Евсюков С.А. - Учебник - Теории решения изобретательских задач (1249577), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Этот журнал долгие годы …проводит эксплуатационные испытания тяжелых автопоездов по кольцевой трассе длиной745 километров. Так вот, за тридцать лет, с 1966 года по 1996 год, удельная мощность этихсорокатонных чудовищ выросла с 5,53 до 10,60 лошадиной силы на тонну, средняя скоростьвозросла с 49,4 до 71,6 километра в час, расход же топлива снизился с 48,8 до 33, 4 литра насотню километров. То есть комплексный показатель транспортной эффективности,отнесенной к единице топлива, а проще говоря, к литру солярки, возрос в 2,2 раза! И это приневиданном улучшении экологических показателей данного вида транспорта.Как видно из примеров, в обоих случаях реализуется одна и та же тенденция — все болееэкономная реализация требуемой функции.Итак, под идеальной технической системой понимается получение полезного результата безкаких бы то ни было затрат, то есть реализация функции в чистом виде. Предмет нашейобработки сам преобразуется в нужное нам изделие.
Модель объекта, с которой работаютпри функциональной идеализации, очень эвристична. Предполагается, что требуемуюфункцию мы получаем без каких-либо затрат, следовательно и без технической системы.Модель идеального объекта состоит в том, что самого объекта нет. Выполнение его функциитеперь поручается тому изделию, обработку которого было необходимо проводить. При этомпредполагается, что объект обработки имеет определенные внутренние резервы, которые имогут быть использованы.Если объект уже как-то обрабатывается другой системой, то можно возложить выполнениетребуемых функций на существующую систему.
Сама постановка вопроса акцентирует поискэтих резервов, что в большом числе случаев приводит к возможности существенноуменьшить требования к инструменту, средствам обработки, т. е. произвестипереформулирование проблемы. Концентрируя внимание на объекте обработки, мырассматриваем его не отвлечённо, а в реальных условиях, в динамике.Пример 3.3. Для крепления крышек различных химических аппаратов (теплообменников,реакторов и т. п.), применяют шпильки — металлические стержни с резьбой по обоим концам.На аппарат, работающий под большим давлением, может потребоваться до 200 шпилек.Каждая шпилька выполнена из стали, имеет диаметр в 50–70 мм, длину до 400 мм.Все они должны иметь клеймо — на клейме указывается номер аппарата.
Клеймо наноситсяударом молотка по остро заточенной форме, приложенной к торцу шпильки. Работатрудоемкая, делать ее надо сразу после изготовления шпильки. Необходимо датьпредложения по совершенствованию процесса клеймения.В исходной постановке задачи было необходимо «механизировать процесс клейменияшпилек». Сформулировав требование: «шпилька сама клеймится», мы задаем рамкиPage 19/111системы, в которой будет происходить данная операция.
Эта формулировка являетсяэвристической подсказкой, позволяющей локализовать область, в которой мы будем искатьсредства выполнения нужной нам операции. Поэтому методически верно будет уточнить ее.Необходимо раскрыть смысл термина «клеймится». Клеймение в рамках данной намтехнологии осуществляют ударом молотка с клеймом на бойке. Т. е. клейму придаютопределенную кинетическую энергию, которая при соударении со шпилькой превращается вдеформацию металла. Следовательно, задача рабочего или механического пресса —придать энергию, обеспечить соударение.Теперь требование может звучать так: «шпилька сама накапливает энергию (разгоняется) иударяет по клейму». Можем ли мы представить себе эту картину? Конечно, это сделатьнамного проще, чем в первоначальном варианте.
Шпилька может сама разогнаться, если еебросить вниз. Упасть точно на клеймо — задача более трудная. Необходимо организоватьпроцесс падения, он должен происходить в каких-то направляющих. А как поднять шпильку навысоту, с которой она будет падать? Это делать не надо, так как шпилька после обработки настанке уже находится на определенной высоте.Итак, все или почти все может происходить «само собой». В данной ситуации шпилька — этометаллический стержень, намного более массивный, чем молоток, с помощью которогопроизводится клеймение. Но для того, чтобы заставить именно шпильку самостоятельновыполнять требуемую работу, пришлось использовать понятие идеальности.
Все должнопроисходить само собой, без затрат энергии и материалов. Обслуживающей,обрабатывающей системы быть не должно, а результат должен получаться.Пример 3.4. Знаменитое Месояхское месторождение природного газа, многие годы питавшееэнергией Норильск с его мощным горнометаллургическим комбинатом, со временем потерялосилу: упало давление в подземных пластах. Скважины пришлось законсервировать, хотя поподсчетам специалистов в недрах осталось еще не меньше половины запасов газа.Оставлять в недрах такое богатство — дорого, и откачивать газ специальными насосаминевыгодно — тоже дорого.Модель системы будет иметь вид: «газ сам выходит из недр».
Еще более точно «газ самоткачивает себя из недр». Здесь может быть предложено откачивать газ, вращая насосыдвигателями, работающими на том же газе. Но это, как мы уже выяснили, дорого. Задачабыла решена разработчиками, сумевшими использовать для откачки газа энергию газовыхпотоков другого месторождения. Газоносные пласты Месояха подсоединили черезэжекторную станцию к трубопроводу, по которому с большой скоростью идёт газСоленинского месторождения. Этот скоростной поток и служит откачивающей средой.
