Борис Злотин - Воображайте-2. Полигон для мозгов

Задача 1

Для резки толстых листов металла применяются плазмотроны. На рисунке показано его устройство. Мощный источник тока одним полюсом подключён к разрезаемому металлу, а другим – к катоду плазмотрона, и между ними зажигается электрическая дуга. В зону дуги через сопло под высоким давлением подаётся инертный газ (углекислый газ или аргон), который нагревается от дуги, ионизируется и превращается в горячую плазму. То есть с атомов газа высокой температурой «срывает» электроны, превращая газ в скопление электронов и положительно заряженных атомов, потерявших все свои электроны или часть их. Достигнув поверхности металла, ионы мгновенно рекомбинируют, то есть к ионизированным атомам присоединяются обратно электроны и они превращаются в молекулы газа. При этом энергия, «взятая взаймы» у электрической дуги при ионизации выделяется в месте контакта плазмы с металлом. Температура в зоне резания доходит до десятков тысяч градусов. Металл плавится и испаряется. Чем больше электрический ток, тем быстрее режется металл. Но большой ток быстро разрушает катод. Приходится часто останавливать работу для его замены. Использование наконечников катода из специального сплава продлевает время непрерывной работы в несколько раз, но эти наконечники очень дороги. Как быть?

Эта задача, важная для производства, была решена Преподавателями много лет назад.

Ребята строят вепольные схемы, рисуют маленьких человечков, но ответа не находят. Затруднения вызваны тем, что обычно мы давали решать уже достаточно четко сформулированные задачи, а сейчас перед ними даже не задача, а изобретательская ситуация. Рассказано о технической системе, в которой есть какие-то недостатки. К ситуации можно подходить по-разному: отказаться совершенствовать предложенную систему и заменить её другой, например, плазменную резку лазерной или работать над созданием нового материала для катода, который сможет выдерживать высокие температуры без малейших разрушений.

Превратить ситуацию в четко сформулированную задачу, а потом найти и разрешить противоречие, скрытое в данной задаче, – для этого и существует Алгоритм Решения Изобретательских Задач – АРИЗ.

АРИЗ – одно из главных «созданий» Генриха Альтшуллера, первый его вариант был опубликован в 1959 году, он был очень прост, занимал пол-странички, но уже позволял довольно уверенно решать некоторые типы задач. Дальнейшая разработка АРИЗ велась путем обучения людей использованию алгоритма и наблюдения – как они решают задачи, какие возникают проблемы при этом, поиск путей решения этих проблем. Сам Альтшуллер описывал историю развития АРИЗ следующим образом:

«В первых версиях АРИЗ была показана дорога для изобретательского мышления – формулирование идеального конечного результата, противоречия, разрешения противоречия и т. п. И казалось, что этого достаточно, чтобы человек шёл правильным путём. Но оказалось, что люди очень быстро теряют направление, возвращаются на привычный путь перебора вариантов.

Тогда в АРИЗ стали вводиться ограничения («заборы»), которые не давали возможности людям уклоняться от пути. Но практика показала – никакие заборы не помогают, люди «перепрыгивают» через них, нарушают правила, если их трудно выполнить или они кажутся недостаточно очевидными и т. п. Тогда в АРИЗ был встроен «мотор», чтобы превратить его в «эскалатор», который бы подхватил человека и «тащил бы его». Это достигалось введением большого количества промежуточных шагов и формулировок, дополнительных правил и рекомендаций, примеров и т. п. Кроме того, в процессе развития появлялись все новые подходы к решению изобретательских задач (например, метод моделирования маленькими человечками, выделение оперативной зоны и т. п.)

Постепенно АРИЗ становился все более эффективным и универсальным, но и более сложным и требующим все большего обучения и практики для использования. АРИЗ-59 (цифра после слова АРИЗ означает год публикации методики) помещался на одной странице, АРИЗ-71 – 5–6 страниц, АРИЗ-85 В [1] С АРИЗ-85 В можно познакомиться на сайте http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v.asp. с примерами – несколько десятков страниц».

Преподаватели понимали, что полный АРИЗ-85 слишком сложен для их учеников, поэтому для них был разработан облегченный вариант алгоритма, младший брат АРИЗа – «АРИЗЕНОК».