Чтобы выяснить, как действуют на верхний слой земли изменение температуры, влажность и др., в земле бурят скважины — круглые отверстия определенного диаметра — и измеряют этот диаметр при различных условиях. Чтобы повысить точность измерения, был создан специальный прибор в виде параллелограмма (рис. 13.2) — шарнирный четырехгранник. Две вершины параллелограмма А1 и А2 упираются в стенки скважины, а между двумя другими — В1 и В2 — с помощью пружины натянута струна. В зависимости от натяжения струны ее частота колебаний — звук — меняется.

Это свойство и используется в приборе. Если диаметр скважины уменьшается, вершины А1 и А2 сближаются, а В1 и В2 расходятся, натягивая струну. Звук становится выше. И наоборот.

Как практически составлять вепольную формулу для решения задач такого типа, прекрасно описал Г.С. Альтшуллер на примере задачи об измерении с высокой точностью диаметра тончайшего провода. Задачу решали специалисты-изобретатели фантастического изобретательского бюро:

«На следующий день инженер из заводоуправления поехал в изобретательское бюро.

— Ясно, — сказали в бюро, выслушав инженера. — Задача простая. Пройдите в комнату 5, там сидит практикант, он вам поможет...

Практикант был совсем молоденьким. С сомнением поглядывая на практиканта, инженер изложил суть дела.

— Задачу мы решим легко, — сказал практикант. — Сначала запишем условия. Дано вещество, провод. Это вещество должно давать сигнал, сигнальное поле, несущее информацию о диаметре провода.

На листке бумаги он написал:

— Само по себе вещество такого поля не создает, — продолжал практикант. — Значит, надо приложить какое-то другое поле. Вот так:

— Это вепольная схема изобретения, сделанного у вас на заводе, — пояснил практикант. — Ударим струну В1 (приложим к ней механическое поле П1), и возникнут колебания (механическое поле П2). Чтобы повысить точность, надо, во-первых, перейти от механических полей к электромагнитным; во-вторых, надо достроить веполь, введя второе вещество. Получится такая схема:

Электрическое поле действует на провод, заставляя его взаимодействовать со вторым веществом. А второе вещество посылает сигнал — какое-то поле П2, несущее информацию о диаметре провода. Вы какой бы сигнал предпочли?

— Световой, — сказал инженер. — Он удобнее.

— Значит, будем считать, что П2 — это оптическое поле. Итак, электромагнитное поле действует на провод, провод действует на какое-то вещество В2, а это вещество дает световой сигнал о диаметре провода. Задача решена: нужно только вспомнить физику девятого класса. Вот, взгляните...

Он протянул инженеру раскрытый учебник.

— Пожалуй, вы правы, — задумчиво произнес инженер, прочитав страничку. — Отличное решение! Странно, что мы сами не догадались!..

Нужно измерить диаметр микропровода. На тонких проводах легко возникает коронный разряд. Он зависит от диаметра провода. Как раз то, что нужно для решения задачи! По яркости и форме короны можно очень точно не только определить диаметр провода, но и проверить форму сечения: если провод овальный (а это плохо), корона тоже принимает овальную форму...»55

Описанные выше две задачи имеют одно общее свойство: это задачи на измерение. (Не забыли ли вы, кстати, что измерить — это значит сравнить с эталоном?) Иными словами, нам необходима информация об одном из параметров объекта. И получить ее прямым путем мы не можем — в этом особенность возникшей ситуации, причина появления задачи. Для ее решения приходится необходимую информацию преобразовать в другую форму, более удобную и доступную: поле на входе системы через промежуточное вещество создает поле на выходе.

Теперь, вероятно, задача об измерении диаметра скважины запишется легко: механическое поле Пмех1 от возникающих в грунте процессов действует на поверхность скважины В1 и через рычаги четырехзвенника — параллелограмма В2 меняет механическое поле Пмех2, натягивающее струну В3, в результате меняется акустическое поле Пак.

