Принцип
действия алгоритма «Универсальный Решатель» можно продемонстрировать на хорошо
известном и достаточно простом примере. При этом не станем принимать исходные
условия задачи за догму, т.к. мы, прежде всего, ставим цель выявить при помощи
алгоритма максимум возможных вариантов решения.
Задача: Кондитерская фабрика решила к
юбилейной дате освоить выпуск нового сорта сувенирных конфет в виде шоколадной
бутылочки, заполненной ликером. Идея прекрасная, но заполнение формы вязким
ликером оказалось непростым делом, поэтому было решено ликер подогревать. В
подогретом виде ликер хорошо заполнял бутылочку, но та нагревалась и таяла. Как
быть?
Нет необходимости попадать струей ликера в горлышко бутылочки, т.к.
подачу ликера можно осуществлять через сопло, вставляемое в горлышко на время
заливки. Разумеется, сопло не должно создавать препятствий для выхода
вытесняемого воздуха. Время заливки вязкого ликера слишком велико, для его
уменьшения желательно иметь сопло большего диаметра. К сожалению, диаметр сопла
ограничен – ведь сопло должно проходить в горлышко бутылочки. Исходная задача
порождена наличием мешающего параметра – малого диаметра сопла.
Обработанная
задача: Cкорость заливки ликера в шоколадную бутылочку при
нормальной (комнатной) температуре Среды слишком мала. Как ее повысить, не повышая диаметра сопла?
Как
видим, удаление надуманного противоречия обнажило физическую суть задачи, к
которой мысли и поступки некого Решателя не имеют непосредственного отношения.
Описание неудачной попытки решения только затуманивало исходную
изобретательскую ситуацию. Тем не менее, эта информация может представлять
определенную ценность – она хотя бы предостерегает от повторения чужих ошибок.
Задачу необходимо переформулировать еще раз.
Переформулированная
задача: Как повысить скорость
течения вязкого ликера через сопло заданного диаметра?
1.
Выявление
главного процесса и состава ТС
Имеется
сопло, через которое ликер из одной емкости (бак) самотеком попадает в другую
емкость (шоколадная бутылочка). Известно также, что ликер является в данной ТС
Изделием. Инструмент же (поток ВЭИ) неспособен быстро подавать поток ликера.
Этим потоком ВЭИ является объем ликера, находящийся в баке. Его давление
определяется удельным весом, помноженным на перепад высот (без учета потерь на
преодоление сопротивления трубопровода).
2.
Выявление НЭ
Сформулируем проявление НЭ, как снижение мощности потока ликера,
которое первоначально выглядело, как снижение скорости заполнения
бутылочки. Поскольку носитель НЭ - поток ликера, то в паразитной
субсистеме он является следствием (СНЭ).
3.
Выявление причины
НЭ (ПНЭ)
Мешает потоку ликера,
т.е. вредно воздействует на него, малая производительность сопла. Следовательно,
ПНЭ – сопло.
4. «Вредный» процесс А
Для идентификации «вредного»
процесса А необходимо выяснить, что надо сделать с ПНЭ «сопло», чтобы НЭ исчез.
Это условие надо сформулировать в виде процесса, а затем изменить направление
этого процесса на противоположное. Для того, чтобы НЭ «снижение мощности
потока ликера» исчез, требуется повышение производительности
сопла. Следовательно, «вредный» процесс А – снижение
производительности сопла. Причиной недостаточной производительности
сопла является малый диаметр горлышка бутылочки, который менять
нельзя. Это параметр, мешающий решению поставленной задачи.
5. «Вредный» процесс Б
Для выявления «вредного»
процесса Б необходимо установить, что надо сделать с СНЭ (ликером), чтобы НЭ
исчез, а затем изменить направление этого процесса. Для того, чтобы повысить
мощность потока ликера, потребуется снизить его вязкость,т.е. внутреннее
трение. Отсюда следует, что «вредный» процесс Б – повышение внутреннего
трения ликера.
6. Способ 1. Разрушение
паразитной субсистемы «сопло – поток ликера» вводом вещества-посредника
Прямой ввод веществ запрещен,
т.к. рецептуру ликера менять нельзя, но можно на время ввести вещество-смазку
для снижения внутреннего трения ликера. После заполнения бутылочки смазка
должна исчезнуть сама - например, улетучиться. Известен способ повышения
текучести вязких жидкостей предварительным газированием, но интенсивный выход
газа после заливки вызовет вспенивание ликера.
7.
Свертывание
полученной ТС
Свертывания не
требуется.
8.
Способ 2. Разрушение паразитной субсистемы введением пары
антипроцессов анти-А и анти-Б
Анти-А – повышение
производительности сопла. Диаметр сопла увеличивать нельзя, т.к. именно
этим обстоятельством порождена задача. Пропускная способность сопла зависит не
только от площади сечения и вязкости, но и от приложенного давления. Ясно, что
остается либо повышать давление, либо снижать вязкость (о необходимости
снижения вязкости сигнализирует анти-Б, поэтому вязкость пока не будем
принимать во внимание). Решение – повысить давление ликера. Для этого
требуется ввести (создать) систему, способную подавать ликер под давлением,
т.е. насос.
