?

5.1.3. Выполните прием обращения задачи

Сформулируйте задачу как изобретательскую, то есть – как получить данный вид брака при данных условиях и ограничениях.

Основная схема описания:

• система (указать назначение) включает (перечислить все элементы).

• необходимо при заданных условиях (указать), ничего не вводя в систему, обеспечить получение (указать наблюдаемое явление).

Пример

В печи (состоящей из корпуса, термометров, ТЭНов, кюветы с порошком редкоземельного металла, содержащим спирт), термометры, установленные внутри камеры, показывают температуру не более 160 °C. В кювете, помещенной в камеру, из порошка редкоземельного металла полностью испаряется спирт. Как обеспечить возгорание паров спирта, за счет имеющихся в печи ресурсов. При этом возгорания должны происходить не каждый раз, а только иногда.

5.1.4. Составьте портрет ресурса

Составьте «портрет» ресурса, который нам необходим для получения требуемого эффекта в нашем стандартном понимании, то есть опишите его основные характеристики.

Определите вид ресурса и его количество, которые необходимы для получения требуемого результата. Пропишите специфические условия, при которых используется этот ресурс.

Комментарий:

Если брак связан с появлением некоторого вещества, или присутствия вещества в системе, то следует искать вещественный ресурс (см. раздел 4.1.).

Если брак связан с воздействием на систему (нагревом, возгораниями, температурными изменениями, поломками), то следует искать энергетические ресурсы соответствующего вида и мощности (см. раздел 4.2.).

Если люди неправильно выполняют управление объектом, следует искать психологические эффекты.

Пример

Для реализации функции «возгорание» паров спирта нужен энергетический ресурс. Этот ресурс должен обеспечить появление температуры более 400 °C (температуру воспламенения паров спирта) в зоне, где присутствуют пары спирта в необходимой концентрации, несмотря на то, что термометры показывают всего 160 °C.

5.1.5. Поищите готовые ресурсы

Проанализируйте готовые ресурсы данного типа, которые присутствуют в системе или около нее, и похожи на «ресурс, описанный в портрете». Если такие ресурсы существуют – проверьте возможность обеспечения за счет них требуемого действия (появления брака). Если нет – переходите к шагу 5.1.6.

Пример

Ресурс нашли мгновенно. Это ТЭНы, нагревающие печь, которые находятся у стены. Их температура – 600 °C. Термометр же измерял температуру в центре печи. То есть «противоречие в данной ситуации было разрешено в пространстве»!!!

Осталось только объяснить, почему не каждая партия редкозема загоралась. Но это было понятно. Если спирта было достаточно для создания необходимой концентрации паров – происходило возгорание, если недостаточно – возгорания не происходило.

5.1.6. Поищите известные аналогичные решения в смежных областях. Проведите анализ физэффектов

Если и после шага 5.1.5 нет результата, следует провести анализ аналогичных явлений в других областях техники. Рассмотреть, в каких природных процессах, областях быта, техники, науки требуемое явление получается само собой или создается искусственно, как именно оно получается или создается. Проверьте, нельзя ли этот способ применить для решения обращенной задачи. При этом предпочтение должно быть отдано самым простым средствам.

Рассмотрите физические, химические, геометрические и другие (например, психологические, если в процессе участвуют люди) эффекты, способные создать нужное действие. Проверьте, нельзя ли создать нужный эффект с помощью имеющихся в системе ресурсов, выявленных в шаге 5.1.5.

Пример

В данном случае задача была решена на шаге 5.1.5.

5.1.7. Проведите поиск производных и комбинированных ресурсов

Если нет готового ресурса, попробуйте получить производный ресурс на основе имеющихся ресурсов, или использовать комплекс ресурсов. Для этого проведите паспортизацию ресурсов в системе и около нее.

Пример

В данном случае задача была решена на шаге 5.1.5.

5.1.8. Используйте инструменты ТРИЗ. Постройте гипотезы и проверьте их

Если до сих пор задача не решена и гипотез нет, то попробуйте использовать для получения решения обращенной задачи инструменты ТРИЗ (приемы, стандарты, АРИЗ^[18]). При получении гипотез – проверьте их на реализуемость.

Замечание: Обязательно следует отметить, что, решая исследовательскую задачу, мы не ищем единственно верное решение, а рассматриваем все возможные варианты достижения нужного результата. Можно сказать, что изобретаем возможные варианты причин появления того или иного явления. Затем нужно будет поставить эксперименты и окончательно подтвердить или опровергнуть каждую из предложенных гипотез.

Пример

В данном случае задача была решена на шаге 5.1.5. А выполненные эксперименты подтвердили правильность найденного решения.

5.1.9. Проведите мероприятия по устранению брака

После того как причина установлена, необходимо разработать комплекс мероприятий для устранения брака.

Как правило, это несложно, хотя иногда это вызывает проблемы и новые изобретательские задачи.

Пример

После объяснения причин возгораний, стало понятно, как устранить брак. Продукт стали сушить после прогрева печи, при выключенных ТЭНах. Остаточного тепла хватало, чтобы выпарить спирт из порошка.

Этот пример прост для понимания, хотя решение данной задачи позволило сэкономить десятки тысяч рублей (в те годы рубль по стоимости был близок к доллару!).

5.2. Что произошло на Уралвагонзаводе?

Мы идем по алгоритму приема «обращения задачи». В этом примере он приведен в сокращенном виде – даны только шаги алгоритма (без уточнения) и примеры к этим шагам.

5.2.1. Опишите ситуацию, как она видится

Это случилось в 50-е годы на известном танковом заводе в городе Нижнем Тагиле, где в кузнечном цехе работал мой отец. В цехе, где изготавливались балансиры для танков, при термообработке регулярно шел массовый брак.

Балансир – это массивный стальной вал, на который насаживаются колеса танков. Его длина около 3 метров, диаметр – 100 мм, а концы не круглые, а квадратные, чтобы удобно было надевать колеса танков. Технология производства проста: берется круглая заготовка из качественной стали, концы выковываются на кузнечном молоте до придания квадратного сечения. Затем заготовка обрабатывается на токарном станке, подрезается до нужной длины и поступает в проходную печь для термообработки.

Вот тут и начиналось самое странное. На всех операциях проводится тщательное измерение геометрических характеристик балансира. Дело в том, что по техническим условия крайне важна центровка вала, и прогиб балансира по всей длине более 2 мм недопустим. До печи на всех операциях это требование соблюдалось (за этим внимательно наблюдал отдел технического контроля (ОТК)), но после термообработки от 10 до 50 % балансиров в партии имели прогиб от 2 до 4 мм, то есть были бракованными. Повторная термообработка не допускалась, и бракованные балансиры шли в переплав, хотя в каждый из них было вложено около 2500 рублей (примерно 200 долларов по курсу тех лет). Поскольку на каждый танк необходимо было 8 балансиров, а танков выпускалось довольно много, то потери составляли сотни тысяч долларов в год.

При термообработке балансиры устанавливаются на конвейер, с опорой по краям на квадратные концы (тем самым обеспечивается равномерный прогрев центральной части балансира, наиболее ответственной за прочность). Конвейер движется вдоль печи с заданной скоростью, для обеспечения нагрева балансиров. При этом в течение часа они нагреваются до 780 °C, выдерживаются при этой температуре в течение 4 часов, и затем с конвейера падают в ванну с маслом. Условия термообработки одинаковые и стабильные (то есть температура, время, газовая среда постоянные). Почему же регулярно часть балансиров становилась бракованными, хотя другая часть полностью удовлетворяла всем требованиям? В чем дело? Как избежать брака?

5.2.2. Сформулируйте исходную исследовательскую задачу

Печь для термообработки танковых балансиров включает: транспортер с опорами, проходящий через печь, саму печь для нагрева и выдержки балансиров, факелы нагрева, ванну с маслом для быстрого охлаждения балансиров, сами балансиры, рабочих.

При условии, что в процессе изготовления геометрические размеры всех балансиров контролируются на каждой операции как до, так и после термообработки (допустимый прогиб – не более 2 мм) возникает проблема. После термообработки на значительной части балансиров (причем не стабильной от партии к партии) возникает прогиб, превышающий допуск 2 мм.

Во время термообработки в печи балансиры нагреваются до температуры 780 °C, после чего выдерживаются при этой температуре в течение 4-х часов и падают в ванну с маслом.

Требуется объяснить причины брака и устранить его.

5.2.3. Выполните прием обращения задачи

Печь для термообработки танковых балансиров включает в себя транспортер с опорами, проходящий через печь, печь для нагрева балансиров до 780 °C и их выдержки, факелы нагрева, ванну с маслом для быстрого охлаждения балансиров, сами балансиры, рабочих.

Необходимо в процессе термообработки обеспечить деформацию стального вала с получением прогиба превышающего 2 мм, несмотря на то, что исходный прогиб не превышал 2 мм. Причем такая деформация должна выполняться на значительной части стальных валов, но не на всех, а процент брака должен колебаться от партии к партии.