Такимобразом, удается извлекать ежегодно сотни миллионов кубометров газа.Пример 3.5. Известному создателю куполов Р. В. Фуллеру принадлежит высказывание: «Есливы хотите установить степень совершенства здания, взвесьте его». Действительно, припрочих равных показателях более легкое здание предпочтительно — на него пошло меньшематериала. Стены, элементы перекрытий и т. п. нужны нам не сами по себе, а как носителиопределенных функций. И чем меньше затрат необходимо на реализацию этих функций, темлучше. История архитектуры, градостроительства, показывает нам, как неуклонноповышается степень «невесомости» зданий. Рассмотрим в качество примера элементконструкций, во все времена являвшимся образцом наивысшего уровня архитектурногоискусства и инженерных знаний — сферический купол.Один из наиболее древних дошедших до нас значительных куполов перекрывает РимскийПантеон, созданный еще во времена античности.
Пролет купола 43,3 метра, толщина вверхней части 1,6 м, в районе опор 2,5 м, средний вес одного квадратного метра порядка8000 кг. Общий вес купола составляет 10 000 тонн. Рекордные показатели Пантеона подиаметру перекрываемой без промежуточных опор площади продержались 18 столетий.Page 20/111Снизить удельный вес купола и увеличить его пролет позволил только переход к новымматериалам. Вот краткая летопись борьбы за «невесомость куполов». Рекорд РимскогоПантеона был перекрыт только в начале двадцатого века. Зал «Столетия» в Польше имелдиаметр 47 метров. Вес купола при этом снизился в полтора раза.
В 1930 году в Лейпцигебыл построен купол над рынком. Он покрывал основание диаметром 76 метров.Использование металла высокого качества позволило снизить вес купола до двух тысяч тонн.Вес одного квадратного метра составил 476 килограмм. В 1956 году в одном изуниверситетов США была построена аудитория с куполом, имеющим диаметр проекции в 91,5метра. Здесь уже использовался алюминий, и это дало возможность вновь резко снизить весконструкции — до 93 тонн. Один квадратный метр теперь весит 22,6 кг. Наконец, в 1984 году вСССР был построен стенд для испытания опор и линий электропередач. Диаметрперекрываемой площади составлял 220 метров, а весил купол всего 152 тонны!В 400 раз снизился удельный вес одного метра поверхности.
И это при том, что площадь,покрываемая куполом, выросла в тридцать раз.В основном прогресс в строительстве куполов зависел от появления новых материалов.Материалы становились более «идеальными», они выполняли требуемые функции все болеекомпактными средствами и позволяли создавать все более легкие конструкции.Принцип повышения идеальности широко используется и в бизнесе. Многие предприятияобеспечивают снижение себестоимости продукции с помощью принципа «Потребительсам…». Интересные примеры этого приводит Эдвин Тоффлер в книге «Третья волна».Пример 3.6.
«В 1956 году Американская телефонная и телеграфная компания, исследуязапросы в области коммуникации, начала вводить новую электронную технологию, котораяпозволила абонентам самостоятельно звонить на дальние расстояния. Сегодня сталовозможным осуществлять прямой набор во многие заокеанские страны. Набираясоответствующий номер, потребитель выполняет задачу, прежде возлагавшуюся наоператора.В 1973–1974 годах из-за арабского эмбарго на нефть цены на бензин поднялись. Крупнейшиенефтяные компании получили огромную прибыль, но местные бензозаправочные станциивынуждены были отчаянно бороться за экономическое выживание.
Желая снизить цену,многие владельцы бензоколонок ввели самообслуживание. Поначалу это казалось странным.Газеты печатали забавные истории о водителях, которые пытались вставить шланг врадиатор. Однако вскоре потребитель, лично заправлявший свою машину, уже никого неудивлял…В тот же период появились электронные банкоматы, которые не только упразднили понятие„часов работы“ банка, но также значительно сократили число кассиров, предоставив клиентуосуществлять операции самому, прежде выполнявшиеся банковскими служащими.То, что клиент самостоятельно выполняет часть работы, не так уж ново — экономистыназывают это „экстернализацией стоимости труда“.
На этом принципе построены всесупермаркеты. Улыбающегося продавца, знавшего ассортимент и приносившего вам товар,заменила тележка для покупок, которую вы сами катите перед собой…Благодаря совершенствованию техники стоимость междугородних телефонных переговоровснизилась и это создает условия для развития в будущем системы ремонта, при которомвладелец бытовой техники сможет, глядя на экран своего телевизора и слушая советымастера, сам починить свою технику.Еще 10 лет назад в Соединенных Штатах непрофессионалам продавалось только 30 %электроинструментов, остальные 70 % покупали плотники и другие ремесленники. Менее чемза 10 лет эти цифры поменялись местами: сегодня только 30 % инструментов покупаютPage 21/111профессионалы, а 70 % — потребители, которые все чаще следуют призыву „сделай сам“.Еще один вид реализации принципа идеальности — включение все большего числапотребителей в процесс проектирования изделий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