В реальных записях промежуточные элементы (В2, Пмех2 и В3) обычно для краткости опускаются и пишут только «поле на входе — преобразователь — поле на выходе». Вот так:

Согласитесь, что слышать таким образом «голос земли» хотя и интересно, но в некотором роде сложно: нужен как минимум микрофон внутри прибора и динамик или еще один преобразователь — теперь уже электрического сигнала, возникшего в микрофоне, — в другой, видимый. Например, отклонение стрелки прибора. А нельзя ли упростить сам принцип действия прибора? Сразу получать электрический сигнал? Или его изменения?.. Есть несколько вариантов, среди них могут оказаться и незапатентованные... Как искать? А очень просто: как в изобретательском бюро.

На входе — поле механическое. Какое вы хотите на выходе? Электрическое? Пожалуйста. Покопайтесь в физике и поищите механоэлектрические эффекты — как изменяется способность материала проводить электрический ток под действием механической нагрузки? Правильно. Как минимум, изменяется удельное сопротивление. Незначительно? Трудно уловить? Возможно. Тогда ищите другие свойства проводников, которые меняются от механического воздействия, например механомагнитные... Или другие материалы... Вы же хотите стать изобретателями! Так становитесь! Изобретайте!

То, что нужный физический эффект получается от «сложения» поля входа с полем выхода, вам уже ясно. Остается его найти и использовать.

Если вы внимательно поработали с этой главой (если нет — просмотрите еще раз), то обратите внимание на одно принципиальное отличие в типах самих задач.

Чтобы заставить флаг гасконцев трепетать на сцене, мы синтезировали новую техническую систему, имея на руках всего один элемент веполя — сам флаг — В1. Рождение новой системы происходило как процесс достройки веполя до полного — из двух веществ и поля.

Задачу о качающемся крюке мы использовали дважды: сначала разрушили вредную связь (действие механического поля на сам крюк, из-за чего он и качался), а потом развили систему, достраивая новые элементы-счетчики.

Увеличение прочности древесно-стружечной плиты тоже можно рассматривать как развитие системы, так как это повысило ее качество.

Очень часто задачи на развитие решают как задачи на синтез системы. Для этого соответствующий элемент извлекают из системы, рассматривают его отдельно как «больной орган» и достраивают до полного веполя:

где В2 — стружка, В3 — магнитные частицы, Пм — магнитное поле.

И последние задачи — это задачи на измерение, на получение информации о состоянии или параметрах объекта. Здесь роль носителя информации играет поле: оно должно измерить, обнаружить, проконтролировать и вынести из системы интересующую нас информацию, воздействуя либо на органы чувств человека (оптическое, звуковое, запаховое и др.), либо на специальные измерительные приборы (электрическое, тепловое, магнитное и др.).

Но после того как мы все так тщательно разобрали, хочется вам посоветовать: не решайте задачи на измерение! Весь опыт ТРИЗовского изобретательства настойчиво советует: если есть такая возможность, переводите задачи на измерение в задачи на обнаружение.

Для примера — конкретная проблема. В январе 2004 г. электронная почта принесла такой «крик души»:

Здравствуйте, Марк Иосифович!

Нашел Ваш e-mail в Интернете и пишу в надежде, что сможете мне помочь. Имеется реальная техническая задача, которую уже пытались решить в НПП «АПАТЭК»: http://www.apatech.ru. К сожалению, без особого успеха…

ДАНО:

При качении по рельсам колеса железнодорожных вагонов создают мелкую стружку. Эта стружка иногда сбивается в кучу и под воздействием магнитного поля образует небольшие «мостики» между рельсами на их стыках. Все бы ничего, но эти «мостики» замыкают электрическую цепь (проводниками которой являются рельсы), в то время как это должны делать прокатывающиеся по стыку колеса вагонов. Что приводит к некорректной работе сигнальных и других систем (семафоров, шлагбаумов и т.п.).

ТРЕБУЕТСЯ:

Не дать стружке «скучиваться» и замыкать цепь. И это надо «победить»!

Прошу откликнуться, если Вы и/или Ваши коллеги готовы взяться за решение задачи для обсуждения условий сотрудничества.

Спасибо!