5.2.4. Составьте портрет ресурса

Для создания прогиба необходимо сильное энергетическое воздействие на балансир, вызывающее пластические деформации. К таким энергетическим воздействиям могут относиться:

• механическое воздействие, изгибающее балансир (изгиб, или изгиб плюс сжатие), выше предела текучести;

• термическая деформация (неравномерный нагрев и др.).

В качестве комментария можно отметить, что при таких высоких температурах предел пластичности резко снижается, и даже небольшие нагрузки могут вызвать пластические деформации.

5.2.5. Поищите готовые ресурсы

Единственный мощный энергетический ресурс – тепловое поле в печи. Оно имеет заданное распределение по длине печи и достаточно стабильно.

К ресурсам механического поля следует отнести: гравитационное поле, ударные нагрузки при падении балансира в масло, термические напряжения во время процесс.

Временной ресурс – некое предварительное воздействие на балансир, которое проявляется при термообработке или до него.

Комментарий: Обращение задачи пока не вывело на решение.

5.2.6. Поищите известные аналогичные решения в смежных областях. Проведите анализ физэффектов

Традиционной прогиб балок с наличием пластической деформации возникает при значительной по величине и длительной нагрузке на них (так, например, прогибаются книжные полки). Прогиб под собственным весом наблюдается в проводах линий электропередач, особенно летом, когда металл нагревается, становится пластичным и удлиняется.

Прогиб возникает при термообработке балок, поскольку металл становится пластичным и может прогибаться под действием собственного веса.

Прогиб может быть механическим под воздействием силы тяжести или иной поперечной силы (концентрированной или распределенной).

Прогиб может быть вызван действием нескольких причин, например прогиб проводов под собственным весом и весом льда, образовавшегося на них.

Прогиб может образоваться вследствие скрытых напряжений, проявляющихся в процессе термообработки.

5.2.7. Проведите поиск производных и комбинированных ресурсов

Какие факторы могут влиять на прогиб в нашем случае?

Среди имеющихся в наличии причин прогиба, сразу можно выделить наиболее значительные – исходный прогиб (который существует и может достигать по допускам 2 мм из условий задачи), прогиб вследствие термообработки (который, как показали в дальнейшем эксперименты, достигает 2 мм).

Это две независимые причины могут складываться одна с другой, увеличивая прогиб! Нетрудно увидеть, что прогиб при совместном действии может достигать 4 мм, что и отмечалось в условиях действующего производства! Однако, при противонаправленном действии, эти два прогиба друг друга компенсируют!

5.2.8. Используйте инструменты ТРИЗ. Постройте гипотезы и проверьте их

В качестве рабочей гипотезы предлагается возникновение прогиба вследствие влияния сразу двух причин – начального прогиба и прогиба, возникающего вследствие термообработки. Каждый балансир может иметь начальный прогиб до 2 мм, что соответствует техническим условиям. При термообработке возникает термический прогиб около 2 мм в результате нагрева. Если при установке на транспортер балансир располагался прогибом вниз, то начальный прогиб складывался с прогибом термообработки и общий прогиб превышал допуск. Если же балансир устанавливался прогибом вверх, то из начального прогиба вычитался прогиб термообработки и геометрические характеристики балансира улучшались по сравнению с исходным прогибом.

Нестабильность результатов была связана со случайной установкой балансиров на транспортер и колебаниями точности их изготовления во время механообработки.

Для проверки данной гипотезы не требуется сложных экспериментов. Достаточно просто установить партию балансиров прогибом вверх на транспортер и посмотреть на результаты. Именно такой эксперимент мой отец провел ночью, чтобы не согласовывать его с начальством. Просто сам вышел в ночную смену и вместе с рабочими устанавливал балансиры на транспортер прогибом вверх. А утром выяснилось, что за эту ночь не было ни одного бракованного балансира.

В этом примере не потребовалось применение инструментов ТРИЗ, поскольку задача решилась на уровне здравого смысла. Но если бы это не произошло, то на решение нас навели бы и стандарты (совместное действие двух полей) и использование ЗРТС и приемы (принцип предварительного исполнения).

5.2.9. Проведите мероприятия по устранению брака

В данном случае задача решается организационными мерами. Достаточно просто ввести контроль прогиба перед установкой балансиров на транспортер и их правильную установку. Проблема была решена без каких-либо материальных затрат.

Если есть желание получить более точные по геометрии балансиры, то можно попытаться создавать сознательно прогиб нужной величины. Этот прогиб полностью компенсировался бы при термообработке, то есть реализация принципа предварительного исполнения.

5.3. Почему потек вагон-дом?

5.3.1. Опишите ситуацию, как она видится

На наше предприятие поступила рекламация: «Корпус вашего вагон-дома проржавел, и внутрь течет вода! Срочно устраните дефект!»

Посланный нами сервис-инженер разобрал обшивку, утепление и был крайне удивлен. Корпус оказался целым, но зато пенопласт, которым утеплялся вагон, оплавился в районе лампочки. Конденсат водяных паров, в отсутствии теплоизоляции, быстро осаждался на листовой металл (зима все-таки была!) и тонкой струйкой стекал вниз. Итак, протечки не было, но почему оплавился пенопласт? Расчеты теплового баланса показывали, что этого не может быть! Да и у других заказчиков такой проблемы не было.

5.3.2. Сформулируйте исходную исследовательскую задачу

Вагон-дом для проживания людей включает корпус, утепление пенопластом, обшивку из ДВП, светильник с лампой накаливания 60 Вт, проживающих людей. Почему-то в районе светильника произошло оплавление пенопласта, которого по расчетам происходить не должно, и в других местах не происходит, что вызвало образование конденсата, стекающего внутрь вагона. Требуется объяснить причины брака и устранить его.

5.3.3. Выполните прием обращения задачи

Вагон-дом для проживания людей включает корпус, утепление пенопластом, обшивку из ДВП, светильник с лампой накаливания 60 Вт, проживающих людей. Необходимо, чтобы в процессе работы создались условия, при которых пенопласт оплавится.

5.3.4. Составьте портрет ресурса

Для оплавления пенопласта необходимо создать такие условия, при которых возле светильника повысится температура. Это может быть вызвано следующими причинами:

• повышение выделения энергии у светильника;

• ухудшение условий теплоотвода у светильника;

• наличие дополнительного источника энергии в районе светильника.

5.3.5. Поищите готовые ресурсы

Ухудшения условий теплоотвода не наблюдалось, дополнительных источников энергии также не нашлось.

Оставалось одно – повысить мощность светильника. И это сделать можно достаточно просто, если вместо лампы в 60 Вт, установить лампу более мощную.

5.3.6. Поищите известные аналогичные решения в смежных областях. Проведите анализ физэффектов

Да уж, никаких физэффектов не понадобилось. Я просто вспомнил, как дома у себя вместо регламентированных 60-ваттных ламп мы ставили в люстру 100-ваттные, чтобы было светлее! А вскоре мне приходилось менять патроны. Эбонит не выдерживал тепловых перегрузок. Причины брака стали очевидны. Рабочие хотели, чтобы в вагоне было светлее, и ставили вместо 60-ваттных лампочек 100-ваттные, на которые не было рассчитано утепление!

5.3.7. Проведите поиск производных и комбинированных ресурсов

В данном случае задача была решена на шаге 5.3.6 и в поиске производных ресурсов потребности не было.

5.3.8. Используйте инструменты ТРИЗ. Постройте гипотезы и проверьте их

Применения инструментов ТРИЗ не понадобилось. Мы провели эксперимент – установили 100-ваттную лампу у себя на производстве в вагоне, и через пару часов пенопласт «потек».

Итак, с половиной задачи мы справились. Причины стали известны. Но как быть? Вагоны находятся на месторождении за тысячи километров от нас, и мы не может контролировать действия рабочих. А значит, брак и рекламация могут повториться. Как быть?

5.3.9. Проведите мероприятия по устранению брака

Решение предложил наш главный конструктор – заменить лампу накаливания на LED-светильник. Обеспечивая ту же освещенность, он выделял гораздо меньше тепла, и проблема была решена.

К сожалению, цена таких светильников была выше, но безопасность дороже – рассуждали мы. Правда такие светильники обеспечивали экономию энергию у заказчика, но нам было от этого не легче – себестоимость возрастала.

Спас нас сверхэффект.

Дело в том, что снижение мощности всех светильников позволило уменьшить мощность устройств автоматической защиты. При этом уменьшилось их количество, и это позволило заменить большой электрощит в вагон-доме на меньший (в который не вмещались прежние автоматические выключатели). Последний стоил почти в два раза дешевле. А это с лихвой компенсировало повышение затрат на светодиодные светильники!

Но и это был не единственный сверхэффект. Замена светильника гарантировала то, что рабочие не будут в нарушение правил устанавливать недопустимые по мощности лампы. Это повысило безопасность продукции и дало преимущества перед конкурентами, чем воспользовались наши маркетологи.

5.4. Что случилось на заводе пластиковых труб в Израиле?

