Микростандарты мышления
Инструменты ТРИЗ в эпоху искусственного интеллекта
Лев Хатевич Певзнер

Не надо изобретать, в этом мире все уже изобретено!

© Лев Хатевич Певзнер, 2026

ISBN 978-5-0069-2442-0

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

От автора

Генрих Саулович Альтшуллер говорил, что все тризовцы проходят один и тот же путь. Сначала они изучают то, что уже сделано, потом начинают преподавать ТРИЗ, а затем обязательно начинают самостоятельные исследования в ТРИЗ. Зачем? Да все очень просто. ТРИЗ наука молодая, и в ней очень много «белых пятен». Как только ты начинаешь преподавать, ты сталкиваешься с тем, что то одно, то другое, то третье не изучено и не описано. И тогда сразу возникает потребность проводить собственные исследования. Так начал исследования и я. Собственно говоря, исследования начались с нового приема, который появился у меня на кухне в Екатеринбурге. В гостях у меня сидел мастер ТРИЗ Леня Каплан, который прилетел в командировку, а моя семья куда-то уехала. Мы сидели на кухне и травили интересные истории. И тут Леня рассказал интересную историю о сборке плунжерной пары танкового двигателя, которую придумали советские конструкторы для танка Т-34. Я тут же привел несколько примеров задач-аналогов. Так появился новый прием, который не вписывался в общую систему 40 приемов. Но самое интересное – стало понятно, что появилась возможность рекомендовать для узко определенного противоречия конкретные и инструментальные рекомендации ответов. Но как назвать новый инструмент? Название придумал Борис Злотин. Когда я рассказал ему идею нового инструмента, он сказал: «На стандарт не тянет – наверное, МИКРОСТАНДАРТ». Так и появилось название нового инструмента. И первым микростандартом стал «Селективный выбор». Несколько позднее я предложил концепцию использования системы микростандартов для создания софтвера для решения задач /1/. В то время реализация этой концепции опережала время (как выяснилось почти на 40 лет!), но сейчас, с появлением ИИ это стало возможным.

Благодарности

Я признателен своему гуру – Г. С. Альтшуллеру за многолетнее сотрудничество, дружбу, переписку и поддержку в трудное время. Его живой пример преданности своему Делу не раз поддерживал меня, и не давал отступать.

Я благодарен моему другу и учителю Борису Злотину, помогавшему мне последние 30 лет в моей работе и его верной спутнице Алле Зусман.

Немалый вклад в мое становление как тризовца внесли В. Петров, В. Герасимов, В. Митрофанов, С. Литвин, Ю. Ступникер, И. Викентьев, В. Просяник, В. Ладошкин, Л. Кожевникова и многие другие тризовцы.

Отдельная благодарность Л. Каплану, благодаря помощи которого был создан такой инструмент как микростандарты.

Введение. Что такое микростандарты

Говорят, что все актеры играют штампами, и хороший актёр отличается от плохого тем, что у плохого актера 4 штампа, а у хорошего – 400.

Штамп в профессии – это аналогия, которую использует человек, чтобы не решать проблему с нуля, а воспользоваться своим старым опытом и использовать его в новой ситуации. Так и в изобретательстве – чем больше различных стандартных ситуаций знает человек, тем быстрее он может найти решение по аналогии одной из ситуаций из своего опыта.

Например, перед моим коллегой в Уральском НИИ черных металлов стояла задача: необходимо смешать порошок поливинилового спирта и воду. Обычное перемешивание ничего не дает, поскольку эти две субстанции не смешиваются, и он несколько лет бился над этой проблемой.

Когда он обратился ко мне, я сказал:

– Так примени ультразвук!

Мы зашли в соседнюю лабораторию, где была такая установка, и через 15 минут получили гомогенную суспензию, чего он добивался несколько лет.

Я гений?

Совсем нет, просто я знал решение другой задачи, где смешивали две несмешиваемые жидкости – воду и керосин, и другой задачи, где смешивали порошок и жидкость. У меня была близкая аналогия, и оставалось только проверить, что она сработает.

Новый инструмент, который я предложил в конце 1980-х годов – микростандарты – модели задач-аналогов, позволяет сразу рекомендовать возможное решение, минуя длительный анализ.

Казалось бы, все просто – давайте соберем большой фонд задач-аналогов и будет нам счастье. Эти попытки осуществлялись в 1970-1980-х годах, когда Г. С. Альтшуллер и другие тризовцы рассылали друг другу списки задач-аналогов. Они упоминаются в ранних версиях АРИЗ, но широкого распространения этот инструмент не получил. Проблема в том, что задача-аналог охватывает очень узкий круг задач. И было совершенно непонятно, как из огромного множества аналогов найти нужный.

В чем сила и слабость системы микростандартов (МКС).

Человек мыслит аналогиями.

Но аналогии можно искать по-разному: опираясь на очень общие модели, охватывающие большие группы задач (например, на принципы или законы развития технических систем), либо на максимально близкие совпадения – как в случае задач-аналогов.

В первом случае аналогия применима к широкому классу задач, но её трудно заметить и ещё труднее использовать в конкретной ситуации – далеко не каждый сможет найти подходящее решение. Во втором случае – круг решаемых задач сильно ограничен, но зато аналогия настолько четко указывает путь к решению, что пройти мимо практически невозможно. В таких ситуациях с задачей справится даже средний инженер.

Однако у «второго пути» долгое время существовала серьёзная проблема. Чтобы уверенно решать большинство изобретательских задач, необходимо иметь доступ к большому массиву микростандартов. Возникал вопрос: как среди них быстро находить нужный микростандарт, который даст близкую и полезную аналогию?

Именно поэтому, до появления ИИ использование микростандартов было крайне ограничено из-за сложности поиска нужного микростандарта, который даст близкую аналогию к решаемой проблеме. В самом деле, ведь таких моделей тысячи, а может десятки тысяч. И непонятно как искать.

ИИ, если выражаться образно, позволяет перейти от «ручного» поиска аналога к «промышленному перебору вариантов», подобно тому, как в свое время был выполнен переход от ручной промывки золота, когда старатель идет по золотой жиле, к использованию драги, которая просто обрабатывает весь массив.

В настоящее время ИИ может искать решения через аналоги среди миллионов статей в Интернете, как относящихся к теме, так и далеких от нее. Это и хорошо, и плохо. Хорошо – потому что поиск охватывает огромные массивы информации. Плохо – потому что много мусора приносит, да еще «фантазирует», придумывая несуществующие аналогии.

Итак, ИИ может искать задачи-аналоги просто в Интернете, но опыт показывает, что ИИ дает очень большой разброс в предложениях, зато эффективность поиска многократно вырастает, если он целенаправленно будет искать аналоги в базе микростандартов, которую могут создать тризовцы. Ведь в нее войдут наиболее эффективные решения с наиболее сильными примерами!

Сильной стороной такого подхода является то, что эта база – открытое множество, которое может постоянно пополняться, и неограниченно расширяться. И с каждым пополнением база будет укрепляться и становиться сильнее. А для ИИ перебрать несколько тысяч, или несколько десятков тысяч микростандартов не представляет никакой сложности.

Работа началась с формулирования микростандартов в технике, но очень скоро выяснилось, что такой подход может быть эффективен не только для решения технических задач, но и для решения бизнес-проблем, разрешения конфликтных и психологических ситуаций. Ведь аналогиями человек пользуется во всех сферах. А значит появилась возможность создания целого веера технологий на базе микростандартов, основанных на использовании ИИ.

В этой книге Вам предлагается возможность познакомиться с несколькими группами наиболее интересных микростандартов – моделей задач-аналогов, работающими в разных областях человеческих знаний. А в конце книги я расскажу о своих представлениях, как можно создавать такие базы знаний и об инструменты для их получения.

Глава 1. МИКРОСТАНДАРТЫ В ТЕХНИКЕ

В этой главе мы познакомимся с новым инструментом и рассмотрим его на примере 17 микростандартов, которые мне показались наиболее интересными и которые могут быть полезны Вам для решения задач уже сейчас.