Анти-Б – снижение
внутреннего трения ликера. Необходимо использовать физэффект,
позволяющий снизить внутреннее трение (вязкость) ликера. Таким физэффектом
является повышение температуры ликера, породившее первоначальную задачу.
Эту задачу рассмотрим чуть позже.
9.
Способ 3. Разрушение паразитной субсистемы за счет изменения
Среды (Надсистемы)
НЭ,
как и любой другой процесс, может протекать только при определенном состоянии
Среды. Например, в данной задаче «по умолчанию» принимается, как разумеющийся
факт, что заполнение бутылочки ликером производится при комнатной температуре.
Что мешает представить, что ту же самую операцию надо производить в условиях
арктического мороза? Мешает психологическая инерция. При этом условия задачи
меняются, т.к. ингредиенты (шоколад и ликер) изначально заморожены и теперь
идея решения, буквально, напрашивается сама - обливать расплавленным
шоколадом фигурку из замороженного ликера. Данное направление развития не
является инвертированием, т.к. ликер и шоколад не меняются местами. Это замена
позитивной логики на негативную, причем не имеет значения, какую именно из
операций мы намерены считать «позитивной», а какую «негативной» - первую
(комнатная температура) или вторую (арктический мороз).
Теперь можно перейти к рассмотрению
первоначальной задачи с подогревом ликера.
1. Выявление главного процесса и
состава ТС
В рассматриваемой ТС «бутылочка - ликер» бутылочка удерживает ликер.
Ликер – жидкость, стремящаяся растечься под действием собственного веса, а
достаточно жесткая бутылочка должна этому противодействовать. Под давлением,
возникающим из-за веса ликера, в веществе бутылочки возникают механические
напряжения. Фактически, бутылочка существует для того, чтобы ликер сохранял
свою форму в пространстве. Главный процесс, ради которого существует бутылочка
– снижение изменений формы фигуры [из ликера].
Формулировка получилась несколько пространной, но суть она отражает точно.
Измеряемый параметр – изменение формы. По сути, это изменение
является процессом, а бутылочка отвечает за создание соответствующего
антипроцесса. Физическую единицу, которой можно было бы оценивать изменение
формы, назвать затруднительно, но измерение всегда заключается в сравнении с
эталоном, в качестве которого мы вправе принять желаемую пространственную форму
фигуры из ликера. Инструментом в рассматриваемой ТС является бутылочка,
Изделием – ликер.
2. Выявление НЭ
НЭ в виде «вредного» процесса – повышение температуры бутылочки, в
результате которого бутылочка теряет способность создавать указанный выше антипроцесс.
СНЭ в паразитной субсистеме – бутылочка.
3.
Выявление причины
НЭ (ПНЭ)
Причина
НЭ (ПНЭ) – ликер. В состав паразитной субсистемы, таким образом, входят оба
элемента рассматриваемой ТС.
4. «Вредный» процесс А
Для того, чтобы НЭ «повышение температуры бутылочки»
исчез, необходимо снизить температуру бутылочки. Следовательно, процесс А – повышение
температуры бутылочки.
5. «Вредный» процесс Б
Для того, чтобы НЭ «повышение температуры бутылочки»
исчез, необходимо снизить температуру ликера. Следовательно, процесс Б – повышение
температуры ликера.
6. Способ 1. Разрушение паразитной
субсистемы вводом вещества
Ввод веществ в систему запрещен, но можно попытаться ввести вещество на
время, по прошествии которого вещество должно исчезнуть. Таким веществом могла бы
служить углекислота (сухой лед), но ее бурное испарение будет вызывать
вспенивание ликера.
7. Свертывание системы
Свертывания не требуется.
8. Способ 2. Разрушение паразитной
субсистемы вводом пары антипроцессов анти-А и анти-Б
Анти-А – снижение температуры бутылочки.
Решение: производить снижение температуры (т.е., охлаждение)
бутылочки заранее.
Анти-Б – снижение температуры ликера.
Решение: подавать ликер под давлением.
- Способ 3. Разрушение
паразитной субсистемы изменением Среды.
Вряд ли бутылочка растает, если заливать
в нее подогретый ликер на морозе.
Итак, для решения задачи потребовалось два прохода рекурсивного
алгоритма «Универсальный Решатель».
10. Выбор варианта решения, пригодного для реализации:
1. Обливать
расплавленным шоколадом фигурку из замороженного ликера.
2. Подавать
ликер под давлением.
3. Заливать
горячий ликер в предварительно охлажденную шоколадную бутылочку.
4.
Охлаждать бутылочку в процессе заливки ликера или сразу
после нее.
Последнее слово остается за специалистом-технологом.
Каких-то новых и неожиданных решений мы не получили, но
главной целью данного разбора была только демонстрация принципа действия
алгоритма.
Карев А.А.
г.Братск
02.08.04 г.