На завод по производству пластиковых труб около Кинерета я попал по протекции моего коллеги Алекса Чернобельского. На семинаре ему подкинули задачу, а мне ехать из Хайфы было ближе, чем ему из Тель-Авива.

5.4.1. Опишите ситуацию, как она видится

Задача выглядела достаточно просто:

Завод производил гибкие трубки из полиэтилена диаметром 30 мм с толщиной стенки 3 мм. Станок выглядел достаточно просто. В бункер засыпались гранулы полиэтилена, которые попадали в зону нагрева. ТЭНы, расположенные во внутренней части оправки фильеры,нагревали гранулы. Гранулы плавились, превращаясь в гомогенную гелеобразную массу, которая проходила через фильеру, формирующую трубку. После остывания масса полимеризовалась и застывала. Так в непрерывном процессе изготавливалась полиэтиленовая трубка, которая наматывалась на барабан и периодически обрезалась, когда барабан заполнялся. Внутренняя часть фильеры держалась на тонкой трубке, внутри которой были электропровода, подводящие к ТЭНам ток. Все было хорошо до момента, когда руководство решило на 20 % увеличить производительность. Трубка получалась нормальной, но появился дефект – разнотолщинность стенок. С одной стороны толщина стенки была значительно больше, чем с другой. В чем дело? Инженеры терялись в догадках.

Рис. 87. Схема экструдера

5.4.2. Сформулируйте исходную исследовательскую задачу

Станок для производства полиэтиленовых труб включает: бункер-накопитель для гранул, гранулы полиэтилена, ТЭНы, фильеру с оправкой, моталку. Гранулы, проходя через зону нагрева, плавятся, превращаются в гомогенную массу, которая, проходя через фильеру, формируется в трубку, которая после станка полимеризуется и затвердевает. По неизвестной причине при увеличении производительности на 20 % возникает разнотолщинность трубок, это брак. Нужно выяснить и устранить причину брака.

5.4.3. Выполните прием обращения задачи

Станок для производства полиэтиленовых труб включает: бункер-накопитель для гранул, гранулы полиэтилена, ТЭНы, фильеру с оправкой, моталку. Гранулы, проходя через зону нагрева, плавятся, превращаются в гомогенную массу, которая, проходя через фильеру, формируется в трубку, полимеризующуюся после станка. Как сделать, чтобы при увеличении производительности на 20 % у трубок появилась разнотолщинность?

5.4.4. Составьте портрет ресурса

Составим «портрет» ресурса, который нам необходим для получения требуемого эффекта, то есть опишем его основные характеристики.

Определим вид ресурса и его количество, которые необходимы для получения требуемого результата. Пропишем специфические условия, при которых используется этот ресурс.

Для того чтобы появилась разнотолщинность, необходимо, чтобы с одной стороны вытекало больше полимерной массы, чем с другой. То есть необходимо, чтобы изменился профиль фильеры.

Чтобы изменить профиль фильеры необходимо отжать центральную часть в одну из сторон, то есть создать усилие, изгибающее центральную штангу с ТЭНом.

Как создать усилие?

– Повысить сопротивление массы с одной стороны, то есть сделать ее менее жидкой.

5.4.5. Поищите готовые ресурсы

Готовых ресурсов нет, значит надо искать производные ресурсы.

5.4.6. Поищите известные аналогичные решения в смежных областях. Проведите анализ физэффектов

В ТРИЗ известна задача о ложной сверхтекучести. Когда под большим давлением вода протекала между двумя плоскостями с гораздо большей скоростью, чем по расчетам. Выяснилось, что сверхтекучести нет, а просто пластинки отгибались под давлением. Это чистый аналог, с поправкой на то, что давление создается за счет повышенного сопротивления.

5.4.7. Проведите поиск производных и комбинированных ресурсов

Если нет готового ресурса, попробуйте получить производный ресурс на основе имеющихся ресурсов, или использовать комплекс ресурсов. Для этого проведите паспортизацию ресурсов в системе и около нее.

Готовых ресурсов нет, но есть производный ресурс.

Зона контакта и время нахождения полимерной массы в верхней и нижней зонах фильеры различна в силу различия длины верхней и нижней линии контакта. При расчетной производительности, времени хватало, чтобы нагрев был одинаков и свойства гомогенной массы были одинаковы по всему диаметру фильеры. При увеличении скорости изготовления трубок гранулы не успевают расплавиться и достичь требуемой температуры для обеспечения равномерной текучести по выходу из фильеры. В результате, масса сверху менее пластична.

Итак, снизу текучесть массы больше, чем сверху, а значит, сопротивление сверху больше и давление возрастает. Это приводит к тому, что центральная штанга отжимается. Так формируется разнотолщинность.

5.4.8. Используйте инструменты ТРИЗ. Постройте гипотезы и проверьте их

В данном случае задача была решена на шаге п.п. 5.4.7.

5.4.9. Проведите мероприятия по устранению брака

После того как причина установлена, необходимо разработать комплекс мероприятий для устранения брака.

Я не отслеживал внедрение вполне очевидных мероприятий, которые сводились к нескольким вариантам:

• соблюдать технологию и не увеличивать производительность сверх заданной;

• повысить интенсивность нагрева гранул полиэтилена.

К сожалению это осталось за пределами моей компетенции, но задача была решена.

Краткие итоги главы 5

Итак, алгоритм решения задач по поиску причин брака состоит из 9 шагов:

1. Опишите ситуацию, как она видится.

Описание выполните в свободной форме.

2. Сформулируйте исходную исследовательскую задачу.

Запишите условия задачи по форме: система (указать назначение системы) включает (перечислить все элементы системы). При условии (указать) происходит (описать наблюдаемое явление), в то время как должно происходить (описать ожидаемое явление). Требуется объяснить, почему происходит нежелательное явление?

3. Выполните прием обращения задачи:

Сформулируйте задачу как изобретательскую, то есть – как получить данный вид брака при данных условиях и ограничениях.

Основная схема описания – техническая система (указать назначение) включает (перечислить все элементы). Необходимо при заданных условиях (указать), ничего не вводя в систему, обеспечить получение (указать наблюдаемое явление).

4. Составьте портрет ресурса.

Составьте «портрет» ресурса, который нам необходим для получения требуемого эффекта в нашем стандартном понимании, то есть опишите его основные характеристики.

Определите вид ресурса и его количество, которые необходимы для получения требуемого результата. Пропишите специфические условия, при которых используется этот ресурс.

Комментарий:

Если брак связан с появлением некоторого вещества, или присутствия вещества в системе, то следует искать вещественный ресурс (см. раздел 4.1).

Если брак связан с воздействием на систему (нагревом, возгораниями, температурными изменениями, поломками), то следует искать энергетические ресурсы соответствующего вида и мощности (см. раздел 4.2).

Если люди неправильно выполняют управление объектом, следует искать психологические эффекты.

5. Поищите готовые ресурсы.

Проанализируйте готовые ресурсы данного типа, которые присутствуют в системе или около нее, и похожи на «ресурс, описанный в портрете». Если такие ресурсы существуют – проверьте возможность обеспечения за счет них требуемого действия (появления брака). Если нет – переходите к п. 6.

6. Поищите известные аналогичные решения в смежных областях. Проведите анализ физэффектов.

Если и после п. 5. нет результата, следует провести анализ аналогичных явлений в других областях техники. Рассмотрите, в каких природных процессах, областях быта, техники, науки требуемое явление получается само собой или создается искусственно, как именно оно получается или создается. Проверьте, нельзя ли этот способ применить для решения обращенной задачи. При этом предпочтение должно быть отдано самым простым средствам.

Рассмотрите физические, химические, геометрические и другие (например, психологические, если в процессе участвуют люди) эффекты, способные создать нужное действие. Проверьте, нельзя ли создать нужный эффект с помощью имеющихся в системе ресурсов, выявленных в п. 5.

7. Проведите поиск производных и комбинированных ресурсов.

Если нет готового ресурса, попробуйте получить производный ресурс на основе имеющихся ресурсов, или использовать комплекс ресурсов. Для этого проведите паспортизацию ресурсов в системе и около нее.

8. Используйте инструменты ТРИЗ. Постройте гипотезы и проверьте их.

Если до сих пор задача не решена и гипотез нет, то попробуйте использовать для получения решения обращенной задачи инструменты ТРИЗ (приемы, стандарты, АРИЗ). При получении гипотез – проверьте их на реализуемость.

Замечание: Обязательно следует отметить, что, решая исследовательскую задачу, мы не ищем единственно верное решение, а рассматриваем все возможные варианты достижения нужного результата. Можно сказать, что изобретаем возможные варианты причин появления того или иного явления. Затем нужно будет поставить эксперименты и окончательно подтвердить или опровергнуть каждую из предложенных гипотез.

9. Проведите мероприятия по устранению брака.

После того как причина установлена, необходимо разработать комплекс мероприятий для устранения брака.

Как правило, это несложно, хотя иногда это вызывает проблемы и новые изобретательские задачи.

