И тут появился изобретатель

Взять хотя бы задачу о роликовом конвейере. В поисках решения нам пришлось мысленно раздробить ролики, измельчить их до атомов. Измельчение частиц — одна из главных тенденций в развитии рабочих органов машин. Чем меньше частицы, тем легче ими управлять и тем больше открывается возможностей перед машиной. Вспомните машины на воздушной подушке: колеса были «измельчены», заменены молекулами газа, и машина приобрела способность двигаться по бездорожью, по воде.

А что если вместо эмпатий использовать… маленьких человечков? Прием очень прост: надо представить себе, что объект (машина, прибор и т. д.) — это скопление множества маленьких-маленьких человечков. Отчасти это похоже на эмпатию: можно взглянуть на задачу «изнутри», глазами одного из маленьких человечков. Но это «эмпатия без эмпатии» — нет присущих эмпатии недостатков. Идеи деления, дробления, измельчения легко воспринимаются: толпу маленьких человечков можно разделить, перестроить.

Однажды в порядке эксперимента группу инженеров попросили применить эмпатию к задаче о ледоколе. Инженеры охотно предлагали разные идеи о том, как ломать лед, но не высказали ни одной идеи о том, как ломать сам ледокол… Тогда ту же задачу дали другой группе и предложили использовать ММЧ — «моделирование маленькими человечками». У нескольких инженеров сразу появилась одна и та же идея: пусть толпа человечков (то есть корпус корабля) расступится и с двух сторон обойдет препятствие (лед).

Смелую идею никто всерьез не принял. «Это мы предлагаем, так сказать, в порядке бреда», — извиняющимся тоном сказал один из инженеров.

ММЧ требует сильного воображения. Надо представить себе, что объект состоит из коллектива маленьких человечков. Не молекул или атомов, а живых и мыслящих существ. Что они чувствуют? Как действуют? Как должны действовать? Как должен действовать коллектив?.. Очень удобная модель для размышлений! Если, конечно, есть навыки работы с такой моделью.

Задача 39. Капризная качалка

Дозатор жидкости сделан в виде качалки (рис. 1). В левой части дозатора емкость для жидкости. Когда емкость наполнена, дозатор наклоняется влево и жидкость выливается. При этом левая часть становится легче, дозатор возвращается в исходное положение. К сожалению, дозатор работает неточно: выливается не вся жидкость. Как только часть жидкости выльется, облегченная емкость уходит вверх — получается «недолив». Сделать емкость побольше и смириться с тем, что в ней остается часть жидкости? Но качалка капризна: «недолив» зависит от многих причин (вязкость жидкости, трение в опорах дозатора и т. д.). Нужно устранить «недолив» как-то иначе.

Используем метод моделирования маленькими человечками. На качелях девочки (жидкость) и мальчики (противовес в правой части дозатора). Вот принят «груз» (рис. 2), и левая часть качелей пошла вниз (рис. 3). Но как только спрыгнули одна-две девочки, левая часть качелей уходит вверх (рис. 4). Как сделать, чтобы все девочки успевали спокойно сойти с качелей? Ответ очевиден: пока девочки будут сходить, мальчики должны подвинуться к центру качелей (рис. 5), а потом вернуться в исходное положение (рис. 6).

Теперь перейдем от модели к реальной конструкции. Грузик в правой части дозатора должен легко перемещаться туда-сюда. Ясно, что лучше всего сделать грузик в виде шарика (рис. 7).

Задача решена. Мы вышли на ответ, используя метод ММЧ. Но нетрудно заметить, что при этом выявлено и устранено физическое противоречие («Момент силы, действующий на правую часть дозатора, должен быть малым, чтобы вся жидкость сливалась, и момент силы должен быть большим, чтобы емкость доверху наполнялась жидкостью»). Можно отметить и другое: дозатор, не имевший подвижных частей, теперь стал «динамичным», то есть техническая система вступила в третий этап развития. Следовательно, все идет как надо, решение найдено хорошее.

Задача 40. Вопреки физике?

Если вращать сосуд с жидкостью, центробежная сила заставит жидкость давить на стенки сосуда. Этим иногда пользуются в технике для обработки изделий давлением. Предположим теперь, что изделие расположили не у стенок, а в центре сосуда (рис. 8). Как заставить жидкость во вращающемся сосуде — вопреки законам физики! — давить не на стенки, а на изделие?

Применим метод ММЧ. Физическое противоречие: по условиям задачи «человечки-жидкость» должны давить на изделие (рис. 9), а по законам физики они обязаны давить в противоположную сторону (рис. 10). Будем действовать по обычной нашей логике: совместим несовместимое. Пусть одновременно происходят два противоположных действия (рис. 11). К сожалению, человечки давят только на стенки; давления на изделие нет. Значит, давление на стенки надо «перевернуть» (рис. 12). Но как это сделать? Если мы столкнем одну шеренгу человечков с другой, давление просто нейтрализуется (рис. 13). Как при соревнованиях по перетягиванию каната, когда силы команд равны… Впрочем, ничто не мешает нам поставить в нижнюю шеренгу более сильных (более массивных) человечков (рис. 14). Вот и ответ! Пусть в сосуде будут две разные жидкости, например ртуть и масло (рис. 15). При вращении сосуда давление ртути пересилит давление масла и заставит масло давить на изделие. Красивое решение казалось бы совершенно нерешимой задачи…

Попробуйте теперь самостоятельно применить метод ММЧ для решения задачи 38 о разделителе для нефтепровода. Представьте себе разделитель: группа «синих» человечков делит поток «красных» человечков на две части. Как должны действовать «синие» при движении по трубопроводу? Какой должна быть группа «синих», чтобы свободно проходить через насосы? И как надо вести себя «синим», когда транспортировка окончена и «синие» вместе с «красными» оказались в одном резервуаре?

Идеальная машина — когда машины нет…

Массивные, жесткие, неменяющиеся технические системы вытесняются системами легкими, воздушными, даже эфемерными, построенными из мелких частиц, молекул, атомов, ионов, электронов, управляемых полями. У идеальной машины вообще не должно быть веса, объема. Идеал — когда действие осуществлено, а машины нет. Поэтому определение ИКР, то есть идеального конечного результата, — это прием, основанный на использовании одной из главных закономерностей развития технических систем. И вместе с тем это — психологический прием: ориентируясь на ИКР, человек перестает думать о старой, привычной форме машины. Переход к ИКР — очень сильный прием, и существует множество правил, позволяющих точно сформулировать ИКР. Не будем вдаваться в тонкости. Важно главное: надо требовать, чтобы все происходило само собой, словно в сказке.

Задача 41. Как в сказке

В совхозе обсуждали проект новых парников.

— Вообще-то неплохо, — сказал директор, — но механизации нет. Смотрите, вот крыша парника: легкая металлическая рама со стеклом или пленкой, закрепленная с одной стороны. Если температура внутри выше 20°, надо приподнять раму, а если ниже — опустить. За день температура в парнике может измениться десятки раз. Что ж, все время вручную открывать и закрывать раму?

— Почему вручную? — сказал механик. — Можно поставить приборы — температурные реле. Изменится температура — они включат электромоторы. К моторам пристроим шестерни, рычаги, тросы, чтобы поднимать и опускать раму.

— Не пойдет, — решительно возразил бухгалтер. — У нас сотни парников, и на каждом вы установите машину. Слишком сложно и дорого.

— Возникает техническое противоречие, — подытожил директор. — Выиграем в механизации, проиграем в усложнении и удорожании парников.