Основы
теории решения изобретательских задач
2. ПРОСТЕЙШИЕ ПРИЕМЫ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА1
Наиболее распространенные простейшие приемы изобретательства:
2.1. Аналогия
При решении задач идею решения можно получить путем применения известного аналогичного решения, "подсказанного" технической или художественной литературой, увиденного в кино или "подсмотренного" в природе.
Выявлением и использованием "механизмов природы" занимается наука бионика. Она исследует объекты живого и растительного мира и выявляет принципы их действия и конструктивные особенности, с целью применения этих знаний в науке и технике.
Пример 2.1. По аналогии с кальмаром американские инженеры сконструировали судно, принцип движения которого схож с движением кальмара. Кальмар, как известно, передвигается резкими толчками, выбрасывая назад воду. Новое судно приводится в движение также реактивной отдачей. Пар выталкивает воду из трубы, направленной к корме судна. От этого толчка судно получает импульс. Оставшийся в трубе пар конденсируется, давление в котле падает, и всасывается очередная порция воды. Теперь котел снова готов к рабочему циклу. Разумеется, это лишь грубая схема, сама конструкция несколько сложнее.
Шлюпка с опытным образцом двигателя уступала в скорости пешеходу. Но не следует забывать о достоинствах - у такого двигателя нет движущихся частей.2
Пример 2.2. Перистальтический насос - аналог кишечника живого организма. Этот насос предназначен для перекачивания пульпы - вязкого вещества и абразивных пульпообразных сред. Насос содержит шланг (гибкий цилиндр), расположенный в подковообразном корпусе, и три ролика, закрепленные на роторе. При вращении ротора ролики поочередно подводятся к шлангу, постепенно пережимая его и прокатываясь по корпусу. При сплющивании шланга ролик передвигает впереди себя перекачиваемую среду. Гибкий шланг позади ролика восстанавливает свою первоначальную форму и всасывает новую порцию жидкости за счет создаваемого разряжения. Затем подходит следующий ролик и вновь пережимает шланг, перекатываясь по корпусу. При вращении роторов все процессы в насосе повторяются.3
Пример 2.3. По аналогии с принципом вытряхивания пляжного коврика (резкое волнообразное движение) разработан фильтр.4 Удаление осадка в нем производится путем нанесения удара "в противофазе". Импульсы гасят друг друга и не передаются на фундамент.
Аналогия - обильный источник новых идей, но ее нельзя использовать слепо.
Пример 2.4. В середине 70-х годов для проверки фарфоровой посуды разработали робот, который действовал аналогично человеку - стучал по тарелочке и по звуку определял ее годность. Первоначально робот "не умел" мягко брать тарелочку и тарелки или ломались в его "руке" или выпадали из нее. Когда робота научили делать это, то появилась новая проблема. Тарелки ломались при ударе о них палочкой. Эта задача так и не была решена полностью - часть тарелок все-таки билась.
Основная и довольно часто встречающаяся ошибка - слепое использование аналогии. Сделаем так, как это делает человек. Скопируем эти действия и заменим человека роботом. Как правило, такая тактика обречена на провал.
Гораздо проще использовать другие физические принципы для совершения того же действия, например, "слушать" тарелку с помощью ультразвука.
Аналогичные ошибки совершают разработчики техники, пытающиеся точно воспроизвести новое изделие, выпускаемое в другой стране или фирме. При этом на изучение и воспроизводство такого изделия тратятся годы. Нужно выяснить все тонкости, разработать все элементы, создать технологию и наладить их производство. Через несколько лет выпускается "старое" изделие, а в это время фирма, выпустившая изделие-прототип, выбрасывает на рынок новое изделие. При этом фирма, копировавшая изделие, отстает еще больше.
Как же следует использовать аналогию.
- Выяснить основные принципы и конструктивные особенности исследуемого объекта.
- Выявить ведущую область техники по функции, которую выполняет этот объект.
- Воспроизвести основной принцип и конструктивные особенности, используя опыт ведущих областей, на имеющихся элементах, материалах и технологиях. При этом что-то нужно будет придумать новое, учитывая недостатки прототипа.
Таким образом, появится новое конкурентоспособное изделие.
Несколько другой подход появился на рынке США, который получил название реверс-инжиниринг (reverse-engineering), "инженерная работа задом наперед".5
Суть этого направления - воспроизводить чужие конструкции, уже завоевавшие хорошую позицию на рынке. Хотя это и воровство, но иногда оно - для пользы потребителей.
Так, многие компании основную прибыль получают не от продажи самих изделий, а от продажи расходуемых комплектующих. Они меняют модель изделия и к нему делают новый вид расходуемых комплектующих.
Например, компании, выпускающие принтеры, главные деньги зарабатывают на картриджах. Поэтому цены на картриджи, чернила и порошки они держат достаточно высокими. Кроме того, они меняют модель принтера и изменяют форму картриджа.
Старые картриджи они продолжают выпускать наряду с новыми, вынуждая потребителя регулярно платить "дань".
Появились фирмы, которые занимаются перезарядкой как чернильных, так и лазерных картриджей для принтеров. Разрушая монополию "оригинальных производителей", они резко сбивают цены на картриджи, приводя их хоть к какому-то соответствию с естественным желанием потребителя "получить лучше за меньшие деньги".
Такой бизнес находится в состоянии конкурентной борьбы с производителями принтеров, и поэтому не может пользоваться запчастями и материалами, изготавливаемыми производителями принтеров. Фирмам приходится делать свои разработки. Иногда такой вид инженерной деятельности позволяет выпустить хороший продукт. Затраты на "реверс-инжиниринговые" исследования зачастую весьма велики, но все равно они меньше, чем у "оригинальных производителей".
Имеются и другие возможности. Фирма собирающаяся выпускать аналогичный товар:
- Договаривается с фирмой, выпускающей это изделие, или с ее конкурентом о поставке ей тех же комплектующих частей данного изделия и изменяет, например, внешний вид изделия или находит изделию новое применение, или новый рынок и т.п.
- Фирма приобретает комплектующие элементы уже сошедшего с рынка изделия, придает ему, например, современный вид и выпускает на рынок изделие по значительно меньшей цене. Так, например, действует фирма "Daewoo".
Еще раз вернемся к понятию ведущей области техники.
Обычно считают электронную промышленность значительно более передовой, чем, например, горноперерабатывающую или мукомольную. Всегда ли это так?
Пример 2.5. При изготовлении керамических подложек интегральных микросхем, больших интегральных схем, процессоров, керамических диэлектриков для конденсаторов и др. требуется измельчать исходное сырье. Ведущей областью здесь может быть технология изготовления керамической посуды, горноперерабатывающая и мукомольная промышленности.
Пример 2.6. Во время Второй Мировой войны уничтожили американский флот. Америка должна была поставлять СССР по северному морскому пути продукты и военную технику. Выпуск новых судов потребует не менее 2-3 лет. Судостроители обратились к опыту автомобильной промышленности, которые создали конвейер для выпуска судов типа "Либерти".
