ТРИЗ для профи и не только. Законы развития технических систем. Том 1. Издание 3-е, исправленное и дополненное

– Низкой эффективностью системы, реализующей потребность, в силу несовершенства конструкции или технологии на первом этапе.

Пример

Нефть – жидкая смесь углеводородов разного состава. В зависимости длины молекул при ректификации, получаются разные фракции – бензин, керосин, газойль, мазут.

Основным продуктом нефтеперегонки в XIX веке был керосин, который активно использовался для освещения в керосиновых лампах. Остальные продукты нефтепереработки спросом не пользовались и просто сжигались, или сливались в реки и овраги. Поэтому процесс крекинга – разложения тяжелых углеводородов на более легкие фракции – изобретенный В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым в 1891 году особого интереса не вызвал. Ситуация радикально изменилась в начале XX века с развитием автомобилестроения и авиации. Потребность в бензине с 1900 до 1912 раз выросла в 115 раз и продолжала стремительно расти. Вот тогда то и вспомнили российское изобретение. Уже в 1913 году американец У. Бартон получил американский патент, а в 1916 году запустил первую установку крекинга. К 1920 году работали уже 800 установок. На них выход бензина из нефти увеличивался в несколько раз.

Рисунок 41. Установка крекинга нефти, США, 1944.

Пример

Дезинфекция. Все знают, что надо мыть руки после контакта с больным, потому что в больнице много инфекций. Но как сделать, чтобы врачи и персонал чаще мыли руки? Ведь не могут же они постоянно бегать в туалет к раковине и мыть руки!? Появление санитайзеров решило эту проблему. Они висят у входа в каждую палату в больнице, и в коридорах. Это позволяет персоналу больницы часто дезинфицировать руки.

Толчком для создания санитайзеров является изобретение геля, содержащего от 60 до 95% смеси изопропилового, этилового спиртов и пропанола.

Рисунок 42. Санитайзер

Алгоритм поиска изобретений для реализации таких потребностей включает:

– допущение того, что цена (затраты на систему, вещество или технологию) может быть резко снижена; оценка того, что дает повышение реализации потребности (см. раздел 3, тенденция удешевления);

– появление дополнительной информации о важности реализации этой потребности, после получения, которой начинается активный поиск новых систем.

Обычно изобретения, реализующие эти виды потребности, реализуются изобретениями первого и второго уровня, которые позволяют выйти на новый принцип действия, новую S-кривую.

– Неосознанные потребности; например, еще 200 лет назад потребности в генерации электричества, и в электрических сетях не было. Просто никто не знал, что такое электричество, и как его можно использовать.

Пример

Середина XIX века. В просвещенной Европе свирепствует родильная лихорадка. В родильных домах смертность достигает 50%. Акушер из Вены Игнац Земмельвейс выдвинул гипотезу, что ее причина – инфекция, которую заносят врачи, которые принимают роды. В то время врачи принимали роды сразу после возвращения из морга после вскрытия, наспех вытерев руки платком. Он предложил простую технологию – перед манипуляциями с роженицами обеззараживать руки в растворе хлорной извести. Несмотря на статистику в его больнице (снижение смертности в 7 раз!), врачи не могли поверить в то, что они являются причиной смерти тысяч рожениц. Открытие Земмельвейса и технология антисептирования были признаны и внедрены уже после его смерти.

Рисунок 43. Игнац Земмельвейс (1815—1865)

– Зависимость сложности внедрения изобретений от его новизны

Разумеется, легче всего внедряются изобретения, реализующие осознанные потребности. Тут преимущества, которые дает изобретение понятно всем, и нет необходимости что-либо доказывать. Поэтому изобретения любого уровня внедряются с большим энтузиазмом.

Изобретения, удовлетворяющие недооцененные потребности, внедряются гораздо труднее. Как правило, их внедрению способствует:

– снижение цены на удовлетворение потребности (что обеспечивает удешевление системы и расширение рынка);

– появление возможности удовлетворения других потребностей, и качественное улучшение свойств системы.

Здесь часто решение бывает связано с изобретениями первого и второго уровня. Изобретения более низких уровней для этого не годятся.

Труднее всего внедряются изобретения с неосознанными потребностями. Обычно это изобретения созданные на:

– основе открытий, то есть пионерные изобретения;

– изобретений второго уровня, связанных с использованием системы или технологии по новому назначению.