1.1. Селективный выбор

Во время Второй Мировой войны советским конструкторам удалось осуществить то, что не смогли сделать немецкие конструкторы. Они сделали компактный дизельный двигатель для танков. Основной проблемой при создании такого двигателя была необходимость изготавливать плунжерную пару для двигателя с высокой точностью. Такого оборудования в 1940-х годах не было ни у немцев, ни у русских. Так как же решили проблему советские инженеры?

Рис. 1. Плунжерная пара

Это был один из самых больших технических секретов, который охранялся как военная тайна. Советские инженеры, как и немецкие, не могли добиться требуемой точности изготовления деталей плунжерной пары на станках того времени. Они нашли обходной путь – из большого числа деталей рабочие подбирали пару так, что зазор в паре был достаточно маленьким, и обеспечивал эффективную работу двигателя.

МКС. Если есть противоречие между требованиями высокой точности изготовления деталей (что важно для сборки или использования изделия) и невозможностью обеспечить эту точность на имеющемся оборудовании, то при массовом производстве это противоречие может быть разрешено в надсистеме. Изготовленные, хоть и с недостаточной точностью, детали рассортировываются по группам отклонения от номинального размера, а в дальнейшем, при сборке или использовании эта точность достигается подбором элементов из нужных групп.

Пример 1

В 1970-1980-х годах, при сборке радиоприборов, в частности каскадов выходных усилителей мощности, высокое качество прибора обеспечивали подбором транзисторов, которые рассортированы по группам, в соответствии со своими параметрами.

Пример 2

Во время Второй Мировой войны в СССР изготавливать артиллерийские снаряды точно по весу не удавалось, а вес существенно влиял на точность стрельбы. Поэтому снаряды маркировались по группам черточками, а при ведении точных стрельб выбирались снаряды из одной группы.

Пример 3

При изготовлении роликоподшипников на Государственном подшипниковом заводе №6 (Екатеринбург, Россия) требовалось обеспечить точность зазора 2 микрона между кольцами и роликами. Но оборудование не обеспечивало такую точность изготовления, как колец, так и роликов. На практике ее и не достигали. Просто кольца и ролики рассортировывали по группам отклонения от номинала, что и обеспечивало требование к точности при сборке сопряженной пары¹.

Пример 4

Чтобы обеспечить высокую точность балансировки турбины, лопатки, устанавливаемые на противоположных сторонах ротора, подбирают парами.

Рис. 2. Газовая турбина

Пример 5.

Обувь в магазинах расставлена по размерам, но каждый подбирает в рамках размера ту пару, которая лучше подходит к его ноге.

Пример 6.

Жесткость пружин для амортизаторов на автомобилях при изготовлении получается существенно различающейся. Чтобы избежать перекоса, пружины рассортировывают на две группы и маркируют, а при сборке берут пружины из одной группы и устанавливают на противоположных сторонах.

Пример 7

При рафинировании, заготовку – медный анод – отливают из черной меди с точностью по толщине ± 4 мм. Из-за этого в ванну, куда устанавливают сразу по 24 анода, попадают аноды разной толщины. В конце процесса электролиза оказывается, что часть анодов уже полностью растворена, а другая остается достаточно массивной. Все остатки анодов одновременно отправляются в переплав, что вызывает дополнительные затраты на переплавку. Задача повышения точности разливки крайне сложна, но есть простой выход – рассортировать аноды по толщинам и помещать в ванну аноды одной толщины².

Рис. 3. Разливка анодов. Медные аноды на складе

1.2. Работать цугом

Если при сварке толстых листов металла дать мощный электрический ток (источник питания позволяет), то в зоне контакта с дугой свариваемый металл будет кипеть и испаряться. Разумеется, это не устраивает. Вот и приходится формировать шов за несколько проходов, последовательно накладывая несколько слоев металла ряд за рядом. В результате резко снижается производительность. Где же выход?

Предлагается осуществить сварку несколькими электродами, расположенными один за другим. Каждый электрод подводит строго дозированное (допустимое) количество энергии, но теперь за один проход инструмента накладывается сразу несколько швов. Противоречие разрешено – металл не испаряется и производительность высокая.

МКС. Если мощность системы позволяет за один раз обеспечить выполнение всего процесса, однако по технологическим условиям (чтобы не повредить изделие) рабочий орган может обеспечить лишь частичное, ограниченное действие, используя лишь небольшую часть мощности, то решение состоит в том, что рабочие органы, выполняющие технологический процесс, устанавливаются на единой раме с небольшим интервалом. Тогда они работают «цугом», то есть одновременно все, но каждый – в своей оперативной зоне. При этом оперативные зоны находятся близко друг от друга, и работа в них идет одновременно.

Замечание. Вместо одной большой оперативной зоны, создается несколько небольших оперативных зон с последовательным для каждой зоны, но одновременным для всей системы действием.

Пример 1

Крестьянская лошадка могла тащить только один небольшой плуг с одним лемехом, который переворачивал пласт земли нужного размера. То есть происходила вспашка на заданную глубину. Современный трактор может перевернуть огромный пласт, да так, что не только плодородный слой перевернет, но и глину выворотит. В результате – не вспашка, а порча земли. Если же установить обычный лошадиный плуг, то тогда вспашка будет правильной, но трактор будет использовать малую часть своей мощности, и мы потеряем производительность. Решение, как известно простое – трактор тащит раму, на которой установлено много рабочих элементов, каждый из которых обеспечивает заданное дозированное действие в оперативной зоне. Причем установлены они не параллельно, а с небольшим сдвигом друг относительно друга – «цугом». Этим обеспечивается то, что каждый плуг не влияет на работу соседних.

Рис. 4. Лошадь тянет один плуг, на тракторе установлено на раме несколько плугов со сдвигом

Пример 2

На Нижнетагильском металлургическом комбинате нам встретилась следующая задача: после наплавки рабочей поверхности прокатного валка, ее обрабатывают на токарном станке резцом. Необходимо срезать слой около 5 мм. Мощность станка достаточно велика, чтобы срезать такой слой за один проход. Однако после наплавки поверхностный слой металла настолько твердый, что если попытаться срезать весь необходимый слой металла за один раз, то резец будет быстро нагреваться и выходить из строя. Вот и приходится осуществлять обработку за несколько проходов, срезая каждый раз по 1—2 мм. Естественно, производительность падает. Как быть?

Как легко убедиться, налицо стандартное противоречие, поэтому и решение было предложено стандартное – на суппорт установить несколько резцов, работающих «цугом». Именно такое решение и принял задачедатель.

1.3. Высокий старт

В 1941 году, после множества неудачных попыток захватить хорошо вооруженный остров Осмуссаар на пути к Ленинграду, фашисты решили высадить десант на соседний остров Вормси. 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 Цельсия. Увеличив начальную температуру пороха, советские воины повысили уровень энергии сгорания. Дальнобойность орудий увеличилась. Большинство из десантных кораблей врага было потоплено, попытка захвата острова провалилась /2/.

МКС. Если энергии исходного процесса недостаточно, чтобы достичь необходимых результатов, то необходимо повысить стартовые параметры системы так, чтобы обеспечить выполнение задачи, в частности:

– если процесс связан с выделением тепла и его недостаточно для получения результата, надо предварительно нагреть вещества, участвующие в процессе;

– если не хватает кинетической энергии для получения требуемой скорости – необходимо создать исходные начальные условия для ее получения (повышенная потенциальная энергия, дополнительная кинетическая энергия и т. д).

Пример 1

Энергии сгорания газа недостаточно, чтобы нагреть металл в мартеновской печи до требуемой температуры, поэтому часть газа сжигают заранее, и за счет его тепла подогревают воздух и газ, которые затем сжигаются в печи, обеспечивая более высокую температуру, что дает нужный энергетический режим.

Пример 2

Идея создания космодрома на море связана с тем, чтобы максимально использовать скорость вращения Земли. Чем ближе располагается космодром к экватору, тем в большей степени скорость вращения Земли помогает ракете-носителю вывести корабль на орбиту. Именно поэтому, космодром США располагается на юге Флориды, в самой южной точке континентальных США.