Вам могло показаться, что рассмотренные задачи довольно легкие – но имейте в виду, что каждая из них ставила в тупик многих опытных инженеров. Легкость решения дает методика, разработанная Б. Злотиным и А. Зусман. До применения методики первые две задачи не удавалось решить многие годы, да и над третьей задачей нам пришлось поломать голову.

Предложенный Б. Злотиным и А. Зусман прием «обращения задачи», позволяет превратить сложную исследовательскую задачу по выявлению причин брака в обычную изобретательскую. Для решения такого типа задач уже разработаны серьезные инструменты – приемы, ресурсы, стандарты, АРИЗ, хотя многие задачи решаются сразу после применения приема.

Применение этого приема позволяет снять психологические барьеры, благодаря чему проблема часто решается на уровне здравого смысла без применения специальных алгоритмов.

Принципиальным специфическим отличием этих задач от обычных изобретательских является только то, что их решение может быть найдено только за счет ресурсов. Именно поэтому, специалистам, успешно использующим ресурсы при решении технических проблем, бывает часто несложно решить задачи по поиску причин брака, неразрешимые для обычных инженеров.

Глава 6. Решение исследовательских и научных задач

При работе технических систем часто происходят явления, которые непонятны изобретателям и исследователям. Так было, например, когда на определенных скоростях при движении самолета вдруг возникала вибрация (флаттер), и самолеты разваливались. Как здесь быть? Как правило, начинается перебор вариантов и поиск возможных причин. Вот несколько примеров, как традиционно решаются исследовательские задачи.

«В 1893 году английский физик Джон Уильям Рэлей занимался изучением вопросом повышения точности взвешивания газов. Измерения массы азота он выполнил дважды, используя при этом разные способы. В первом случае азот получался из воздуха, путем удаления кислорода, а во втором – из аммиака. И вот что он заметил: масса литра азота, полученного из воздуха, оказалась на 5,8 миллиграмма больше массы литра азота, полученного из аммиака. Не сумев объяснить это явление, Рэлей написал о нем в лондонском научном журнале «Nature». Журнал этот читали во всем мире, но никто не смог найти ответа этой загадки.

Тогда Рэлей обратился к своему приятелю, лондонскому профессору химии Уильяму Рамзею. Они долго спорили о причинах явления, пока Рамзею не пришла в голову догадка: а что, если азот, полученный из воздуха – не чистый азот? Что, если это смесь азота и неизвестного газа?

Дальнейшие исследования привели к открытию аргона, а затем и других инертных газов» [26].

«Русский инженер П. Аносов занимался исследованием технологии получения булатной стали. Он поставил множество экспериментов, изучил применение железа различного происхождения, исследовал влияние на сталь различных легирующих присадок. Среди легирующих материалов он испытывал золото, платину, марганец, хром, алюминий, титан и другие материалы. Аносов изучил влияние различных флюсов, в том числе белой и кирпичной глины, стекла, извести, доменного шлака, окалины. Серия опытов была посвящена изучению влияния различных материалов, содержащих углерод, в том числе: бакаутового дерева, ржаной муки, сырой березы, рогов животных, слоновой кости, чугуна, сажи, графита и даже алмаза» [27].

Обратите внимание на то, как ученые ищут решения научных задач. Эксперименты, эксперименты, эксперименты – случайная находка, что-то новое, необъяснимое. А затем снова многие годы гаданий и экспериментов. Есть и другой вариант – спросить у другого специалиста. Вдруг он знает!

Традиционно научные и исследовательские задачи, так же как изобретательские, относились к категории творческих, и как следствие, не подлежащих алгоритмическим методам решения. Однако это не так. Решение исследовательских задач может выполняться аналогично решению задач, связанных с поиском причин брака на производстве по алгоритму, описанному выше в главе 5.

6.1. Классификация открытий (типов научных задач)

Условно можно разделить все открытия на два больших класса:

А. Открытия, состоящие в установлении нового явления.

Например, открытие Вильгемом Рентгеном нового типа лучей или открытие инертных газов.

Б. Открытия, состоящие в установлении новой закономерности.

Эти два класса открытий имеют, соответственно, две различные группы приемов для их изучения.

К этой группе относятся поиск:

• аномалий, странностей в природе или системе; это наиболее простой прием, поскольку достаточно быть просто внимательным;

• белых пятен в пределах известных явлений; это сложнее, поскольку необходимо выполнять анализ и видеть пробелы, не объясняемые или противоречащие уже существующей теорией;

• белых пятен за пределами известных явлений;

• оценок известных явлений с новой точки зрения.

К сожалению, эта группа приемов плохо поддается алгоритмизированию. Все сводится к обнаружению новых явлений и попытки их использования для создания новых технических систем.

Пример

Как появились светодиоды.

Впервые электролюминесценция была открыта в 1907 году британским физиком Генри Раундом. Он обнаружил это явление, но не придал ему значения. Предпосылки к практическому использованию электролюминесценции появились лишь полвека спустя.

В 1961 году два инженера компании Texas Instruments, Роберт Байард и Гари Питтман, разработали технологию производства инфракрасного светодиода. На следующий год Ник Холоньяк разработал технологию получения красного светодиода. Работал он в известной компании Дженерал Электрик. В 1971 году американский инженер Жак Панков разработал технологию производства синего светодиода (материал на основе нитрида галлия), а в 1976 году Джордж Кра – технологию желтого светодиода.

Рис. 88. Генри Джозеф Раунд

Эти изобретения легли в основу освещения нового типа. Именно сочетание всех трех светодиодов позволило к 1996 году получить яркий белый свет. Это был прорыв. К 2005 году яркость светодиодов достигла 100 люменов/вт (при стандартной светоотдаче ламп накаливания всего 8—24 люменов/вт!). Это уже было коммерчески оправданное решение, а технология массового производства гарантировала экономическую обоснованность внедрения.

С 2008–2009 годов началось массовое производство светодиодов для бытовых светильников. А несколько позднее с ростом светоотдачи и увеличения мощности светодиодов – уличном освещении.

В 2012–2013 годах вследствие быстрого роста объемов производства и переноса его в Китай стоимость светодиодов начала стремительно падать. Это привело к быстрому развитию рынка светодиодных светильников.

Как мы видим, открытие явления электролюминесценции – действительно случайность. И даже открытие инфракрасного светодиода – случайность, которую нельзя «отцифровать», то есть создать алгоритм поиска или работы в этом направлении. Но вот как только появляется закономерность – с ней можно работать. Ее можно изучать, анализировать, накапливать информацию, предлагать гипотезы и создавать технологии, на основании которых создавать новые потребности и бизнесы. Это и произошло с созданием красного, синего и желтого светодиодов, а затем созданием бизнесов на их основе. На этом этапе применение законов развития, конструирование новых приборов и технологий, анализ возможностей применения новых приборов – очень эффективен.

Но в этой книге мы не будем рассматривать все эти вопросы. Законы развития технических систем, основные линии развития, связь законов развития с развитием бизнеса планируется описать последующих книгах.

Методики работы с открытиями этой группы более продвинуты. Эту группу можно так же разделить на две подгруппы:

• закономерность устанавливается впервые;

• существующая теория (наши знания) противоречит некоторым известным закономерностям или фактам.

В первом случае, идет накопление фактов для установления закономерности, во втором – необходимо введение некоторых гипотез, снимающих противоречия.

Именно для второй подгруппы открытий (исследовательских задач), имеющей в науке и технике колоссальное значение, и разработаны тризовские методики – «методика решения исследовательских задач».

Эта методика очень похожа на методику поиска причин брака, но имеет ряд особенностей, связанных с тем, что часто проводимые исследования не связаны с производством.

Основным приемом решения является «обращение задачи», то есть замена исследовательской задачи изобретательской. После этого применяется методика поиска причин брака, адаптированная к решению исследовательских задач.

Как мы уже говорили выше – суть приема состоит в том, чтобы заменить вопрос «как это происходит?» на вопрос «как это сделать?». Отметим, что при решении обращенных задач решение должно быть получено только за счет использования ресурсов.

В сущности методика достаточно проста и описана в главе 5, с тем только отличием, что задача не связана с браком, а ресурсы нужно брать только из описываемой ситуации и внешней среды. Для того чтобы вы привыкли использовать эту методику, ниже приведены кейсы, которые помогут вам освоить данную методику, и научиться применять ее в своей практике.

6.2. Кейс-стади исследовательских задач

6.2.1. Фальшивая картина

Ситуация: Покупатель из одной страны купил на аукционе другой страны старинную картину. При покупке картину осмотрел эксперт в присутствии нотариуса и признал ее подлинной, после чего нотариус поставил подпись и печать на обратной стороне картины. Картина была упакована и доставлена покупателю. Но после доставки разразился скандал. Картина оказалась поддельной, причем подделка была грубой, и очевидно, что эксперты не могли так грубо ошибиться. Но печать и подпись нотариуса были подлинные. Как это могло произойти? Подкуп исключен.

Обращение задачи:

Как сделать, чтобы на задней стороне фальшивой картины нотариус поставил подлинную подпись и печать?

