Алгоритм — это инструмент для анализа и поиска решения проблем. Но инструмент очень своеобразный. Его цель — заменить суету мыслей изобретателя на четкую по структуре и однозначную по результативности цепочку мыслительных операций, выводящую в зону сильных вариантов решения. Сильных для учебных задач — значит, не хуже, чем предложенных изобретателем, а порой и лучше. АРИЗ (и на его базе АРПС) — это первая в мировой практике действенная методика решения изобретательских задач, построенная на основе объективных законов. Инструмент очень сложный: осваивая его, приходится ломать многие привычные представления о том, что может быть, а чего быть не может. Кроме того, это инструмент «с обратной связью»: не только вы поработаете с ним, но и он поработает с вами.
И если только хватит у вас характера перейти с ним на «ты», то обязательно наступит день и миг, когда вы, подобно одному великому поэту, дописавшему гениальную поэму, выскочите из-за стола и, потирая руки, с восторгом воскликнете: «Ай да Пушкин! Ай да сукин сын!» Что может быть сильнее наслаждения от победы Разума!
Так что не откладывайте в сторону книгу, увидев очередную проблему с «металлургическим уклоном». Она вам вполне по силам. Вот только лень-матушка родилась раньше нас... Но тогда не завидуйте тем, кто очень скоро вас обойдет. Повезло... Удалось... В любом деле победа, или миг удачи, достается только тем, кто долго и упорно готовился этот миг ухватить. И тогда те счастливые мгновения торжества разума, которые сегодня доступны только «творцам», станут достоянием и нормой вашей жизни. Включайтесь! Цель того стоит!
Проблема 1
МЕШАЛКА ДЛЯ РАСПЛАВА СТАЛИ
Один из способов получения стали — варка ее в конверторе (большом ковше). В конце процесса плавки, чтобы получить расплав стали однородного состава и вывести на поверхность шлак (его температура плавления порядка 1000 °С, удельный вес — примерно в три раза меньше веса расплавленной стали), в жидкую сталь с температурой 1600 °С опускают мешалку — длинный толстый стальной стержень — и перемешивают ее (рис. 5.1). К сожалению, в процессе работы мешалка под действием теплового поля расплава быстро нагревается, размягчается и при температуре 1100 °С теряет свою прочность и перестает перемешивать расплав. Приходится часто менять мешалки, что усложняет работу и обходится дорого. Пробовали охлаждать мешалку, например, водой, но это оказалось слишком сложно и опасно: попадание воды в расплав стали приводит к взрыву. Решили изготовить мешалку из жаростойких металлов (вольфрама, молибдена и т.п.), но расчеты показали, что такая мешалка будет стоить слишком дорого. Как быть?
Для решения задачи используем АРПС.
Прежде всего определим основную функцию системы. Эта система создана для получения однородного состава расплава стали путем его механического перемешивания. Проанализируем ситуацию по шагам.
Шаг 1. Техническая система для получения однородного состава расплавленной стали путем ее механического перемешивания состоит из ковша, в котором варится сталь, расплава стали, шлака, мешалки и механизма, который держит мешалку, опускает ее в расплав и там перемещает. В процессе перемешивания в результате контакта мешалки с расплавом с температурой 1600 °С возникает нежелательный эффект (НЭ1) — нагрев и разрушение мешалки. Чтобы мешалка не разрушалась, можно использовать различные средства устранения (СУ). Рассмотрим эти средства и их возможные последствия — новые нежелательные эффекты (НЭ2).
Возможные средства устранения:
СУ1 — убрать мешалку вообще. При этом возникает НЭ2 — не будет перемешивания, т.е. не будет выполняться основная функция, что недопустимо. Следовательно, нужно будет изменить принцип действия системы — вводить другой способ перемешивания, например электромагнитным полем. (Иногда предлагают вращать ковш вокруг мешалки…)
СУ2 — устранить перегрев мешалки. Сделать это можно, если ввести устройство для охлаждения, например, водой. НЭ2 — сложность и опасность взрыва.
СУ3 — изготовить мешалку из жаростойких сталей. Тогда возникающий НЭ2 — высокая стоимость новой мешалки.