Создание морской платформы для запуска космических аппаратов прямо с экватора позволяет при старте на восток получить дополнительную начальную скорость – около 465 м/с. Это существенно увеличивает массу полезной нагрузки по сравнению с запуском, например, с российского космодрома Байконур.

Рис. 5. Морской старт

Пример 3

Во время Второй Мировой войны большинство самолетов имели приблизительно равные скоростные характеристики. Но во время воздушного боя именно скорость позволяла так маневрировать, чтобы обеспечить эффективную атаку врага. Советский воздушный ас Александр Иванович Покрышкин разработал свою знаменитую формулу успеха в воздушном бою – «высота, скорость, маневр, атака!

Он старался набрать высоту, потом пикированием, набирал скорость за счет потенциальной энергии, и после маневра атаковал врага.

Рис. 6. Формула А. И. Покрышкина «Высота, скорость, маневр, атака»

Пример 4

Компания Virgin Orbit использует коммерческие самолеты Боинг 747—400 в качестве «корабля-матки» для запуска малых искусственных спутников. Самолёт получил название Cosmic Girl. Этот самолет используется в качестве воздушной платформы для отправки небольших полезных нагрузок на орбиту с помощью ракет LauncherOne.

Ракеты LauncherOne крепятся под левым крылом самолета и, когда он достигает достаточной высоты, ракеты отделяются, запускают двигатель и уходят в космос.

Рис. 7. Боинг 747—400 в качестве корабля-матки для запуска малых спутников

Предложенная схема запуска спутников позволит компании направить на орбиту 200 килограмм полезной нагрузки при стоимости менее $10 миллионов.

1.4. Сигнал – отсутствие сигнала

Огюст Пиккар построил батискаф – аппарат для погружения на большие глубины. Но как поднять батискаф, если авария произошла на большой глубине и управление потеряно? Для обеспечения безопасности была разработана специальная система аварийного всплытия. Аварийный балласт подвешивается на раскрывающихся замках. Замки удерживаются в закрытом состоянии электромагнитами, и для сброса балласта было достаточно отключить электрический ток. Аналогичное крепление использовалось и для аккумуляторных батарей и гайдропа.

Гайдроп предназначен для уменьшения скорости спуска (вплоть до полной остановки) непосредственно у морского дна. Суть аварийной системы состоит в том, что если произошла авария, то через некоторое время аккумуляторы разряжаются, и автоматически происходит сброс балласта, аккумуляторов и гайдропа. После этого батискаф начинает подниматься на поверхность.

Рис. 8. Батискаф «Триест»

МКС. Если по каким-то причинам трудно получить сигнал об аварийной ситуации, то рекомендуется применить инверсию – то есть создать ситуацию, когда сигнал о нормальной работе будет получаться регулярно, а его отсутствие будет сигналом нештатной ситуации.

Пример 1

При водолазных работах в старое время, когда не было звуковой связи, необходимо было для обеспечения безопасности в аварийной ситуации вовремя поднять водолаза. Но как он может дать сигнал, если он под водой потерял сознание? Чтобы вовремя принять меры, была разработана система – каждые 5 минут водолаз дергал за сигнальный шнур. Один рывок означал, что все в порядке. Если сигнал вовремя не поступал, водолаза поднимали на поверхность.

Рис. 9. Водолаз

Пример 2

Об очень многих вещах можно догадаться не по наличию, а по его отсутствию информации. В 1942 году будущий академик Георгий Флеров написал Сталину, что из американских научных журналов исчезли статьи по атомной физике. Он сделал вывод, что США подошли очень близко к созданию атомной бомбы.

Рис. 10. Ядерный взрыв над Хиросимой в Японии

Пример-шутка

Один человек пил в гостях превосходное вино, но избегал хвалить его. Тогда хозяин дома велел подать ему другое вино, гораздо хуже сортом. Тут молчальник сказал:

– Хорошее вино!

– Хозяин возмутился:

– Но это же пойло за десять су, тогда как то, что вы пили раньше, – истинный нектар!

Гость ответил:

– Знаю. Поэтому я о нем ничего не сказал: оно в похвалах не нуждается.

1.5. Разделение базовой и пиковой нагрузки

Производство компании «Группы Техмаш» получало электроэнергию от городской электросети. Когда соседнее предприятие установило у себя мини-ТЭС и начало само обеспечивать себя дешевой энергией, такая идея возникла и у нас³. Газ на предприятие был уже подведён, оставалось лишь закупить и смонтировать оборудование. Таким образом, образовались две конкурирующие системы обеспечения производства электричеством и теплом. Я приступил к проверке расчётов.

При выборе мощности мини-ТЭС важно понимать, что её использование экономически оправдано только при работе в максимальном режиме – как для электрогенератора, так и для котла-утилизатора тепла. В противном случае установка оказывается неэффективной. Как правило, летом тепловая энергия почти не нужна, а потребление электроэнергии существенно колеблется в течение суток. Поэтому при выборе мощности мини-ТЭС берут минимальное гарантированное потребление электроэнергии (например, ночное освещение или минимальная мощность круглосуточного производственного цикла).

Что касается утилизации тепла – ориентируются на ту часть технологического процесса, где тепло используется постоянно. После выбора мощности мини-ТЭС её параметры подбирают так, чтобы установка всегда работала с максимальной загрузкой, а недостающие мощности по энергии и теплу, в случае необходимости, брались из городской энергосистемы и теплоцентрали.

МКС. Если среди двух конкурирующих систем:

– одна имеет узкий диапазон максимальной эффективности (наибольший КПД), но резко теряет её при выходе за этот диапазон;

– а вторая обладает способностью быстро адаптироваться к переменным условиям надсистемы, хотя и менее эффективна,

то их объединение следует строить так, чтобы первая система работала в своём оптимальном режиме, обеспечивая гарантированную производительность, а вторая подключалась при необходимости, покрывая пиковые потребления.

Пример 1

На предприятии⁴ есть, как собственная котельная, так и возможность добирать тепло из центральной системы отопления города. Почему бы не построить еще одну котельную, и не обеспечить себя «дешевым» теплом полностью, тем более что газ уже проведен? Давайте посчитаем! Котельная, которая работает 6—7 месяцев в году, окупается за 3 года! А вот если котельная работает менее 4 месяцев в году, то она принципиально не окупает вложенные инвестиции и затраты на эксплуатацию.

А теперь оценим ситуацию. Производственные цеха не нуждаются в отоплении 5 месяцев в году (середина мая по середину октября). Не слишком низкие уральские температуры с начала марта по середину мая, и с середины октября по конец ноября позволяют обходиться существующей собственной котельной, а вот три месяца в году, в зависимости от температуры мы добираем тепло из теплоцентрали. Вот и получается, что строительство второй котельной просто экономически невыгодно!

Следствие. Если возможно накопление ресурса (энергии, вещества) для второй системы за счет первой, то можно увеличить стационарную составляющую первой системы до средней мощности в надсистеме. При недозагрузке первой системы избыток идет в накопление, а при перегрузке – будет расходоваться накопленный ресурс.

Пример 2.

Гибридные автомашины. Расход топлива при повышенных скоростях в 1,5 раза больше, чем при оптимальной скорости. Повышен расход и на низких скоростях. Решение объединить ДВС и электромотор позволяет заставить ДВС работать всегда в оптимальном режиме!

Рис. 11. Toyota Prius v Hybrid

При низких скоростях и на старте работает электродвигатель, при высоких он дает дополнительную энергию, чтобы обеспечить скоростной режим. При низких скоростях ДВС заряжает аккумуляторы машины, закачивает избыточную энергию в аккумуляторы.

Пример 3

Загорская гидроаккумулирующая электростанция. Станция связана с Костромской энергосистемой, и ее конструкция включает два бассейна – верхний и нижний. При повышенном потреблении энергии в сети, турбины электростанции вырабатывают электроэнергию. При снижении потребности электроэнергии в энергосистеме, избыток энергии заставляет работать насосы, закачивающие воду в верхний бассейн. КПД станции составляет 70—75%, но оптимизация работы ГРЭС в энергосистеме полностью компенсирует эти потери.