Решение:

Печать и подпись должен поставить нотариус. То есть противоречие в том, что картина должна быть подлинной с лицевой стороны, чтобы это засвидетельствовали эксперты и фальшивой с другой стороны, чтобы там были поставлены подлинные подпись и печать. Это типичное разрешение противоречия в пространстве, решаемое стандартным переходом к би-системе. Мошенники сложили две картины вместе и вставили их в одну раму. Поэтому эксперты видели настоящую картину, а печать была поставлена на поддельной.

6.2.2. Странный дирижабль

Ситуация: Осенью 1914 года на фронте в Северной Франции произошла странная история. Однажды на рассвете англичане заметили в небе германский дирижабль. К этому времени борьба с ними была отработана: после попадания зажигательных снарядов водород загорался, и, в считанные минуты, дирижабль сгорал. Именно так и была уничтожена треть из 123-х немецких дирижаблей. Но тут даже после нескольких попаданий дирижабль не загорелся, а медленно уплыл назад. Что же произошло? Вот типичнейшая исследовательская задача, весьма озадачившая британское адмиралтейство.

Обращение задачи и решение:

Попробуем рассуждать, используя предложенный прием обращения задачи.

– Или не допустить кислород воздуха к водороду в месте контакта с зажигательной смесью, или заполнить дирижабль не горящим газом.

– Первое осуществить трудно, идем по второму пути. Какой газ может обеспечить хорошую подъемную силу и не гореть?

– Здесь ответ однозначный – гелий. Он имеет подъемную силу, всего на 8 % меньшую, чем водород.

Именно эту гипотезу и высказал английский химик Ричард Трефолл. И тут возникла другая исследовательская задача. В то время из воздуха получать гелий не умели, а выделяли его из монацитового песка, имеющегося только в Индии и Бразилии. Но для того чтобы заполнить гелием целый дирижабль, нужны тысячи тонн песка. Где могли его взять немцы? Если бы они специально использовали пароходы, то это не прошло бы незамеченным для английских агентов, да и дорого это – специально посылать пароходы за песком. Как же немцам удалось получить так много монацитового леска?

Попробуем вновь сформулировать обращенную задачу. Как заставить пароходы бесплатно и незаметно перевозить песок? Где взять ресурс для перевозки на кораблях?

Искомый ресурс – балласт, то есть груз, находящийся на дне корабля для обеспечения его устойчивости. Немцы использовали его, заменяя песком традиционный балласт во всех кораблях, прибывавших в Индию и Бразилию. Так, к началу войны в Германии, удалось скопить около пяти тысяч тонн монацитового песка, из которого был получен гелий для заполнения дирижабля [26].

Рис. 89. Дирижабль

6.2.3. Полет за одинокой звездой

Ситуация: Когда американские летчики начали первые учебные ночные полеты, стали происходить странные случаи. Ведомые (а самолеты летали парами) почему-то теряли своих ведущих, улетали за сотни километров от аэродрома и разбивались. Никто не мог объяснить происходящего. Что же все-таки случалось?

Обращение задачи:

– Как сделать, чтобы ведомый бросил своего ведущего и улетел в сторону от аэродрома?

Решение:

– Надо сделать так, чтобы он думал, что летит за ведущим, но летел в другую сторону.

– Как ведомый ориентируется в полете?

– Он следит за навигационными огнями ведущего.

– Какой в природе есть ресурс, похожий на огонек ведущего?

– Ответ тут однозначен – звезды.

– Как заставить ведомого подумать, что звезда – это огонек ведущего?

– Тут достаточно проконсультироваться с психологом или вспомнить свой опыт – и все станет ясно. Дело в том, что если долго смотреть на звезду, то начинает казаться, что она движется. Ведомый, на секунду отвлекшись от ведущего, начинает искать его на небе. Вглядываясь, какой из огней движется (а ведь огонь ведущего движется), он принимает одну из звезд за огни ведущего и ориентируется по этой звезде, уходя все дальше и дальше от аэродрома. И так до тех пор, пока не кончится бензин. Этот эффект получил название «полет за одинокой звездой».

6.2.4. Странная телепередача

Ситуация: Странная история произошла в 60-х годах в Омске. Всесоюзного телевидения еще не было, и передачи вела областная станция телевещания. Омичи включили телевизоры, и вдруг после небольшого хаоса сбоев перед ними возникло незнакомое им лицо диктора, который сказал: «Московское телевидение продолжает свои передачи». Что произошло? УКВ распространяется в пределах прямой видимости, а от Москвы до Омска около двух тысяч километров.

Обращение задачи:

Что нужно сделать, чтобы можно было видеть московскую передачу в Омске?

Решение:

– Необходимо обеспечить отражение сигнала.

– Как обеспечить отражение сигнала?

– На большой высоте должна быть антенна, для отражения УКВ-волн.

– Что может отражать УКВ-волны?

– Или специальная антенна, или слой из ионизированных частиц.

– Антенны не могло быть, так как ее никто не устанавливал, значит, виноваты частицы. Как создать множество ионизированных частиц?

– Должно произойти какое-то природное явление, которое обеспечивает наличие таких частиц в воздухе на большой высоте.

Здесь уже можно догадаться, что произошло под Омском в этот вечер. Там выпал метеоритный дождь из мелких пылинок, которые ионизировали воздух, тем самым создав слой отражающий телевизионный сигнал.

6.2.5. Почему захромал Бог?

Ситуация: Боги кузнечного искусства и огня имеются в мифологиях почти всех народов (греческий Гефест, римский Вулкан, древнегерманский Виланд). И все боги-металлурги хромают. Почему?

Обращение задачи:

– Как сделать, чтобы бог захромал?

Решение:

– Боги являются отражением быта людей, а, следовательно, необходимо, чтобы люди этой профессии хромали.

– Как сделать, чтобы кузнецы хромали? Мысль о том, что они промахиваются и попадают молотом по ноге, не очень серьезна. Значит, должно быть, профессиональное заболевание, вызывающее хромоту.

– Какое профессиональное заболевание может вызвать хромоту?

– Вспомним, с каким металлом работали древние кузнецы. С бронзой! В медной руде, из которой изготавливается бронза, содержится очень много вредных примесей, в том числе мышьяк, вызывающий хромоту. Вот почему боги-кузнецы хромали. Позднее над кузнечными горнами стали сооружать дымоходы, и хромота перестала быть типичной для кузнецов, оставшись лишь в мифологии.

6.2.6. Почему приклеился шарик?

Ситуация: Однажды я видел фокус, который показывал на новогоднем вечере молодой человек. Он заявил, что научился бороться с гравитацией. В доказательство этого снял с елки воздушный шарик, проделал несколько пассов с ним и… приклеил его к стенке. И действительно, шарик как бы прилип. Мы подошли, все внимательно оглядели. Шарик как шарик. На стене никаких следов. Хотели повторить, но у нас ничего не получилось. Как ему удалось победить гравитацию?

Обращение задачи:

В сверхъестественные силы мы не верим, значит, все должно оставаться в соответствии с законами физики. Итак, как сделать, чтобы шарик держался около стенки?

Решение:

Стенка и шарик – два вещества, значит, в соответствии со стандартами должно существовать поле, которое удерживает шарик около стенки. Механического поля быть не может, так как его бы мы заметили, химия – ни при чем. Шарик резиновый, значит, использование магнитного поля отпадает. Остается только электростатика. И тут я вспомнил пассы. Ну, конечно же, ничего волшебного. Он просто натирал шарик о свитер. Этот фокус можно без труда повторить.

6.2.7. Откуда появилась медь?

Ситуация: В начале XX века хозяева медных рудников в штате Юта решили затопить рудники, в которых, как они считали, запасы меди были исчерпаны. Когда спустя два года они решили откачать воду, то оказалось, что в ней большое содержание меди. Откуда взялась медь? Ведь сернистые соединения руды, которая добывалась в шахте, нерастворимы в воде.

Обращение задачи:

Как сделать, чтобы нерастворимые сернистые соединения меди стали растворимыми?

Решение:

Есть несколько способов:

• обработать сернистые соединения химическими реактивами;

• подвергнуть сернистые соединения действию микроорганизмов, способных переводить их в растворимые соединения меди;

• подвергнуть соединения воздействию высоких температур при высоком давлении, способных разлагать эти соединения.

Из всех возможных вариантов, среди ресурсов, имеющихся в шахте, могут быть микроорганизмы или химические вещества.

Исследования показали, что из этих двух вариантов реализован был вариант микроорганизмов. Именно особые бактерии, способные разлагать сернистые соединения меди, и превратили их в растворимые соединения. Для таких бактерий халькопирит и другие сернистые руды – лучшее лакомство.

Дополнительная информация:

Биодобыча – процесс обработки металлосодержащих руд с помощью микробиологической технологии. Технология биовыщелачивания была разработана в середине 1940-х годов, когда была открыта бактерия Thiobacillus ferrooxidans (сейчас – Acidithiobacillus ferrooxidans), способная извлекать медь из нерастворимых сульфидов.

