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本と記事
発明の芸術 私たちが選ぶ道
発明活動は多面的であり、問題解決だけではありません。 問題を見つけて解決し、新しいアイデアを実行可能な設計に変え、新しい機械、装置、または方法を導入する必要があります。 それでも、最も重要なことは問題を解決することです。 既製のタスクを実行できます。 多くの場合、発明者は競争上の問題を解決します。 新しいアイデアの開発、その運用設計への変換、およびその実装は、他の人によっても実行できると専門家グループは言います。彼らは発明の説明を読み、著者に詳細を要求し、新製品を生産に導入します。 。 もちろん、作者がすべての段階で作品に参加することが最善です。 しかし、著者が問題の解決に参加することが必要かつ十分であり、ここで著者を置き換えることはできません。 決断は発明の基礎です。 XNUMX 世紀の発明家は職人でした。彼は自分の手で新しい機械を作り、あらゆる方法で改造して、それが確実に機能するようにしました。 現代の発明家は、第一に、思想家であり知識人です。 もちろん、発明者が器用な人であればそれに越したことはありません。 生産に関する知識、計算、設計、描画ができる必要があります。 しかし、最も重要なことは、繊細で正確な知的操作です。 図面を描いたり、モデルを作成したりする前に、解決策のアイデアを作成する必要がありますが、これは複雑なプロセスです。 まず、発明者は難しい質問に答えなければなりません。この問題の解決策を引き受けるべきか、それとも放棄して、同じ目標を達成するための別の作業に置き換えるべきでしょうか。 本質的に、これは、特定の技術システムに開発の余力があるのか、それともその余力が使い果たされ、根本的に新しいシステムを作成する必要があるのかという問題です。 このような質問がどのようにして生じ、どのように答えるべきかについて、具体的な例を見てみましょう。 問題 40. 推測しないでください。 鋳鉄が高炉で製錬されると、マグネシウム、カルシウムなどの溶融酸化物の混合物であるスラグが形成されます。1000°Cの温度を有するスラグは、大きな取鍋に注がれ、鉄道プラットフォームにあるスラグ処理プラントに運ばれます。 。 溶融スラグは建築資材を製造するための貴重な原料です。 しかし、固化したスラグはそのような原料ではなくなります。それを再び溶かしても利益は得られません。 最初、取鍋内のスラグはすべて液体です。 しかし、輸送中に、硬い地殻が形成され、表面に急速に成長します。 特別な（かなりかさばる）器具を使用して穴を開ける必要があります。 クラストには、たとえ穴が開けられていても、液体スラグの一部が保持されます。 その結果、スラグ処理工場では取鍋からスラグの XNUMX 分の XNUMX しか排出されません。 残りは埋め立て地に送られます。 さらに、硬化したスラグから取鍋を解放し、このスラグを工場領域から除去するには多大な労力を費やす必要があります。 そこで、研究所で会議が召集されました。 「断熱性に優れたバケツを作る必要があります」とある科学者は提案しました。 「試してみましたが、良くありません」と工場の代表者は反対した。 - 断熱材は多くのスペースを占有し、バケットの幅が広くなり、これは鉄道輸送には受け入れられません。 - 蓋はどうですか？ -科学者は屈しませんでした。 - 断熱蓋を作ってみませんか？ 結局のところ、熱の主要部分は上から出て行き、そこで熱いスラグが冷たい空気と接触します。 「私たちは試してみました」と工場の代表者はため息をついた。 - 部屋ほどの大きさのお玉。 どのようなカバーが必要か想像できますか? クレーンを使用して設置、撤去する必要があります。 とても大変です... 「別の問題を解決する必要があります」とXNUMX人目の科学者は言いました。 - 制作全体の再構築を考えてみましょう。 そのため、スラグを遠くまで運ぶ必要がありません。 「分からない、分からない」とXNUMX人目の科学者が反論した。 - 私なら、タスクを別の方法で設定します。スラグを確実に迅速に供給することです。 「根本を見つめる必要がある」とXNUMX人目は言った。 - スラグを形成せずに鋳鉄を製錬するという、タスクをさらに広範囲に設定することもできます。 そして発明家が現れた。 「推測しないでください」と彼は言った。 - タスクは次のように定式化する必要があります... タスクはどのように策定されるべきだと思いますか? 本質的に、私たちは山積みの問題 (いわゆる発明的状況) に直面しており、その XNUMX つの問題をどのように選択すればよいのか、どの解決策が最良の結果をもたらすのかはわかりません。 問題 41. 状況を理解しよう 板ガラスを製造するには、熱いガラスリボンがコンベアに供給されます。 テープは金属ローラーから金属ローラーへと転がり、徐々に冷却されます。 そして、まだ硬化していないガラステープが曲がって、ローラーからローラーへと「這う」 - ガラスに凹凸が形成されるため、ガラスは長時間磨く必要があります。 最初にこの問題に遭遇したエンジニアは、ローラーをできるだけ薄くすることを提案しました。 