Best regards,

Egor Ushakov,

Director

<[email protected]> (AB Stikloplastika)

Этот пример — классический образец того, с чем приходится сталкиваться тризовцу-консультанту. Классический по нескольким пунктам, так как грамотный тризовец решит ее раньше, чем дочитает условие до конца. А лучше вообще не читать того, что, по мнению постановщика задачи, «требуется»…

Прежде всего — проблема загнана в тупик требованием победить скучивание стружки под действием магнитного поля. Других вариантов решить проблему ни сами постановщики задачи, ни их коллеги из НПП «АПАТЭК» (которые, скорее всего, пошли у них на поводу), не видят. Того же они требуют от консультанта: «Уберите стружку!» или «Не позволяйте ей замыкать цепь!»

Но ведь фактически им нужна техническая система, которая обеспечивала бы замыкание электрической цепи, состоящей из рельсов, ТОЛЬКО колесами вагонов. И тогда идеальный конечный результат системы можно сформулировать так: получать надежный сигнал при замыкании стыков рельсов колесами даже при наличии стружки между стыками. При такой постановке задачи нужно четко различать сигнал, который возникает, когда по стыкам перекатываются вагоны и замыкают эти стыки, от сигнала, который идет по рельсам при наличии стружки. Иными словами, надо обнаруживать момент замыкания стыков самими колесами, а не измерять разницу в сигналах через стружку и через колеса. Примем сигнал через стружку — за фоновый, существующий постоянно. Тогда колеса, замыкая стыки, создают параллельную цепь, сопротивление которой значительно меньше цепи через стружку. В результате появится сигнальный импульс, который в несколько раз выше фонового, и выделить его — элементарная электротехническая задача: существует масса приборов, реагирующих именно на скачки, «броски» тока.

Вот и все решение проблемы, над которой долго бились… Чтобы его получить, нужно отойти от навязываемого условия и подняться на уровень выше.

А методически — использовать указанную чуть выше рекомендацию: заменяйте задачи на измерение задачами на обнаружение.

И последний аспект «классического образца»: после того как решение проблемы было предложено, г-н Egor Ushakov, Director, о сотрудничестве не упоминал и вообще замолчал…

Поэтому вернемся к нашей теме.

В задаче об измерении диаметра скважины такой перевод-переход, наверное, невозможен, это зависит от задачедателей. А вот при измерении диаметра сверхтонкого провода — запросто! Ведь наша (точнее, того инженера) цель — не увидеть, что диаметр провода отклонился от необходимого, а добиваться именно отсутствия такого отклонения! Но тогда придется изменить информацию о сигнале на выходе: не оптическое поле (световой сигнал), а, например, акустическое — звуковой сигнал. И, как только звук изменится, тут же сработает датчик и даст сигнал по цепи обратной связи устранить отклонение. Датчик не измеряет — он только обнаруживает отклонение и дает сигнал к его устранению.

И еще один вывод вы уже, наверное, сделали: все виды преобразований технических систем с помощью веполей происходят по типовым правилам и предлагают типовые приемы использования физических эффектов. А там, где все происходит по правилам, — возникают СТАНДАРТЫ.

Возможность изобретать по стандартам могла бы показаться дикой в начале книги, но, думаю, сейчас такая мысль дикой уже не кажется.

Первая система стандартов была составлена в 1979 г., состояла из трех классов и включала 29 стандартов. Систематизация велась с позиций вепольного анализа. В последующие годы по мере интенсивного изучения законов развития технических систем появлялись новые стандарты, корректировалась их структура. В настоящее время есть 76 стандартов, которые разделены на 5 классов56:

Класс 1. Построение и разрушение вепольных систем.

Класс 2. Развитие вепольных систем.

Класс 3. Переход к надсистеме и на микроуровень.

Класс 4. Обнаружение и измерение систем.

Класс 5. Применение стандартов.

Название каждого класса говорит само за себя. Конечно, 76 — это многовато. Но в них сконцентрирован колоссальный по объему материал. И не просто собран — проанализированы и систематизированы десятки тысяч описаний изобретений.

Кроме того, работа над ТРИЗ продолжается. Возможно, количество стандартов изменится в ту или иную сторону. Однако то, что выглядит громоздким для человека, — сущий пустяк для вычислительной машины. Для нее как раз наоборот — чем четче и подробнее изложен материал, тем проще, перебрав базу данных, предложить решателю задачи аналогичные варианты ответа.