Рис. 12. Гидроаккумулирующая станция в Шотландии

Пример 4.

Солнечные батареи становятся все более эффективными. Но у них есть недостаток – они работают днем, в то время как основное бытовое потребление электроэнергии требуется в темное время суток. Компания «Tesla Motors Inc.» разработала мощные аккумуляторы емкостью 7—10 киловатт-часов, которые способны запасать энергию, вырабатываемую днем солнечными батареями, и отдают ее по мере необходимости.

По мнению специалистов Tesla, связка «солнечные батареи + аккумуляторы» способна радикально изменить структуру потребления электроэнергии. Габариты устройства – 130х86х18 см – позволяют устанавливать аккумулятор на стене дома, в то время как солнечные батареи устанавливаются на крыше дома.

Рис. 13. Аккумулятор «Тесла» для дома

Если же вырабатываемой солнечными батареями энергии не хватает, то можно использовать дизель-генератор, который также будет работать в оптимальном режиме, подзаряжая батареи, когда они разряжаются ниже некоторого предела.

1.6. Самооптимизация

Колёса железнодорожного вагона в процессе эксплуатации быстро приобретают оптимальную форму, независимо от исходной геометрии. Поэтому изготавливать их с избыточно высокой точностью нецелесообразно – это позволяет существенно сократить затраты.

Рис. 14. Самооптимизация железнодорожных колес

МКС. В трущейся паре всегда происходит притирка деталей. Если одна из деталей значительно массивнее или жёстче другой, притирка будет происходить за счёт второй детали. В этом случае нецелесообразно затрачивать большие усилия на получение второй части пары с высокой точностью. Трущаяся пара сама обеспечит оптимальную форму контакта.

Пример

Лопатка турбины изготавливается с концом из более мягкого металла с небольшим запасом по размеру. При работе турбины избыточная часть на конце лопатки быстро истирается о твердый корпус, обеспечивая минимальный зазор между ротором турбины и корпусом.

Рис. 15. Турбинная лопатка

Собственно говоря, это в чистом виде реализация идеального конечного результата, когда объект сам приобретает нужную форму. Если немного повысить уровень абстракции, то можно создать более общую формулировку модели задачи-аналога:

МКС. Если трудно обеспечить нужные характеристики (свойства) объекта принудительно, то попробуйте найти решение, при котором инструмент (действие поля инструмента) сам будет придавать объекту нужные оптимальные свойства.

Пример – Очки-хамелеоны

Очки с фотохромными линзами, которые меняют степень затемнения в зависимости от освещённости, называют очками-хамелеонами.

В тёмное время суток и в помещении их линзы остаются прозрачными. На улице днём они автоматически затемняются, а под ярким солнечным светом становятся практически эквивалентом солнцезащитных очков.

Это происходит благодаря молекулам с фотохромной структурой (например, монокристаллы галогенов серебра), встроенным в стекло линз. Под воздействием ультрафиолетовых лучей эти молекулы изменяют свою пространственную конфигурацию и начинают хуже пропускать свет – в результате линзы «темнеют».

Когда УФ-излучение исчезает, молекулы возвращаются в исходное состояние, и линзы снова становятся прозрачными.

Заметим, что такие стекла эффективно работают и в окнах, которые создают комфортные условия в комнатах, и особенно на верандах.

Есть и другие примеры реализации этого микростандарта.

– Термоиндикаторная краска. Краски, содержащие термохромные пигменты, сами меняют цвет при нагревании или охлаждении.

МКС-эффект: объект сам сообщает о температуре за счёт «умного» вещества.

– Сплавы с эффектом памяти формы, которые при деформации остаются согнутыми, а при нагреве возвращаются к исходной форме.

МКС-эффект: объект сам восстанавливает нужную форму.

– Гигроскопичные материалы, реагирующие на влажность, например, жалюзи или вентиляционные клапаны, которые открываются/закрываются сами, потому что материал увеличивается в размере при повышении влажности.

МКС-эффект: влажность сама регулирует вентиляцию.

1.7. Быстрее, чем сосед…

Бегут от медведя два незадачливых охотника, наконец, один устав говорит другому:

– А зачем бежим, он все равно бежит быстрее нас?

– Главное для меня бежать не быстрее его, а быстрее тебя!

Рис. 16. Главное для меня бежать быстрее тебя!

Для взрывоопасных помещений необходимо использовать легкосбрасываемые панели – конструкции, которые в обычных условиях выполняют свою функцию теплоизоляции, но при взрыве быстро сбрасываются, предотвращая опасное повышение давления внутри помещения. Крепёж таких панелей рассчитан на стандартные эксплуатационные нагрузки, но не должен выдерживать избыточное давление, возникающее при взрыве. Поэтому крепление этих панелей выполняется на ослабленных болтах (болты с проточкой).

Рис. 17. Крепежный болт с проточкой

МКС. Если существует опасность неуправляемого выхода из строя одной из частей системы в экстремальной ситуации, то одним из вариантов защиты может быть модифицирование одного из элементов (наименее ценного), который будет более восприимчив к разрушению под возможным вредным действием, выполняя не только свою функцию, но и функцию «предохранителя», защищая систему в целом.

Пример-шутка

Чтобы выжить в поле во время грозы, достаточно взять с собой высокую подругу…

1.8. Обрабатывать в упаковке

Если вам нужно отбить мясо, но при этом не испачкать все вокруг, достаточно предварительно поместив его в пластиковый пакет. Пакет будет пропускать удары молотка, что позволит хорошо отбить мясо, но не допустит, чтобы брызги летели во все стороны.

МКС. Если в процессе обработки изделия, помимо полезного действия по воздействию на весь объём, возникает вредное действие, проявляющееся с поверхности (разбрызгивание, испарение, пыление и др.), то следует ввести упаковку, которая не помешает полезному действию процесса, но будет препятствовать вредному и легко удаляется после процесса (или во время процесса).

Пример

Бракованный порошок никеля трудно переплавить. Во время нагрева он быстро окисляется и лишь половина его плавится и попадает в жидкий металл. Остальной металл уходит с отходящими газами в виде пыли, а также переходит в шлак. Чтобы избежать потерь, предложено «упаковывать» порошок в «ящик» из листа никеля и вместе с ящиком отправлять в печь. При этом почти весь порошок никеля попадает в расплавленный металл.

Пример

При запекании картофеля в микроволновке он нагревается неравномерно и может развалиться. Но… придумана специальная пластиковая пленка, в которую можно завернуть картофель. В такой упаковке можно спокойно помещать картофелины в микроволновку. Они не развалятся. Токи высокой частоты нагреют их равномерно, а вся влага останется внутри.

Рис. 18. Картофель в пластиковой упаковке для запекания в микроволновке

Замечание. Главное в этом микростандарте – найти подходящую упаковку.

1.9. Суррогат

– Господа, давайте искупаем коня в шампанском!

– Поручик, денег нет, три месяца за квартиру не платим!

– Тогда давайте хотя бы кота пивом обольем!

Под суррогатом понимают – неполноценный заменитель чего-либо, и часто это несет негативный оттенок. Однако такое отношение во многих случаях – предубеждение, с которым стоит бороться.

С началом Первой Мировой войны в русскую армию были призваны миллионы солдат. И тут возникла проблема – как обуть армию? Ботинки – неудобны, а кожи для пошива сапог не хватает. Положение спасло изобретение Михаила Поморцева. Он взял брезент, пропитал его смесью канифоли, парафина и яичного желтка, и получил материал, по свойствам близкий к коже. Он не пропускал воду, но зато, в отличие от резины, пропускал воздух. Разумеется, этот материал уступал по свойствам натуральной коже, но зато был дешевым и мог производиться в больших количествах. Материал получил название «кирза», а кирзовые сапоги до сих пор остаются на вооружении российской армии.