ローラーが薄ければ薄いほど、ローラー間の窪みは小さくなります。 これは、ガラステープがより滑らかになることを意味します。 しかし、ここで技術的な矛盾が生じました。ローラーが薄ければ薄いほど、ローラーから数十メートルの巨大なコンベアを作るのが難しくなります。 たとえば、ローラーの厚さがマッチの厚さと等しい場合、コンベア 500 メートルあたり XNUMX 個のローラーが必要となり、それらはピンポイントの精度で取り付ける必要があります。 ローラーが糸よりも細い場合はどうなりますか? 「大丈夫だよ」と若いエンジニアの一人が言った。 - ケシの実の上に全体の絵を描く達人がいます。 非常に薄いローラーを備えたコンベアを設計してみましょう。 そして、熟練した組み立て業者もいるでしょう。 「そのようなベルトコンベアにどれくらいの費用がかかるか考えてみてください」と彼らは彼に反対した。 - いいえ、大きなローラーはそのままにして、研磨プロセスを改善し、ガラスの波打った表面をまっすぐにします。 - コンベヤーを完全に廃棄する必要があります。 - 他の人が提案しました。 - 根本的に新しいものに置き換えると良いでしょう。 そして発明家が現れた。 「状況を見てみましょう」と彼は言った。 - これらのタスクのうち、優先する必要があるのは... そして、どのタスクを優先すべきかを説明しました。 そして、あなたはどう思いますか？ 問題40と41は比較的理解しやすいです。 問題 40 は、「鉄生産」スーパーシステムの一部である「スラグ輸送」システムを示します。 スーパーシステムについては何の不満もありません。変更する必要はありません。 このシステムは、スラグの移動という主な仕事にも対応します。 輸送中に一部のスラグが固まる以外は、すべて問題ありません。 このため、システム全体、ましてやスーパーシステムを再構築する意味はありません。 結局のところ、フロントウィンドウが汚れることがあるからといって車を手放すのはばかげています... このような場合、状況からタスクへの移行は、「すべては元のままですが、不利な点は消えます」という非常に単純なルールに従って実行されます。 スラグを通常の開いたバケツで輸送し続けますが、硬い地殻が形成されるべきではありません。 問題 41 は別の図を示しています。 このシステムは、その主要な機能に対応できていない。コンベアは、まず第一に均一なガラスリボンを形成し、それから初めて - これが XNUMX 番目のことである - ガラスリボンを炉から輸送する必要がある。 ローラーコンベアは開発の可能性を使い果たしたため (もちろん一般的にではなく、ガラス生産において)、新しいシステムに置き換える必要があります。 もちろん、確かな確信がない場合、つまり既存のシステムを維持するか、根本的に新しいシステムを探すかという中間のケースも考えられます。 このような場合、システムが保存される問題の定式化から始めなければなりません。 いかなる正確な科学も芸術を排除するものではありません。 たとえば、同じ望遠鏡を使用しても、研究者のスキルに応じて異なる結果が得られることがあります。 多くは彼が自分自身に設定した目標に依存します。 従来の船舶を根本的に新しい船舶に置き換えるという課題が設定されているとします。 船舶はマクロレベルで動作するシステムです。船体、エンジン、プロペラ、これらはすべて「ハードウェアの一部」であり、非常に大きなものです。 遅かれ早かれ、このシステムはミクロレベルに移行する必要がありますが、今日ではそのような船がどのようなものかを正確に想像するのは困難です。 独創的な問題を解決する理論から何が言えるでしょうか? まず、ミクロレベルに移行するというタスクは、原理的には完全に解決可能です。 第二に、「Ship」システムはまだ、厳格で一定の形式が柔軟で変化する形式に置き換えられる開発の第 1954 段階に入っていません。 システムの開発余力はまだ枯渇していないため、ミクロレベルに移行するまでには何十年もかかる可能性があります。 それだけです！ この時点で理論は沈黙します。 仕事の選択は人によって異なります。 空のパイか、手の中の鳥か、どちらを好むかを自分で決めなければなりません。 ただ明確に理解しておく必要があるのは、根本的に新しい技術システムの作成に取り組み、古い技術システムが開発の可能性をまだ使い果たしていない場合、発明が認識され実装されるまでの道のりは非常に長いということです。 時代を先取りした問題を解決するのは簡単ではありません。 そして、新しいシステムが可能であること、さらには必要であることを証明することはさらに困難です。 前の章で、振動ジャイロスコープについて説明しました。 したがって、この発明の出願は XNUMX 年に提出され、発明者はわずか XNUMX 年後に著者の証明書を受け取りました。 この発明の実現可能性、有用性、新規性を証明するにはXNUMX年かかりました。 XNUMX年前、発明家が造船所に来てこう言ったと想像してみてください。「なぜ帆のことにこだわるのですか？帆を外して蒸気ポンプを取り付けましょう。炭鉱にはそのような機械があります。ポンプで水車のように車輪を回しましょう。」