Проведенные исследования показали, что процесс выщелачивания меди с использованием бактерий идет достаточно быстро по сравнению с обычным химическим процессом. Если при химическом окислении за 24 дня из халькопирита выщелачивается только 5 % меди, то в экспериментах с бактериями за 4 дня было извлечено 80 % меди. Разумеется, бактериям были созданы «тепличные» условия. Но сам по себе эксперимент обещает большие перспективы.

Технология биовыщелачивания была реализована на отвалах шахт месторождения Кананеа (Мексика). Там скопились около 40 миллионов тонн отработанной породы с содержанием меди всего 0,2 %. Их орошали шахтной водой, которая затем стекала в подземные резервуары. Воду откачивали и направляли на извлечение меди. Содержание меди в воде было около 0,3 %. Всего за месяц удалось получить 650 тонн меди.

6.2.8. Загадочный взрыв

Ситуация: Однажды в колхозе сгорел машинный двор, стоявший рядом со складом удобрений. Стояла нормальная солнечная погода, и ничего не предвещало беды, и вдруг… пожар. В чем причина?

Обращение задачи:

Как сделать, чтобы произошло самовозгорание?

Решение:

Известные варианты самовозгорания связаны:

• с наличием промасленной ветоши;

• с воздействием Солнца на некоторые вещества;

• с появлением эфиров, выделяемых некоторыми растениями (например, эвкалиптами);

• с концентрацией солнечной энергии линзами.

Эвкалипты в России не растут, но зато выяснилось, что рядом со складом хранились мешки с селитрой. Бумага, пропитанная селитрой, самовозгорается от Солнца.

6.2.9. Почему отравился человек?

Ситуация: Человек постоянно утром и вечером ел один и тот же йогурт, который хранил у себя в холодильнике. Раз в неделю он пополнял запасы йогурта. Однажды человек достал из холодильника йогурт, съел его и получил сильнейшее отравление. В больнице выяснилось, что виноваты бактерии в йогурте. Но человек покупал йогурт в магазине, где он не мог быть испорчен или просрочен. Почему же произошло отравление?

Обращение задачи:

Как сделать, чтобы йогурт испортился в условиях, подходящих для его хранения (где он не должен испортиться достаточно долго в соответствие со сроком годности), при том, что человек каждый день ест две баночки.

Заметим, что даже при правильных условиях хранения продукт может испортиться, если сильно превышен срок хранения.

Возникает подзадача – как сделать, чтобы баночка йогурта хранилась очень долгое время, хотя каждую неделю пополняются запасы, а ежедневно съедается две баночки.

Решение:

Из практики хранения материалов на складах известен эффект нарушения сроков хранения материалов, который связан с тем, что материал привозится и складируется, а затем берется первый с края (то есть последний по разгрузке). Так происходит постоянно. В результате, последняя банка не используется долгое время и просрочивается, если нет специальной ротации.

Так и произошло с этим человеком. Анализ показал, что банка хранилась в холодильнике 12 лет! Разумеется, болезнетворных бактерий там было более чем достаточно!

Рис. 91. Йогурт в холодильнике

6.2.10. Загадочные смерти

Ситуация: В реанимации одного из городов, по пятницам три раза подряд умирали больные. И вот, что удивительно, происходило это в одно и то же время, на одной и той же больничной койке. Ситуация у каждого была тяжелая, но угрозы жизни не было. Больные были подключены к аппарату искусственного дыхания, а приборы контролировали их параметры – пульс, давление, кардиограмму.

Врачи ничего не могли понять. Когда умер первый больной, их это удивило. Ведь ситуация была тяжелой, но он вполне мог выжить, Но реанимация есть реанимация – никого не смутила эта смерть. Врачей сильнее насторожила смерть второго больного. Он явно должен был выжить, но почему-то умер. В конце концов, все списали на простое совпадение.

Настоящая паника началась после того, как в третью пятницу скончался третий больной. Обследовали все, что могло вызвать смерть больных – проверили все приборы, изучили системы вентиляции и электросети, провели анализы проб воздуха на наличие вирусов или опасных вещества, которые могли бы вызвать смерть пациентов. Перепробовали все, но ничего не было обнаружено. Что же происходило?

Обращение задачи:

Как сделать, чтобы больной в реанимации умер?

Решение:

Для того, чтобы больной умер, достаточно, чтобы оборудование жизнеобеспечения по какой-то причине неправильно работало именно по пятницам. Но как это могло произойти в больнице? Может, были регулярные отключения электроэнергии, или в больнице появился маньяк, или компьютер неправильно был запрограммирован?

Не веря в чудеса, и проверив, что регулярных отключений электричества не было, врачи положили на «смертоносную» кровать очередного больного, однако, на всякий случай оставили около него дежурить медсестру.

То, что выяснилось, потрясло всех. В следующую пятницу утром, строго по расписанию, в палату вошла санитарка, чтобы прибрать палату. В руках у нее был пылесос. Она подошла к розетке, и, по привычке, хотела подключить пылесос. Но для этого, чтобы освободить розетку, ей надо была выдернуть из сети кабель аппарата искусственного дыхания пациента.

Дежурившая на посту медсестра успела остановить санитарку и спасла жизнь четвертому пациенту. Оказалось, что в коридоре розетки не работали. Поэтому по пятницам, во время уборки, санитарка включала свой пылесос в розетку в палате, выдернув при этом шнур медицинского аппарата. После уборки она снова подключала аппарат искусственного дыхания. Поэтому никто ничего не мог понять. Все было в исходном состоянии, а из-за шума пылесоса никто не слышал агонии пациента.

6.2.11. Как робот может убить человека?

Ситуация: В книге «Обнаженное Солнце» Айзек Азимов описывает ситуацию. В доме, где нет никого, кроме роботов, был отравлен проживающий в нем человек. Разумеется, извне по сетям можно роботам отдавать приказы, но устройство робота таково, что он не может причинить вред человеку, даже если по электронным сетям он получит такой приказ. Как же заставить робота отравить человека? Что произошло?

Обращение задачи:

Как сделать, чтобы робот дал человеку отравленную воду или еду, но при этом не нарушил правило «не вредить человеку»?

Решение:

Нарушить правило можно только в случае, если робот знает, что продукты или вода отравлены. Если он этого не знает, то он не нарушает правило. Но как отравить воду или еду, чтобы не навредить человеку? Для этого достаточно не знать, что вода или еда будут даваться человеку.

Теперь решение очевидно. Одному роботу дается приказ развести яд в стакане с водой (но он не знает, что вода будет передана человеку и отравит его, то есть робот ничего не нарушает!), а второму роботу дается приказ отнести стакан с водой человеку (и второй робот тоже ничего не нарушает, поскольку не знает, что вода отравлена!).

Выводы

Ресурсы – это то, что находится в наших системах и окружает нас. Их много, а умение пользоваться ими существенно упрощает проблемы, связанные с внедрением новых решений. Именно поэтому специалисты ТРИЗ так любят этот инструмент.

Ресурсы – один из самых эффективных инструментов ТРИЗ, имеющий широкое применение. Разработанные на базе использования ресурсов методики позволяют не только решать производственные задачи и развивать технические системы, но и эффективно применяются при решении исследовательских задач и проблем, связанных с поиском причин брака.

Особое внимание стоит обратить на то, что ресурсы – это не нечто, данное нам раз и навсегда. В соответствие с законом возрастания ресурсов, мы постоянно получаем в свое распоряжение все новые и новые ресурсы. Способствует этому и закономерность удешевления продуктов, следствием которой является повышение доступности старых и новых систем и материалов, для использования в качестве ресурсов.

Послесловие

Во второй книге серии «ТРИЗ для чайников»^[19] мы познакомились с еще одним инструментом ТРИЗ – ресурсами. Третья книга серии будет посвящена инструменту ТРИЗ, позволяющему создавать и улучшать технические системы – законам развития технических систем.

Приложение 1. Закон возрастания ресурсов

Закон: По мере развития техники постоянно появляются все новые и новые ресурсы для развития технических систем.

Происходит это вследствие того, что с развитием техники появляются:

а) новые материалы с новыми свойствами;

б) новые технологии с большими возможностями; модифицирование известных технологий;

в) развертывание систем с появлением новых подсистем (дополнительных и вспомогательных, которые дают системе дополнительные ресурсы);

г) новые ресурсы надсистемы;

д) ресурсы, вследствие удешевления продуктов при переходе к массовому производству;

е) расширение доступа к ранее недоступным ресурсам внешней среды, за счет новых технологий.

Следствие из закона:

При проведении прогноза развития технической системы отсутствие характеристик системы для достижения необходимых параметров функции не является окончательной причиной отказа от внедрения данной технической системы. Возможно, её время пока не пришло. Необходимо дождаться появления нужных ресурсов или целенаправленно искать их.

Рассмотрим закон более подробно.