Рис. 19. Кирзовые сапоги

МКС. Если материал для изготовления изделия слишком дорог, или его количество ограничено, то решение может быть в его замене на суррогат, который, хотя и уступает по некоторым свойствам, но в достаточной степени выполняет главную функцию, а при этом более дешевый и доступный.

Пример

Примерами замены тканей могут быть искусственный шелк, вискоза и другие. Они уступают по качеству натуральным, но намного дешевле, и поэтому пользуются спросом.

Пример

Натуральный латекс обладает замечательными свойствами, в том числе, сок гевеи обладает антибактериальными свойствами. Такие материалы незаменимы при изготовлении детских товаров. К сожалению, потребность в латексе и каучуке многократно превышает его производство. Поэтому там, где нет острой необходимости в уникальных свойствах натурального латекса, используются суррогаты в виде искусственного латекса (высокоэластичных пенополиуретанов) и синтетического каучука. Стоит заметить, что в условиях Великой Отечественной войны, именно синтетический каучук использовался на всех танках советской армии.

Рис. 20. Катки танка Т-34 – литая сталь, покрытая каучуком

Пример

Все знают, что винные бутылки традиционно закупоривали пробкой из коры пробкового дуба. Но с ростом потребления вина,

Рис. 21. Винная пробка из натуральной коры пробкового дерева и искусственная

натуральной пробки стало не хватать. Именно поэтому, на дешевых винах стали применять искусственную пробку – особый вид пластика. Она немного уступает качеству натуральной пробке, но зато более технологичная при изготовлении и дешевая.

1.10. Временный суррогат с заменой

Особой разновидностью суррогатов, могут быть материалы, используемые временно, с последующей постепенной заменой на натуральные в процессе работы системы. Особенно часто это прием используется в медицине.

При ожогах большой площади кожи, человек может погибнуть, а пересадка кожи невозможна, поскольку ее просто не хватает по причине ее недостаточности и несовместимости тканей. Но кожа жизненно необходима – она защищает организм от инфекции и обеспечивает дополнительное «дыхание». Что делать?

Ученые нашли выход – искусственная кожа. Это материал, близкий по структуре к человеческой коже и частично выполняющий её функции. Для изготовления искусственной кожи используется коллаген, который выделяется из телячьей кожи. Разумеется, надо следить за совместимостью (и тут прямая аналогия с группами крови, когда всегда можно подобрать совместимый материал).

«Искусственная кожа» – временная защита. Она спасает человека в критический момент, когда он получил большие ожоги и есть опасность ожоговой болезни. Постепенно кожа человека восстанавливается, и необходимость в суррогатной коже отпадает. Она постепенно отмирает и отпадает, по мере замены собственной новой кожей человека.

МКС. Если противоречие состоит в том, что необходимо определенное вещество, которого нет в наличии в необходимом количестве, то следует поискать заменитель (суррогат), который временно будет выполнять (полностью или частично) функцию требуемого вещества, но со временем суррогат будет заменен основным веществом.

Замечание. Замену основного вещества на суррогат целесообразно принимать в критических ситуациях, когда не хватает основного вещества.

Пример

При большой потере крови у человека резко снижается кровяное давление, что может привести к смерти пациента. Чтобы избежать этого, в кровеносную систему вводят физиологический раствор (раствор соли). Разумеется, физиологический раствор не может переносить кислород, но зато поддерживает рабочее кровяное давление. Со временем он выводится из организма, и заменяется кровью, которую постепенно вырабатывает организм.

Замечание. Иногда вместо физиологического раствора вводят перфторан – заменитель крови. Кроме свойства поддержания давления, перфторан может еще и переносить кислород. Хотя в полной мере и перфторан не заменяет кровь.

Пример

В хирургии полостных органов – кровеносных сосудов, кишечника, пищевода, трахеи – часто применяется замена отдельных их участков трубчатыми протезами из синтетических полимеров. Они должны обеспечить изоляцию субстрата, находящегося внутри полости (пищи, воздуха, крови), от окружающих тканей организма.

Как и всякое инородное тело, трубчатые протезы постепенно покрываются снаружи и изнутри капсулой из соединительной ткани. Но при значительной длине протеза внутренняя часть этой капсулы недостаточно хорошо снабжается кровью, что вызывает ее дистрофию и медленное отмирание.

Химики и врачи нашли остроумный способ устранить противоречие между необходимостью протеза быть пористым (для врастания тканей) и непористым (для герметичности). Трубчатый протез изготавливается из двух компонентов. Один – пористый каркас, а другой – медленно рассасывающийся в организме полимер, заполняющий поры каркаса.

По мере растворения, материал заменяется тканями организма, в том числе мелкими кровеносными сосудами. Так постепенно формируется полноценная ткань органа, которая срастается с тканями организма, не вызывая отторжения и некроза.

Рис 22. Аорта

1.11. Добавить до годного

Часто при отливке изделий образуются отходы в виде литников, которые приходится отправлять в переплавку. Чтобы не терять ценное сырье, предлагается придумать такую форму литника, чтобы отходы использовать по назначению в качестве заготовок для чего-либо.

МКС. Если при изготовлении заготовки (мерная нарезка с остатком, выштамповка с отходами от дыр, отливка с литником и т.п.) получается много отходов, то рекомендуется так изменить размер или форму заготовки, чтобы отходы можно было использовать в качестве заготовки (как исходном процессе, так и в другом месте по другому назначению) или, чтобы они просто исчезли. Возможные вариации микростандарта:

– сделать так, чтобы нарезке получились только мерные длины (Пример 1);

– изменить заготовки так, чтобы при штамповке отходы стали заготовками;

– сделать форму отрезаемых частей отливок такой, чтобы их можно было использовать в качестве заготовок.

Пример 1

При производстве вагон-домов «Группы Техмаш» использовался гнутый швеллер с полкой 160 мм. Стандартная длина заготовки 12 метров. Но если получать такую заготовку, то будет много отходов, ведь блоки были 3х8 метров, а значит из одной исходной заготовки проката получались две заготовки под сварку – 3 и 8 метров, правда еще 200 мм от конца заготовки приходится обрезать для выравнивания, но все равно 800 мм – отход, который невозможно использовать. Решение пришло простое – заказывать заготовку длиной 11 200 мм. Чистая экономия металла составила 7%.

Пример 2

При отливке пластиковых изделий в отходы попадали литники – материал, остающийся в трубке, через которую жидкий пластик попадал в форму. Инженеры предложили решение – сделать литники в форме букв, и использовать отходы для изготовления букв для детской азбуки.

.

Пример 3

Из прутка на токарном станке нарезали заготовки определенной длины, снимая фаску на концах. Поэтому всегда конец прутка, за который удерживался пруток, шел в отходы. Обычно инженеры стремились минимизировать это конец прутка. Так было до тех пор, пока один инженер предложил противоположное решение: сделать этот конец прутка равным длине изделия, чтобы можно было использовать его как полноценную заготовку, удерживая пруток уже за предпоследний участок. В результате отходы превращались в полезные заготовки.

1.12. Как удалить микрозагрязнения из нефтестоков

Крупные загрязнения легко убрать из воды с помощью разных механических фильтров. Но микронные частицы нефти, пыли и других включений легко проходят через механические фильтры. Чтобы избавиться от таких загрязнений, их необходимо коагулировать.

Одной из серьезных проблем на производствах является очистка стоков, содержащих нефтепродукты. Это ливневые стоки на предприятиях и городских улицах, в которые попадают машинное масло, бензин и другие нефтепродукты. Содержание нефтепродуктов в стоках крайне мало, что затрудняет их очистку, но при этом предельно допустимые концентрации существенно превышаются.

В России разработана и внедрена эффективная технология очистки загрязненных стоков. Стоки насыщают воздухом под давлением 5—6 атмосфер. При таком давлении в объеме стоков находится соответственно в 5—6 раз больше воздуха, чем может быть растворено, при обычном атмосферном давлении. Затем, давление резко сбрасывается, когда стоки выбрасываются через форсунку в общий бак. При этом избыточный растворенный воздух начинает выделяться во всем объеме жидкости в виде мельчайших пузырьков, центрами возникновения которых являются любые несплошности воды, каковыми и являются микрозагрязнения. Появившийся пузырек начинает расти и поднимается на поверхность в виде пены, увлекая за собой микрозагрязнение, на котором он появился. Остается только собрать пену с поверхности, и вода оказывается очищенной от 98% загрязнений.