Именно это определяет подход к внедрению этих изобретений. Поиск начинается с определения функциональных ресурсов открытий и известных технических систем. То есть с попыток придумать, как могут быть использованы их разные свойства, чтобы создать новые, неизвестные ранее потребности у человека или общества.

Пример

Первоначально суть беспилотников сводилась к тому, чтобы обезопасить пилотов боевых самолетов при разведке или бомбардировке объектов противника. Именно поэтому первые серийные беспилотники были сделаны на основе истребителя-бомбардировщика F-4.

Однако анализ новых функций и возможностей беспилотника показал еще три серьезные ресурсные функции, которыми обладает новая система:

а. Беспилотные аппараты намного дешевле управляемых, и как следствие их можно поставить в серийное производство. Не опасаясь потерь «дорогостоящих» пилотов, можно создавать большие армады беспилотников, затрудняя работу систем ПВО – системы «стая»;

б. Поскольку нет потерь «дорогого» летчика, можно создавать беспилотники-камикадзе, которые гораздо эффективнее выполняют функцию бомбометания, чем возвращаемые аппараты;

в. У пилотируемого самолета есть серьезное ограничение при маневрировании. При маневре, вызывающем перегрузку в 10G, пилот теряет сознание. Отсутствие пилота резко повышает возможности маневрирования беспилотника-истребителя. Это существенно улучшает его боевые качества.

Все эти возможности сейчас учитываются при разработке беспилотников во многих странах. Меняется и тактика использования беспилотников.

2.3. Готовность уровня науки и техники к внедрению изобретения

К сожалению, новая потребность не всегда может быть реализована. Часто для создания новой системы уровня пионерного изобретения или изобретения второго уровня, необходим уровень развития науки и техники, который еще не достигнут.

Еще в 1927 году писатель-фантаст Алексей Толстой предложил использовать световой луч, как оружие, способное разрезать толстый металл на расстоянии в десятки километров. Несколько десятилетий спустя были открыты лазеры. Они быстро совершенствовались, но даже спустя 100 лет техника не достигла того уровня, чтобы разрезать металл на расстоянии несколько километров.

Пример

Идея заряжать ружья не с дула, а с казенной части была разработана и запатентована французским инженером Маршалом Саксом еще 1731 году. В 1775—1776 года британец Фергюсон упростил конструкцию, изготовил и продемонстрировал образец казеннозаряжаемого ружья высокопоставленным военным чинам Великобритании. В то время, скорострельность 6 выстрелов в минуту, казалась фантастической. Ружье показали в 1776 году королю Генриху III, и Фергюссон получил патент N 1139. А на следующий год он погиб в боях с американскими повстанцами[17 - Война за независимость США 1775—1783 гг.]. Ружье отправили в музей и… забыли о нем!

Рисунок 44. Ружье Фергюссона

В 1812 году изобретатель Жан Паули предложил революционную для своего времени конструкцию казеннозарядного ружья. Для заряжания предлагалось поднять подвижный затвор, вставить патрон и закрыть затвор. После чего можно было осуществлять выстрел. Новое оружие, более безопасное и скорострельное показали Наполеону. Но оно показалось ему слишком дорогим в изготовлении и эксплуатации. И внедрение было отложено… на 50 лет!

Рисунок 45. Патент Паули 1812 года

Что же происходило? Все просто! И ружье Фергюссона, и ружье Паули опережали свое время. Технологии того времени не могли обеспечить массовое производство ружей для переоснащения армии. 4 известные британские оружейные фирмы изготавливали 100 ружей Фергюссона 6 месяцев! В этих условиях, о полном перевооружении армии не могло быть и речи.

К новой конструкции вернулись во второй половине XIX века, когда техника шагнула далеко вперед, и Самуэль Кольт придумал новую технологию сборки оружия.

Пример

О полетах на Марс мечтал еще Ф. А. Цандер в 1920-х годах, создав первые жидкостные ракеты. Но реальная техника, способная реализовать эту мечту была создана только спустя полвека, с появлением электронных управляющих устройств, качественного топлива и многого другого.

Рисунок 46. Цандер Ф. А. (1887—1933)

Пример

О графенах слышали почти все, и потребности, которые могут быть реализованы с их использованием, тоже понятны. Но, к сожалению, современная техника не позволяет получить пригодные к техническому использованию материалы на основе графенов.

Рисунок 47. Модель графена