А. Появление новых материалов с новыми свойствами;

Пример

Долгое время использовались только такие свойства титана, как прочность и легкость. Это в основном ракетная и авиационная техника. Однако обнаружилось и такое свойство титана, как его способность сращиваться с костной тканью человека. Так появилась новая область в стоматологии – хирургия имплантов.

Имплантат ввинчивается в кость челюсти, срастается с ней, а затем на него устанавливается зубной протез.

Пример

Сначала ниобий использовали только для легирования стали. Присутствие ниобия придавало стали особые свойства. Но вскоре стало ясно, что его химическая инертность в десятки раз превышает коррозионную стойкость самой лучшей нержавеющей стали. Ниобий стали применять в агрессивных средах в атомных реакторах. И при развитии атомной техники ниобий стал эффективной заменой нержавеющий стали.

Рис. 93. Имплантат из титана

Пример

Появление в XX веке полиэтилена и других пластиков создало огромные ресурсы по замене многих материалов. Первоначально полиэтилен был разработан и внедрялся в качестве защитной оболочки для электропроводов, но со временем он стал использоваться и для пластиковых труб, и для тары продуктов, и для мешков и многих других применений. Он заменил изоляцию для электропроводов, и стал материалом для изготовления многих деталей автомобилей и другой техники. Он заменил сталь в строительстве и при прокладке трубопроводов.

Рис. 94. Применение пластиков

Пример

Первоначально Виагру разрабатывали как средство от стенокардии. Но со временем выяснилось ресурсное свойство Виагры. В 1992 году был выявлен эффект повышения потенции у мужчин при приеме этого препарата. Этот побочный эффект (ресурс) вывел Виагру на новые рынки, причем гораздо более широкие, чем средств от стенокардии.

Б. Появление новых технологий с большими возможностями;

Пример

Первоначально генераторы сверхвысоких частот использовались для радиолокации. Но после второй мировой войны им нашли новое применение – бытовые микроволновые печи. Это был массовый рынок.

Рис. 96. Радары конца 1940-х годов и микроволновка

Пример

Технология дистилляции известна достаточно давно. Ее использовали при производстве спирта, нефтепродуктов.

А в последнее время ее активно используют еще и при получении чистых металлов – бериллия, кадмия, ртути и др.

Рис. 97. Ртуть

Пример

Замена технологии производства алюминия с химической на электролиз в конце XIX века позволила существенно удешевить производство алюминия, сделать его доступным для многих технических систем.

В. Развертывание технических систем с появлением новых подсистем, создающих ресурсы для имеющейся системы;

Пример

Автомобили могут быть использованы для временного энергоснабжения дома при авариях. В США 80 % людей живет в частных домах и автомобиль они паркуют рядом с домом. Наиболее подходящими для этого являются гибридные автомобили, так как у них есть генераторы необходимой мощности и аккумуляторы. А главное, они достаточно эффективны для генерации энергии, и экономичны для этих целей.

Замечание: ресурс крайне важный, поскольку электрические сети в США в большинстве небольших городов наружные, то есть на столбах. Во время снегопадов и штормов обрывы сетейдело вполне обычное и создает много проблем жителям.

Пример

Наличие электричества (как ресурса) в автомобилях позволило перевести многие приборы – поворотники боковых зеркал, стеклоподъемники и др. – на электрический привод. А также позволяет использовать в автомобиле многие приборы – электробритвы, телевизоры, автомобильные пылесосы и холодильники.

Пример

Современный телефон – это еще и калькулятор, и навигатор, и фотоаппарат, и часы, и выход в Интернет… и «фонарик».

Г. Новые ресурсы надсистемы;

Пример

Сотовая и космическая связь изначально разрабатывалась для телефонных переговоров. Но теперь она используется и для GPS- навигаторов.

Рис. 98. Навигатор в машине

Пример

Прорыв в развитии большинства приборов бытовой техники – пылесосов, холодильников, осветительных приборов, связан с созданием электрических сетей в городах Европы и США в 1920–1930-е годы.

Д. Ресурсы, появившиеся вследствие удешевления при переходе к массовому производству;

Пример

Появление водопровода сделало воду доступным ресурсом для многих людей. Если носить воду из колодца хлопотно, и ее надо было экономить, то теперь она стала доступным ресурсом для многих бытовых нужд.

Рис. 100. Джакузи в доме

Пример

Появление электричества в домах стало ресурсом для огромного количества современных приборов. В США это еще и ресурс для отопления в значительной части домов. Для сравнения скажем, что в начале 1930-х годов как большое достижение показывалось, что годовое потребление энергии домов в Калифорнии (самом развитом штате!) достигло 1200 кВт·ч. А в настоящее время потребление электроэнергии в обычных домах в США – около 12–20 тысяч кВт·ч в год.

Мощность электроснабжения в современных американских домах достигает 50–100 кВт.

Пример

Достаточно дешевая солярка в США делает ее доступным ресурсом для отопления домов и горячего водоснабжения, в то время как еще в середине XIX века это было недоступной роскошью. Впрочем, как и автономное газовое отопление в России в середине XX века.

Е. Доступ к получению ранее недоступных ресурсов внешней среды;

Пример

Долгое время нефть добывали только там, где она шла самотеком на поверхности или была на небольшой глубине. Новые технологии позволили добывать ее с больших глубин.

Люди знали о наличии сланцевого газа и сланцевой нефти. Но они не были ресурсами энергетики, пока не были разработаны технологии горизонтального бурения на глубине и гидроразрыва пластов. С появлением этих технологий человек получил новые значительные ресурсы для энергетики.

Рис. 102. Схема добычи сланцевого газа и нефти

Пример

До середины XIX века люди ничего не знали о наличии месторождений железомарганцевых конкреций в океанах. Но и после открытия этих месторождений их нельзя считать в полной мере ресурсами, пока не будет найдена технология их добычи, хотя их объемы в океане оцениваются в 300 миллиардов тонн.

Рис. 103. Железомарганцевые конкреции на дне Тихого океана

Рекомендуемая литература

1. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. – М.: Изд. «Московский рабочий». 1-е издание – 1969 г.; 2-е издание – 1973 г.

2. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. – М.: Сов. радио, 1979 г.

3. Альтшуллер Г. С., Злотин Б. Л., Зусман А. В., Филатов В. И. Поиск новых идей: от озарения к технологии. (Теория и практика решения изобретательских задач). – Кишинев: Картя Молдовеняске, 1989 г.

4. Альтшуллер Г. С., Злотин Б. Л., Зусман А. В., Филатов В. И. Профессия – поиск нового (Функционально-стоимостной анализ и ТРИЗ как система выявления резервов экономики). – Кишинев: Картя Молдовеняске, 1985 г.

5. Альтшуллер Г. С., Селюцкий А. Б. Крылья для Икара. – Петрозаводск: Изд. «Карелия», 1980 г.

Источники информации

1. Л. Певзнер, Тенденция удешевления технических систем и продуктов. https://www.metodolog.ru/node/2060

2. Наука и жизнь, 1987-7, с. 47

3. «Изобретатель и рационализатор», № 4, 1981 г.

4. Журнал «Человек и экономика», № 2, 1991 г., с. 41.

5. Орлов С. Глобус адмирала. – М.: Детская литература, 1988 г.

6. P. M. Intevessanter Magazin, № 9, 1991 г.

7. А. с. 1 129 080

8. А. с. 1 127 961

9. Из фильма «Изобретательство и экология», Ростовской к/с.

10. В. М. Финкель. Портрет трещины. – М.: Металлургия, 1981 г.

11. А. с. 571 208

12. Техника и наука, 1982—8

13. Патент США 170 299

14. В. С. Грабин. Оружие победы. – М.: Политиздат. 1989 г.

15. А. с. 236 278

16. А. с. 1 063 325

17. А. с. 839 666

18. ИР, 1978-4, МИ 0414

19. Заявка ФРГ № 3636331, ИР № 2/88, вып. 44, с. 31

20. Патент США 3 238 911

21. Ю. Н. Ковалев. От амфоры к тетрапаку. – М.: ВО Агропромиздат, 1988 г.

22. В. А. Михайлов, Основы профессионального творчества, Чувашский госуниверситет, 1988 г., методическое пособие.

23. Г. А. Ионов, Небывалое бывало. – М.: Изд. ДОСААФ, 1989 г.

24. Изобрет. и рац. – № 5, 1985 г.

25. Пыляев М. И. Замечательные чудаки и оригиналы. – Санкт-Петербург. Издание А. С. Суворина. 1898 г., с. 626.

26. Бронштейн М. Солнечное вещество. – М.: Детгиз, 1959 г.

27. Данилевский В. Русская техника. – Л.: Лениздат, 1948 г.

Источники фото

Кроме фото автора в книге использованы следующие фотографии:

28. Рис. 2. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Fridge_Minsk_10_006.JPG; Автор Juan de Vojníkov.

29. Рис. 3. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Disposable_syringe_30ml_ 3.jpg; Автор Nadina Wiórkiewicz.