Замечание. Выделяющийся газ использует микрозагрязнения как центры для перехода в газовую фазу. Поэтому большинство загрязнений всплывает и может быть легко удалено.

МКС. Для эффективного удаления микрочастиц из жидкости создать объемный процесс улавливания. Один из вариантов создания равномерного объемного процесса – создать избыточное растворение газа в жидкости, за счет повышения давления. Растворенный газ будет выделяться во всем объеме жидкости после резкого сброса давления в виде микропузырьков, которые образуются на микрозагрязнениях, имеющихся в воде.

Пример

Обычно озонирование проводят, продувая обогащенным озоном воздух через воду. Но гораздо эффективнее растворять воздух, обогащенный озоном в воде под давлением, а затем сбрасывать давление. Равномерно распределенный по объему воды озон будет выделяться в виде микропузырьков по всему объему и действовать гораздо более эффективно. Кроме этого, пузырьки будут захватывать загрязнения, что позволит их удалять в виде пены.

1.13. Превратим плоское в ребристое

Можно ли поставить стакан на обычный лист бумаги так, чтобы он опирался на два других стакана, но находился между ними? Задача, неразрешимая, пока лист плоский, легко решается, если из плоского листа сделать ребристую поверхность. Боковая нагрузка больше не будет вызывать потерю устойчивости.

Рис. 23. Стакан на ребристом листе бумаги

МКС. Если прочность плоской конструкции под нагрузкой определяется ее устойчивостью, то ее устойчивость может быть обеспечена переходом к дополнительному измерению, за счет придания листу ребер жесткости.

Рис. 24. Ребра жесткости на Хундай

Пример 1

Ребро жесткости на боковине автомобиля повышают прочность при боковом ударе.

Пример 2

Профнастил обладает высокой жёсткостью именно благодаря профилю волны. Он отлично сопротивляется боковым нагрузкам, несмотря на сравнительно малую толщину металла.

Рис. 25. Изготовление профнастила и забор из него

Пример 3

Зиги – рёбра жёсткости, формируемые деформацией на плоских или цилиндрических поверхностях, – многократно увеличивают жёсткость и устойчивость изделий.

Рис. 26. Зиги на бочках

1.14. Смешать до основного технологического процесса

Известен интересный способ получения кормовой смеси растений, при котором смешивание производится не в специальных бункерах, а заранее, путем выращивания растений на поле полосами. Затем уборка выполняется поперек поля, и во время уборки сразу происходит смешивание.

МКС. Если по технологии не удается получить материал нужного состава, то его можно составить из необходимых компонент, заранее смешав их в требуемой пропорции. Основной технологический процесс затем выполняется уже над заранее сформированной смесью, превращая её в единый материал.

Пример

Некоторые сплавы невозможно получить традиционным способом из-за значительного различия свойств металлов, которые в них входят. Например, один металл имеет точку кипения выше, чем точка плавления другого металла. Положение спасает порошковая металлургия. Порошки металлов смешиваются в нужном соотношении, формуют заготовку, а затем она нагревается до температуры получения твердого расплава. В результате мы получаем сплав с нужным содержанием компонент в виде твердого расплава. Вещества не уходят из заготовки, как это бывает при плавлении, и не нарушается равномерность состава в заготовке.

1.15. Снижение неоправданных ограничений

Бригада лаборатории листового проката Уральского НИИ черных металлов была направлена в Новокузнецк с задачей сокращения потерь нержавеющей стали на Новокузнецком металлургическом заводе.

Одно из решений было чисто организационное. Дело в том, что толстый нержавеющий лист поставлялся строго по ГОСТу размером 2х6 метров. Любой брак и обрезанные концы листа отправлялись в переплавку с солидными потерями во время этой операции, хотя металл мог быть использован по назначению без каких-либо проблем. Но таковы были правила работы с нержавеющей сталью того времени.

Особенно парадоксально было то, что на многих заводах, которым поставлял сталь производитель, лист разрезался на мелкие заготовки. Решение оказалось достаточно простым – мы предложили поставлять лист не по ГОСТу, а по техническим условиям, которые допускали поставку листа меньшего размера, чем по ГОСТу при согласии Покупателя.

МКС. Если жесткие ограничения на систему или ее элементы ограничивают возможности ее применения или удорожают ее использование, следует проверить, не повлияет ли на использование системы отказ от некоторых ограничений или снижение требований по какому-либо параметру.

Замечание. Как правило, наличие избыточных ограничений является следствием психологической инерции, необоснованного переноса предыдущего опыта на новые технологии.

Пример

С конца 1950-х годов была разработана принципиально новая технология протезирования зубов – имплантаты. Швед Ингвар Бранемарк обнаружил, что титановые протезы срастаются с костной тканью, образуя монолит. Так возникла идея выращивания части импланта в костную ткань челюсти, с последующей установкой на него протеза зуба.

С 1990-х годов количество протезов с использованием имплантатов исчислялось уже десятками тысяч в год.

К сожалению, долгое время операции по установке имплантата считались хирургическими и проводились в стерильных операционных. Это существенно ограничивало массовое внедрение зубного имплантирования, поскольку операционных было не так уж много, а сама операция требовала большого времени на подготовку и проведение, а также послеоперационное обеззараживание операционных.

Рис. 27. Операционная и стоматологический кабинет

К счастью, через некоторое время врачи сообразили, что рот сам далек от стерильности, и смысла проводить имплантирование в стерильных операционных нет. Осознание этого стало прорывом в технологии. Была разработана методика установки имплантов в обычных стоматологических кабинетах, недостатка в которых не было, а риск осложнений был сведен к минимуму приемом специальных антибиотиков. Это существенно расширило возможности применения новой технологии, снизило ее стоимость и, как следствие, расширило рынок для этого метода протезирования.

1.16. Отделение значимого признака опасности от объекта

Известно, что птицы, звери, насекомые обмениваются сигналами тревоги или получают сигналы тревоги из внешнего мира. Это позволяет им избегать опасности и спасаться. Например, запах дыма сигнализирует им о пожаре, одном из самых страшных бедствий в лесах и степях. Птицы криками предупреждают друг друга о появлении хищника, запах хищника выдает его и звери, обладающие хорошим обонянием способны заранее обнаружить спрятавшегося врага.

Как это используют люди? Очень просто. В большинстве случаев они стараются отделить тревожный признак от его носителя и использовать только его для своих целей, точнее, чтобы отпугнуть мешающих им зверей, птиц и насекомых, но при этом не тратить силы, деньги и время на содержание «настоящих» носителей этих признаков.

МКС. Чтобы предотвратить вредное действие зверей, птиц, воров и т. п. без больших затрат, необходимо использовать копии опасных для них объектов, которые достаточно дешевы, поскольку в копии используется только часть объекта или тот признак, который влияет на них.

.

Пример

Пчеловоды перед тем, как забрать мёд окуривают ульи дымом. У пчел создается иллюзия пожара, и им становится не до тех, кто у них забирает мед. Их основной задачей становится набрать мед, чтобы запастись на случай дальнего перелета. В этом состоянии пчела физически не может жалить, поскольку не в состоянии согнуть брюшко под нужным углом.

Рис. 28. Пасечник

Пример

Птицы не раз становились причиной авиакатастроф, попадая в двигатель самолета. Но как спастись от стаи птиц вблизи аэродромов, когда самолеты взлетают и садятся каждую минуту? Положение спасла идея записывать тревожные крики птиц, которые они издают при виде хищника и время от времени воспроизводить их через громкоговорители. Так птиц достаточно быстро «отучили» находиться рядом с взлётными полосами.