車輪……それは素晴らしいでしょう！ これが冗談ではなく、蒸気船という偉大な発明について話しているとは誰も信じないだろう。 ソ連の有名な発明家アレクサンドル・グリゴリエヴィチ・プレスニャコフは、プロペラや外輪のない珍しい船の申請書を提出した。 船底にはパイプ状の電磁石があります。 電池に接続された XNUMX つの金属板もあります。 海水は電気を通すので、プレート間に電流が流れます。 そして、磁場 (中学 XNUMX 年生の物理学を思い出してください) によって、電流が流れる導体が動きます。 その結果、水は後ろに跳ね返され、船は前に進みます。 プレスニャコフは 1955 年に発明を出願しましたが、却下されました。 専門家たちは憤慨しました：なんてナンセンスだ - エンジンを捨てて電磁ポンプに置き換えるなんて！.. 発明者は議論し、証明し、説得しなければなりませんでした... 1969年になって初めてプレスニャコフは著者の証明書を受け取りました。 XNUMX年間、彼は認められることを求めていました。 そして、詳細な設計開発、実験、実装など、他の段階が先にありました...プレスニャコフエンジンを搭載した船はまだありません。 時間が経てば必ず現れますが。 技術システムのミクロレベルへの移行は法則です。 しかし、開発の順序も同じ法則です。システムはまずマクロ レベルでの開発の可能性を使い果たし、それから初めてミクロ レベルへの移行が可能になります。 アレクサンダー・グリゴリエヴィチ・プレスニャコフは印税を受け取っておらず、彼の発明は依然として紙の上でのみ存在しています。 しかし、時代に先駆けて磁気流体力学エンジンを搭載した最初の船が A.G. プレスニャコフによって発明されたということは、造船の歴史に永遠に刻まれるでしょう。 創造性の喜び、将来の問題を解決できたという意識、これが発明家の報酬です。 社会にも恩恵がもたらされました。「船舶」システムをミクロレベルに移行する時期が来れば、この移行への道筋の XNUMX つが明確になるでしょう。 時期尚早の発明は、最終的には大規模で実質的に利益をもたらすことが判明します... もう XNUMX つの可能性があります。今日の「船舶」システムは決して時代遅れではなく、船舶とその個々の部品をマクロ レベルで改善するという比較的小さな問題の解決にエネルギーを向けることができます。 ここには解決と実装という多くのタスクがあります。 数年以内に、XNUMX、XNUMX、XNUMX の著作権証明書を受け取り、ほとんどの発明を実施し、自分が発明したものを実際に見て、あなたの発明のおかげで仕事が楽になった人々から感謝の言葉を聞くことができます。 そしてロイヤリティを受け取ります。 問題42 港では船が積み込まれていました。 強力なクレーンがバッグの入ったパレットを船倉の開いた開口部に降ろしました。 雨が激しく降り、船倉内に水が浸入してきました。 -まあ、天気です-ムーバーのXNUMX人が不平を言いました。 - ウェットスルー... 「何もできません」ともう一人は答えました。 - 積み込み中は船倉を閉めることはできず、屋根を付けることもできません... そして発明家が現れた。 「特別な屋根が必要だ」と彼は言った。 - 雨が通らず、荷物が自由に落ちるようにします。 見て... 発明者はどのような屋根を提案しましたか? 何千もの船が港に停泊しています。 何万人もの人々が太陽、雨、雪の中で働いています。 船倉の上の屋根は間違いなく必要です。 そしてそれを思いつくのは難しいことではありません。 同様の問題がずっと前に発生しました。工場のフロアでの隙間風を避けるために、ドアを閉める必要があります。 また、フォークリフトが自由に通行するには、ドアが開いていなければなりません。 この矛盾は非常に簡単に解消されました。ドアの葉は厚いゴムでできていました。 ローダーは自由に通過します - ドアは自動的に開いたり閉じたりします。 船倉の開口部は工場のドアよりも広いです。 しかし、屋根のフラップは膨張可能にすることができ、切妻屋根のように船倉の上に立つことになります。 荷重がそのようなドアを自由に押し広げて落下します。 この発明の著作権証明書は簡単に発行されました - すべてが非常に明白です...
大中小、あらゆる種類の問題を解決する必要があります。 しかし、試行錯誤の方法の欠点は、タスクが大きくなるほど顕著になります。 したがって、巨大な機関は既存のシステムの改善に取り組んでおり、根本的に新しいシステムを「発明」する機関は存在しません。 TRIZ の出現により状況は変化しており、やがて、遠い将来の問題の発見と解決を専門とする発明局が組織されるだろうと想定しなければなりません。 最も有利な状況は、システムが開発の可能性を使い果たし、今日、異なる原理に基づく別のシステムに置き換える必要がある場合です。 古いシステムの欠点は誰の目にも明らかであり、新しいアイデアが待望されています。 問題 41 のように、ローラーをさらに薄くしても利益は得られません。 ローラーコンベアをまったく別のものに置き換える必要があるのは明らかです。
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