30. Рис. 4. https://en.wikipedia.org/wiki/Fish_hatchery#/media/File: Shrimp_hatchery.jpg

31. Рис. 5. http://bit.ly/2NSyum5

32. Рис. 6. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0 % BB: Heat_Pipe_Mechanism.png

33. Рис. 7. https://pxhere.com/sv/photo/1206255

34. Рис. 8. http://bit.ly/2LmhH9E; Автор Bernard DUPONT;

35. Стр. 16. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0 % BB: Vermipsylla_alakurt.jpg

36. Рис. 9. http://bit.ly/2mp6FWl

37. Рис. 10. http://bit.ly/2upyt19

38. Стр. 18. http://bit.ly/2JpmrJM

39. Рис. 11. http://bit.ly/2L1vZjG; Автор Vmenkov.

40. Стр. 18. http://bit.ly/2uCyIVR; Автор Damir Karakas.

41. Рис. 12 https://www.flickr.com/photos/jsf539/2638185409; Автор Jena Fuller.

42. Рис. 13 http://bit.ly/2L92wn7; Автор Kristoferb.

43. Стр. 20. https://pxhere.com/en/photo/610391

44. Стр. 21. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: My_belly_button_ring.jpg; Автор Marilyn Cole.

45. Рис. 14. https://de.wikipedia.org/wiki/UC_1_(Schiff,_1915)

46. Стр. 23. https://pixabay.com/ru/photos/flying%20eagle/

47. Рис. 15. http://bit.ly/2L2lr44

48. Рис. 16. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Pagurus_bernhardus.jpg; Автор Hans Hillewaert.

49. Рис. 17. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Manganknolle.jpg; Автор Koelle.

50. Рис. 18. https://pxhere.com/da/photo/1358186

51. Рис. 19. http://bit.ly/2uzNw7K; Автор MJCdetroit.

52. Рис. 20. http://www.geograph.org.uk/photo/2792544; Автор Christine Westerback.

53. Рис. 21. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Bicycling-Minneapolis-2007-03-02.jpg; Автор Andrew Ciscel.

54. Рис. 22. http://bit.ly/2LbOb9r

55. Рис. 23. http://www.freestockphotos.biz/stockphoto/10211

56. Стр. 30. http://www.geograph.org.uk/photo/2346392; Автор Roger Templeman.

57. Стр. 30. http://bit.ly/2zCTnih

58. Стр. 31. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Job_interview.jpg; Автор Alan Cleaver.

59. Рис. 24. http://bit.ly/2uCOkbE; Автор Andol.

60. Рис. 25. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Diy_for_old_tires.jpg; Автор Sxel1.

61. Рис. 26. https://en.wikipedia.org/wiki/Vortex_tube#/media/File: Ranque- Hilsch_Vortex_Tube.svg; Автор Lozère.

62. Стр. 35. https://pxhere.com/en/photo/536069

63. Стр. 35. https://pxhere.com/ru/photo/653663

64. Рис. 27. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Zincbattery.png; Автор Jacek FH.

65. Рис. 28. http://bit.ly/2zG1Zob; Автор Gretar Ívarsson.

66. Рис. 29. http://bit.ly/2L0mYr0; Автор Mansyr Haricov.

67. Рис. 30. http://bit.ly/2LiHJdD

68. Рис. 31. https://pxhere.com/ru/photo/385169

69. Стр. 45. http://bit.ly/2uq5Aln; Автор Flominator.

70. Рис. 32. http://bit.ly/2mlizAp

71. Рис. 33. https://de.wikipedia.org/wiki/Datei: Hofbriks-hartholzbriketts-g.jpg; Автор Rudolf Gottsmann.

72. Рис. 34. http://bit.ly/2L0oedI

73. Рис. 36. http://bit.ly/2L0vciX; Автор Tomia.

74. Рис. 37. http://bit.ly/2NRRjWA; Автор Olivier Cleynen.

75. Рис. 38. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: W%26H_compactor_p1.JPG; Автор AlfvanBeem.

76. Рис. 39. http://bit.ly/2LkpwfP

77. Рис. 40. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Chauffe_eau_solaire_Tel_ Aviv.JPG; Автор Remi Jouan.

78. Рис. 41. http://bit.ly/2LlTKiD

79. Рис. 42. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Wind_generators_Tenerife_04.JPG; Автор Piotr Konieczny.

80. Рис. 43. https://pxhere.com/ru/photo/536258

81. Рис. 44. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Holaniku.png; Автор Xklaim.

82. Рис. 45. http://maxpixel.freegreatpicture.com/Marked-Cars-Racing-Cars- 2422513

83. Рис. 46. https://en.wikipedia.org/wiki/File: Residential_Thermal_Battery_Example.png; Автор courtesy IGSHPA.

84. Рис. 47. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Pond_Loop_Being_Sunk. jpg; Автор Mark Johnson.

85. Рис. 48. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Leuna_Werke_Kuehltuerme.jpg; Автор Joeb07.

86. Рис. 49. http://bit.ly/2Jsa7s3; Автор Florstein.

87. Рис. 50. http://bit.ly/2uCqcpT; Автор Sandrerro.

88. Рис. 51. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Jet-liner%27s_main_fuel_ tanks.PNG; Автор Tosaka.

89. Стр. 66. http://bit.ly/2mimlKH; Автор Cschirp.

90. Рис. 52. http://bit.ly/2L0oBoC; Автор Zmast28.

91. Рис. 54. http://bit.ly/2uCqmO1; Автор S. Filatov.

92. Рис. 55. http://bit.ly/2up0ZzX

93. Рис. 56. https://pl.wikipedia.org/wiki/Kopalnia_soli_Wieliczka#/media/File: Wieliczka-kinga.jpg; Автор LoMit.

94. Рис. 57. http://bit.ly/2miM4Te; Автор Mixabest.

95. Рис. 58. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: VIRM6.jpg; Автор Maurits90.

96. Рис. 59. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:5_inch_1_4_floppy_disk_-_top_view.jpg; Автор Marcello.romani.

97. Рис. 60. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Dendrocopos_leucotos.jpg; Автор Ubailves.

98. Рис. 63. https://pxhere.com/tr/photo/633439

99. Стр. 75. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: OvenElectric.JPG; Автор Vicki Nunn.

100. Рис. 64. http://bit.ly/2uCqGfw

101. Рис. 65. http://bit.ly/2L2wOZO

102. Стр. 75. https://pxhere.com/ru/photo/1008687

103. Рис. 66. http://bit.ly/2LbPRju; Автор Sasara.

104. Рис. 67. http://bit.ly/2Jq5e2X; Автор Lesław Zimny.

105. Рис. 68. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Bed_in_Seattle_hotel.jpg; Автор Liz Lawley.

106. Рис. 70. https://en.wikipedia.org/wiki/File: Feet_in_socks.jpg; Автор Mjurney.

107. Рис. 71. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Crane_at_Tallinn_harbor.jpg; Автор Stan Shebs.

108. Рис. 74. http://bit.ly/2uAcFip

109. Рис. 75. http://bit.ly/2zJ4rue

110. Рис. 77. http://bit.ly/2uAOr7L

111. Рис. 78. http://bit.ly/2mjjNfx; Автор AlGaman.

112. Рис. 79. https://www.flickr.com/photos/97930879@N02/9539976749; Автор Tommy Truong79.

113. Рис. 80. http://bit.ly/2mgJrRY

114. Рис. 81. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Credit-cards.jpg; Автор Lotus Head

115. Рис. 82. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: LandmineRat.JPG; Автор Gooutside.

116. Рис. 83. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Il2_sturmovik.jpg

117. Рис. 84. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0 %BB: Falcospb.jpg; Автор Александр Миронов.

118. Рис. 85. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Waste_disposer.JPG; Автор Flammingo.

119. Стр. 115. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Dishwasher_wastewater_coming_up_drain_in_sink.png; Автор David Tsai.

120. Рис. 86. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Drying_owen_1.jpg; Автор Karelj.

121. Рис. 88. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: HJ_Round.jpg

122. Рис. 89. https://en.wikipedia.org/wiki/File: LZ-66_Zeppelin.jpg

123. Рис. 90. http://bit.ly/2mlIEiQ; Автор Vi Ko.

124. Рис. 92. http://bit.ly/2NUsERh

125. Рис. 96. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Freya-radar-lz.jpg

126. Стр. 158. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Microwave_oven.jpg; Автор Apoltix.

127. Рис. 97. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Mercury2.jpg; Автор Oelen.

128. Рис. 98. https://pxhere.com/en/photo/450220.

129. Рис. 99. http://bit.ly/2LiORqp; Автор Electrolux ČR.

130. Рис. 100. https://pixabay.com/en/bath-bathtub-bubble-indoor-20480/

131. Рис. 101. http://bit.ly/2zHaYFB; Автор Липунов Г. А.

132. Рис. 102. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Oil_shale_radio_frequency_extraction.JPG

133. Рис. 103. https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Manganknolle.jpg; Автор Koelle.

134. Стр. 163. http://bit.ly/2Nl6HKf; Автор Abramax Koelle.