Рис. 29. Пара гусей, мирно пасущихся приводят в умиление, но стая гусей – реальная опасность для самолета

Похожая проблема возникала и у индийских авиаторов. Правда, объект был несколько крупнее – дикие коровы, которые паслись у взлетных полос. Проблема в том, что корова в Индии – священное животное, которого отгонять или трогать нельзя. Положение спасло рычание тигров, записанное на магнитофон. Коровы в панике бежали от аэродромов.

Рис. 30. Корова на взлетной полосе

Пример

Проблемой голландских фермеров стали живущие в заповеднике олени и косули, которые повадились пастись на полях, где выращивались зерновые. Как отбить желание животных портить посевы? Фермеры купили у местного зоопарка львиный навоз и закопали его по периметру поля. Эффект был ошеломляющий! Запах хищника быстро отбил желание у обитателей леса близко подходить к фермерским полям.

Впрочем, что касается запаха, то достаточно вспомнить, что даже запах домашнего кота отпугивает мышей, и отбивает у них желание посещать квартиру, где тот живет.

Микростандарт вполне применим при решении технических задач.

Пример

В США на многих дорогах стали устанавливать фанерных полицейских. Издалека трудно определить их реальность, поэтому водители инстинктивно снижают скорость, и повышают внимание.

Рис. 31. Муляж полицейского на дороге

Пример

Как защитить свою квартиру от попыток воров обокрасть ее? Разумеется, замки помогают, но лучше, если воры будут считать, что дома кто-нибудь есть. Поэтому во время отъезда создают «эффект присутствия», то есть ощущение пребывания кого-либо в квартире – лай собак, человеческие голоса, звучание телевизора или радиоприемника. Все это записано на магнитофон и включается по определенной программе. Можно также по определенной схеме включать и выключать свет в разных комнатах.

1.17. Принцип «репка-технология»

Ручка-труба пылесоса должна быть длинной, чтобы можно было собирать пыль не нагибаясь. Однако длинную трубу пылесоса неудобно транспортировать и хранить. Проблему решает труба, состоящая из секций, одеваемых друг на друга.

Рис. 32. Ручка-труба; Слева – части ручки зафиксированы на пылесосы при хранении; в центре – части ручки; справа – ручка в сборе.

МКС. Если противоречие состоит в том, что размер элемента системы, который необходим для выполнения функции, должен быть длинным, но это мешает во время транспортировки или такой размер нежелателен по другой причине, то этот элемент выполняется из нескольких стандартных элементов, которые в нужное время соединяются друг с другом с помощью стандартного универсального крепления.

Замечание. Все удлиняющие элементы имеют универсальную конструкцию, что удешевляет их производство. При этом часто на концах используются соединения типа «папа-мама», упрощающие и ускоряющие соединение элементов

Пример 1

Секции раздачи бетона на бетоновозе.

При укладке тротуаров в США бетоновоз подъехать к самому краю не может, поэтому он останавливается на дороге, направляющая откидывается вниз, и на нее навешивается первая секция «хобота» (длиной около метра), на конец первой секции навешивается вторая и так до тех пор, пока не формируется «хобот» нужной длины.

Рис. 33. Раздача бетона; слева – хобот в сборе; справа – одна секция

На верхнем краю каждой секции есть ось, на которую одевается крючки, расположенные на верхней части следующей секции в ее начале. Под собственным весом секция, как консоль опускается до момента, когда нижний край навешиваемой секции не упирается в нижний край уже установленной секции так, что образуется плотное соединение. Все это выполняется менее чем за минуту. Разбор выполняется в обратном порядке в течение нескольких минут.

Пример 2

Шинглы на крышах.

Конфигурация крыши бывают различной, а покрытие изготавливается в виде небольших пластинок «толи» (шинглов), которые укладываются с перекрытием друг друга, начиная с нижнего края. Монтаж идет снизу вверх. Плитка прибивается гвоздями или скобами за верхний конец так, чтобы следующая плитка перекрывала гвозди, что позволяет избегать протечки. Когда вся крыша закрыта, сверху кладется конек.

Рис. 34. Шинглы

Пример 3

Укладка коммерческого линолеума пластинами.

Коммерческий линолеум – материал очень жесткий. При укладке на большой площади его раскатывают из рулона и оставляют на 2—3 дня, чтобы он распрямился. Но как быть, если надо произвести ремонт на кухне в течение нескольких часов?

Новая технология использует пластины из коммерческого линолеума с подкладочным слоем. На одной стороне пластины имеется подложка с клеем, на другой – только линолеум. Укладка начинается от угла, причем в первый ряд укладываются пластины, у которых обрезается часть, у которой нет подложки. Далее пластины укладываются одна за другой, причем на покрытый клеем край укладывается пластина с краем, где есть только слой линолеума. В результате формируется полное покрытие пола и нет необходимости ожидать пока линолеум «отлежится» – пластины изначально ровные. Да и легче это, поскольку полный вес линолеума на полу достаточно большой, а каждая пластина очень легкая. Таким образом надежное и удобное половое покрытие можно изготовить на кухне в течение 2—3 часов. Все это проверено лично автором.

Рис. 35. Самоклеящиеся пластины полового покрытия и «собранный» пол

Замечание. Аналогично собираются полы из ламинатных панелей, только сборка идет по принципу «замка». Аналогично подключаются елочные гирлянды.

Глава 2. МИКРОСТАНДАРТЫ В АВАРИЙНОМ АНАЛИЗЕ

Особое значение имеют микростандарты в аварийном анализе. В сущности, подход тот же, просто есть небольшая специфика в применении.

2.1. Устранить перегрузку

В рассказе Айзека Азимова «Как поймать кролика» приводится история:

На астероиде два космонавта проводят добычу минералов. Они управляют роботом-менеджером, который в свою очередь, руководит 6 роботами-рабочими. После землетрясения их завалило в пещере. Казалось бы, простое решение – дать команду роботу-менеджеру, чтобы роботы-рабочие расчистили завал. Но вот незадача – почему-то робот-менеджер отдает глупые команды и не слушается космонавтов. Причина была в том, что в сложных условиях управляющий робот не мог эффективно управлять сразу шестью роботами-рабочими. Перегружена система. Решение – уничтожить из оружия одного из роботов. Оставшимися пятью роботами-рабочими робот-менеджер смог эффективно управлять.

МКС. Если при редко возникающей пиковой нагрузке возникает недопустимая перегрузка в системе управления, или системе энергоснабжения, целесообразно временно отключить нагрузку на второстепенных направлениях, обеспечив ресурсами главное направление работы.

Замечание. Такое решение может быть заложено еще при проектировании. В ряде случаев это позволит существенно снизить стоимость системы, упрощая её управление в аварийных ситуациях.

2.2. Использовать заведомо дорогой ресурс

5 октября 1941 года немецкие войска прорвали оборону советских войск, и танковые колонны маршем пошли на Москву. Защищать Москву было некому, и тогда на оборону были посланы курсанты двух подольских офицерских училищ – артиллерийского и пехотного. 3500 курсантов держали оборону несколько дней, сдерживая превосходящие силы противника. Они сражались как рядовые солдаты и почти все погибли. Красная Армия заплатила чрезвычайно высокую цену, страна потеряла офицеров, которых хватило бы на несколько новых дивизий, но захват Москвы был сорван.

МКС. В критических условиях рекомендуется применять сверх дорогой ресурс, использование которого в обычных условиях было бы недопустимо.

Пример

Первый заказ моей компании по производству вагон-домов в 2001 году, был заказ известной в России компании «Алроса». По поручению президента она должна была поставить 40 вагон-домов в город Ленск, где наводнение смыло город и жителям негде было жить.

Заказ мы выполнили, но сроки были критическими. Поэтому вагон-дома мы поставляли не обычным путем по железной дороге или автотранспортом, а самолетами АН-124 «Руслан». В каждый самолет входило по 8 вагон-домов. При этом стоимость перевозки составляла половину стоимости вагон-дома, что в разы дороже, чем обычная доставка. Но сроки были жесткими, и поэтому «Алроса» использовала крайне дорогой ресурс, чтобы выполнить задачу вовремя.

