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BÜCHER UND ARTIKEL
DIE KUNST DES ERFINDENS DIE STRASSEN, DIE WIR WÄHLEN
Bücher und Artikel / Und dann kam der Erfinder
Erfinderische Tätigkeit ist vielfältig, es geht nicht nur darum, Probleme zu lösen. Sie müssen ein Problem finden, es lösen, eine neue Idee in ein praktikables Design umsetzen, eine neue Maschine, ein neues Gerät oder eine neue Methode einführen. Dennoch ist es das Wichtigste, das Problem zu lösen. Sie können eine vorgefertigte Aufgabe übernehmen. Oftmals lösen Erfinder Wettbewerbsprobleme. Die Entwicklung einer neuen Idee, ihre Umsetzung in ein Betriebsdesign und ihre Umsetzung können von anderen durchgeführt werden, sagt eine Gruppe von Spezialisten: Sie lesen die Beschreibung der Erfindung, erfragen Details beim Autor und führen das neue Produkt in die Produktion ein . Natürlich ist es am besten, wenn der Autor in allen Phasen an der Arbeit beteiligt ist. Es ist aber notwendig und ausreichend, dass der Autor an der Lösung des Problems mitwirkt; hier kann der Autor nicht ersetzt werden. Entscheidung ist die Grundlage der Erfindung. Der Erfinder des XNUMX. Jahrhunderts war ein Handwerker, er baute mit seinen eigenen Händen eine neue Maschine, baute sie in jeder Hinsicht um und stellte sicher, dass sie funktionierte. Ein moderner Erfinder ist in erster Linie ein Denker und ein Intellektueller. Natürlich ist es toll, wenn der Erfinder geschickte Hände hat. Sie müssen sich mit der Produktion auskennen, rechnen, konstruieren und zeichnen können. Und doch sind subtile und präzise intellektuelle Operationen das Wichtigste. Bevor es an das Zeichnen oder Anfertigen eines Modells geht, muss eine Lösungsidee entwickelt werden, und das ist ein komplexer Prozess. Zunächst muss der Erfinder eine schwierige Frage beantworten: Soll er die Lösung dieses Problems übernehmen oder sie aufgeben und durch eine andere Aufgabe ersetzen, die auf das gleiche Ziel abzielt? Im Wesentlichen geht es dabei um die Frage, ob ein bestimmtes technisches System Entwicklungsreserven hat oder ob diese erschöpft sind und es notwendig ist, ein grundlegend neues System zu schaffen. Schauen wir uns konkrete Beispiele an, wie eine solche Frage entsteht und wie sie beantwortet werden sollte. Aufgabe 40. NICHT RATEN! Beim Schmelzen von Gusseisen in Hochöfen entsteht Schlacke – eine Mischung aus geschmolzenen Oxiden von Magnesium, Kalzium usw. Die 1000 °C heiße Schlacke wird in große Pfannen gegossen und zu Schlackenaufbereitungsanlagen auf Bahnsteigen transportiert . Geschmolzene Schlacke ist ein wertvoller Rohstoff für die Herstellung von Baustoffen. Aber erstarrte Schlacke ist kein solcher Rohstoff mehr: Es ist unrentabel, sie wieder einzuschmelzen. Zunächst ist die gesamte Schlacke in der Pfanne flüssig. Während des Transports bildet sich jedoch auf seiner Oberfläche eine harte Kruste, die schnell wächst. Sie müssen es mit speziellen (ziemlich sperrigen) Geräten stanzen. Die Kruste hält, auch wenn Löcher darin gestanzt sind, einen Teil der flüssigen Schlacke zurück. Dadurch werden in Schlackenaufbereitungsanlagen nur zwei Drittel der Schlacke aus der Pfanne abgelassen. Der Rest landet auf der Mülldeponie. Darüber hinaus ist ein hoher Arbeitsaufwand erforderlich, um die Pfanne von der ausgehärteten Schlacke zu befreien und diese Schlacke anschließend aus dem Anlagengelände zu entfernen. Und so wurde ein Treffen im Forschungsinstitut