Пример

Традиционно в бронебойных снарядах использовался сердечник из закаленной стали. Но броня стала прочнее и толще. Чтобы надежно пробивать такую броню используют вольфрамовые сердечники или сердечники из обедненного урана. Они дороже, но достигают цели.

2.3. Врет как очевидец!

На заводе выпускали одну интегральную схему, которая нашла широкое применение. План её производства увеличивался каждый месяц. Чтобы справиться с ним, пришлось нанимать дополнительных работниц, работать в три смены. Но… парадокс состоял в том, что чем больше план, тем ниже процент выхода годных интегральных схем. И вот что удивительно – на всей технологической цепочке качество заготовок вполне соответствовало техническим условиям, но на конечной операции появлялся массовый брак.

Тогда мастер ТРИЗ В. В. Митрофанов, решил проверить каждую технологическую операцию, чтобы попытаться найти причину, вызывающую брак на конечной операции. Он последовательно обходил участок за участком и смотрел, что и как делают рабочие, и что заносят в сопроводительную документацию.

И вдруг… он увидел вопиющую ложь! Работница измеряла поверхностное сопротивление, на приборе было показание 500 единиц, а она записывает 300!

– Что вы делаете?

– Мне за брак не платят! Что же я буду писать правду, если останусь без денег, а технологи, которым я говорила, ничего сделать не могут!

Так была найдена реальная причина проблемы – определена операция, где на самом деле возникал брак /3/.

Ситуация, как бы ни казалась экстраординарной, на самом деле достаточно банальна, и часто повторяется на разных заводах.

Психологическая ситуация. У людей есть интересы, и они могут превалировать над обязанностями и требованиями к производству. Именно поэтому серьезные эксперименты всегда необходимо проводить самостоятельно или под личным контролем.

Пример 2

При работе на Верх-Исетском заводе мне приходилось работать в лаборатории моделирования электротехнической стали. Работница, дежурившая в ночную смену, должна была вести процесс, по определенному графику меняя температуру в печи. На деле она выставляла среднюю температуру и уходила на ночь к бойфренду. Утром приходила и заполняла таблицу, так, как было предписано. Инженеры потом ломали голову, почему различные процессы приводили к одному результату⁵.

Пример 3.

Задание замминистра

Это произошло в Темиртау на Карагандинском металлургическом комбинате в 1979 году⁶. По заданию замминистра мы проводили эксперимент по разработке технологии металла для глубокой вытяжки.

Для этого мы взяли две плавки металла, в каждой из которых было по 12 слитков. Из каждого слитка получалась горячекатаная полоса толщиной 2,5 мм, прокатанная по своему температурному режиму и схеме обжатий. Потом каждые три полосы сваривались в один рулон. Так получалось две плавки №№56275 и 56276 по 4 трехполосных рулонов в каждом, которые должны были быть прокатаны на стане холодной прокатки. Первую плавку мы планировали прокатать на толщину 0,5 мм, а вторую – на 0,6 мм. Причем каждый трехполосный рулон должен был прокатываться по своему режиму обжатий. Перед прокаткой все рулоны проходили обрезку кромок на агрегатах продольной резки (АПР). Все было определено и спланировано.

Были взяты две плавки по 12 слитков каждая. Из слитков получили горячекатаные полосы толщиной 2,5 мм, затем каждые три полосы сваривали в один рулон. В итоге из каждой из плавки (№56275 и №56276) получилось по четыре трехполосных рулона. Их предстояло прокатать на стане холодной прокатки: первую – до толщины 0,5 мм, вторую – до 0,6 мм, причём каждая полоса в каждом рулоне обеих плавок обрабатывалась по своему режиму.

Эксперимент готовился тщательно, но проводился в рамках стандартной технологии производства. Прокатка на холоднокатаном стане должны была быть ночью. Разумеется, я был на обоих участках – и на АПР, и на стане. Сначала шла плавка 56275, которая должна была быть прокатана на 0, 5 мм, затем – вторая – на 0,6. Я провел первую плавку на АПР, и переслал ее на прокатный стан. Потом пошел контролировать подрезку второй плавки на АПР. Когда она была подготовлена, я снова пошел на прокатный стан и с удивлением увидел, что плавка 56276, которая еще была на АПР, уже прокатана на стане и замаркирована! Как такое может быть?

Я подошел к бригадиру прокатчиков.

– Ну, понимаешь, мы по ошибке плавку 56275 прокатали на 0,6 мм вместо 0,5 ну и назвали ее 56276! А вторую мы прокатаем на 0,5 мм – вот у тебя и все сойдется!

Как же сойдется! У нас каждая полоса по своему режиму прокатывалась! Интересно, что бы получили в результатах эксперимента, если бы я не поймал рабочих на вранье!

Справедливости ради отметим, что рабочие искренне не понимали, в чем их проступок. Ну ошиблись по толщине, так ведь исправили же!!!

Но самое интересное произошло, когда я уже отправлял опытный металл на Бекабадский металлургический завод (Узбекистан), где изготавливали эмалированную посуду и выполняли штамповку из этого металла. Именно по их жалобе – о том, что металл рвется при штамповке, нас и послал заместитель министра проводить работу.

Отношения с рабочими у меня были отличные и они, когда я объяснял суть всей нашей работы, они рассмеялись. Оказалось, что проблема была не в том, что сталь для глубокой вытяжки прокатывалась не по тем режимам, которые мы рекомендовали. Просто в конце месяца, когда «горел» план, сотрудники завода вместо стали для глубокой вытяжки отправляли обычное дешевое кровельное железо, маркируя его как сталь для глубокой вытяжки. Естественно, кровельное железо рвалось при штамповке!

А мы-то серьезную научную работу проводили!

К сожалению, сознательное искажение результатов экспериментов и анализа производства достаточно частое явление, но это не единственная причина.

Есть и другое распространенное явление – когда очевидцы свято верят в то, что они видят, хотя реально ситуация другая и причины другие. Просто каждый видит то, что хочет видеть, но часто это не совпадает с реальной ситуацией.

2.4. Не та выборка

Когда на карту азиатской части бывшего Советского Союза нанесли места падения крупных метеоритов, то оказалось, что почти все они падали вдоль Транссибирской железнодорожной магистрали! Открытие?! Знак судьбы? Особое влияние Вселенной?

Нет! Ведь речь идет только об известных метеоритах. Те, что падали в безлюдных районах Сибири тонули в болотах, терялись среди множества других камней. Да и просто на них не натыкались люди. Находили только те метеориты, которые были вблизи мест проживания людей, то есть рядом с железнодорожной магистралью.

Психологический эффект: Люди часто пытаются сделать вывод на основе неправильной (неполной) выборки, то есть на основе доступных им данных, без учета того, что полная картина может быть кардинально иной.

Замечание. Если нет иного, то по умолчанию предполагается, что независимый внешний поток вещества (элементы) равномерный. На основании этого допущения и проводится исследование.

Защита. Оценить возможность отклонения результатов данной выборки на весь массив данных, в том числе учитывать и оценивать:

– возможность переноса изучаемого воздействия на выборку, на весь массив;

– возможность и причины отклонения изучаемого воздействия от известного за пределами выборки.

Замечание. Эффективным целенаправленным применением этого приема может быть направление комиссии туда, где есть ожидаемый заведомо нужный результат – то есть сузить выборку до нужного места и времени опроса. А главное – люди будут говорить вполне искренно, и никто не обвинит во лжи.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Из опыта работы автора на ГПЗ-6 в 1989 году.

Вернуться

2

Задача решалась на семинаре на производственном объединении «Уралэлектромедь».

Вернуться

3

В это время я работал директором по производству в «Группе Техмаш»

Вернуться

4

Из опыта работы Л. Певзнера в «Группе Техмаш»

Вернуться

5

Из опыта работы Л. Певзнера на Верх-Исетском металлургическом заводе.

Вернуться

6

Из опыта работы Л. Певзнера на Карагандинском металлургическом комбинате.

Вернуться