einberufen. „Wir müssen einen Eimer mit guter Wärmedämmung herstellen“, schlug ein Wissenschaftler vor. „Wir haben es versucht, aber es ist nicht gut“, wandte der Werksvertreter ein. - Die Wärmedämmung nimmt viel Platz ein, die Schaufel wird breiter, was für den Schienentransport nicht akzeptabel ist. - Was ist mit dem Deckel? - Der Wissenschaftler gab nicht nach. - Warum nicht einen wärmeisolierenden Deckel herstellen? Denn der Großteil der Wärme entweicht von oben – dort, wo die heiße Schlacke mit kalter Luft in Kontakt kommt. „Wir haben es versucht“, seufzte der Werksvertreter. - Eine Kelle von der Größe eines Zimmers. Können Sie sich vorstellen, welche Art von Abdeckung benötigt wird? Sie müssen es mit einem Kran installieren und entfernen. So viel Ärger... „Wir müssen ein anderes Problem lösen“, sagte der zweite Wissenschaftler. - Denken wir über eine Umstrukturierung der gesamten Produktion nach. Damit die Schlacke nicht weit transportiert werden muss. „Ich weiß es nicht, ich weiß es nicht“, wandte der dritte Wissenschaftler ein. - Ich würde die Aufgabe anders stellen: eine schnelle Lieferung der Schlacke gewährleisten. „Wir müssen an die Wurzel schauen“, sagte der Vierte. - Die Aufgabe kann noch weiter gefasst werden: Gusseisen ohne Schlackenbildung zu schmelzen. Und dann tauchte ein Erfinder auf. „Rate nicht“, sagte er. - Die Aufgabe sollte wie folgt formuliert werden ... Wie sollte die Aufgabe Ihrer Meinung nach formuliert werden? Im Wesentlichen stehen wir vor einer ganzen Reihe von Problemen (der sogenannten erfinderischen Situation), und es ist nicht bekannt, wie wir das einzelne Problem auswählen sollen, dessen Lösung das beste Ergebnis liefert. Problem 41. LASS UNS DIE SITUATION VERSTEHEN Zur Herstellung von Flachglas wird ein heißes Glasband auf ein Förderband geführt. Das Band rollt von einer Metallrolle zur anderen und kühlt dabei allmählich ab. Und dann muss das Glas noch lange poliert werden, denn das noch nicht ausgehärtete Glasband verbiegt sich und „kriecht“ von einer Rolle zur anderen – es bilden sich Unregelmäßigkeiten auf dem Glas. Die Ingenieure, die als erste auf dieses Problem stießen, schlugen vor, die Walzen so dünn wie möglich zu machen. Je dünner die Walzen sind, desto kleiner ist die Vertiefung zwischen ihnen. Dadurch wird das Glasband glatter. Aber hier entstand ein technischer Widerspruch: Je dünner die Rollen, desto schwieriger ist es, daraus ein riesiges Förderband von mehreren zehn Metern zu bauen. Wenn beispielsweise die Dicke einer Rolle der Dicke eines Streichholzes entspricht, sind für jeden Meter Förderband 500 Rollen erforderlich, und diese müssen mit höchster Präzision installiert werden. Was ist, wenn die Rolle dünner als der Faden ist? „Es ist in Ordnung“, sagte ein junger Ingenieur. - Es gibt Meister, die ein ganzes Bild auf einen Mohn malen. Lassen Sie uns einen Förderer mit sehr dünnen Rollen entwerfen. Und es wird qualifizierte Monteure geben. „Überlegen Sie, wie viel so ein Förderband kosten wird“, wandten sie ein. - Nein, wir belassen die großen Walzen, wir versuchen den Polierprozess zu verbessern, wir glätten die wellige Oberfläche des Glases. - Wir müssen das Förderband ganz wegwerfen! - jemand anderes hat vorgeschlagen. - Es wäre schön, es durch etwas grundlegend Neues zu ersetzen. Und dann tauchte ein Erfinder auf. „Schauen wir uns die Situation an“, sagte er. - Von diesen Aufgaben sollte es bevorzugt werden ... Und er erklärte, welcher Aufgabe Priorität eingeräumt werden sollte. Und was denkst du? Die Aufgaben 40 und 41 sind relativ einfach zu verstehen. Aufgabe 40 gibt das System „Schlackentransport“ an, das Teil des Supersystems „Eisenproduktion“ ist. Wir haben keine Beschwerden über das Supersystem, es besteht keine Notwendigkeit, es zu ändern. Das System erledigt auch seine Hauptaufgabe – den Schlackentransport. Alles ist in Ordnung, außer dass ein Teil der Schlacke beim Transport aushärtet. Aus diesem Grund macht es keinen Sinn, das gesamte System neu aufzubauen, geschweige denn das Supersystem. Schließlich ist es lächerlich, sein Auto aufzugeben, weil die Frontscheibe manchmal schmutzig wird ... In solchen Fällen erfolgt der Übergang von der Situation zur Aufgabe nach einer ganz einfachen Regel: „Alles bleibt wie es war, aber der Nachteil verschwindet.“ Lassen Sie die Schlacke weiterhin in normalen offenen Eimern transportieren, es darf sich jedoch keine harte Kruste bilden. Aufgabe 41 zeigt ein anderes Bild. Das System erfüllt seine Hauptaufgabe nicht: Der Förderer muss zunächst ein gleichmäßiges Glasband formen und es dann – das ist das Zweite – aus dem Ofen transportieren. Die Entwicklungsmöglichkeiten der Rollenbahn sind ausgeschöpft (natürlich nicht allgemein, sondern in der Glasproduktion) und müssen durch ein neues System ersetzt werden. Natürlich kann es Zwischenfälle geben, in denen keine feste Gewissheit besteht: entweder das bestehende System zu erhalten oder nach einem grundlegend neuen System zu suchen. In solchen Fällen muss man mit einer Problemformulierung beginnen, bei der das System erhalten bleibt. Keine exakte Wissenschaft schließt die Kunst aus. Beispielsweise können mit demselben Teleskop je nach Können des Forschers unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden. Viel hängt von den Zielen ab, die er sich selbst setzt. Angenommen, die Aufgabe besteht darin, konventionelle Schiffe durch etwas grundlegend Neues zu ersetzen. Ein Schiff ist ein System, das auf der Makroebene funktioniert: Rumpf, Motoren, Propeller – all das sind „Hardwareteile“, und zwar sehr, sehr große. Früher oder später muss sich dieses System auf die Mikroebene verlagern, obwohl es heute schwierig ist, sich genau vorzustellen, wie ein solches Schiff aussehen würde. Was kann die Theorie zur Lösung erfinderischer Probleme sagen? Erstens ist die Aufgabe, auf die Mikroebene zu gelangen, grundsätzlich vollständig lösbar. Zweitens ist das System „Schiff“ noch nicht in die dritte Entwicklungsstufe eingetreten, in der die starre, konstante Form durch eine flexible, sich verändernde Form ersetzt wird. Die Entwicklungsreserven des Systems sind noch lange nicht ausgeschöpft und daher können bis zum Übergang auf die Mikroebene noch viele Jahrzehnte vergehen. Und alle! An diesem Punkt verstummt die Theorie. Die Wahl der Aufgabe hängt von der Person ab. Er muss selbst entscheiden, was ihm lieber ist: ein Kuchen am Himmel oder ein Vogel in der Hand. Sie müssen sich nur klar sein: Wenn Sie die Schaffung eines grundlegend neuen technischen Systems in Angriff nehmen und das alte die Entwicklungsmöglichkeiten noch nicht ausgeschöpft hat, wird der Weg zur Anerkennung und Umsetzung der Erfindung lang, sehr lang sein. Ein Problem, das seiner Zeit voraus ist, ist nicht einfach zu lösen. Und es ist noch schwieriger zu beweisen, dass ein neues System möglich und sogar notwendig ist. Im vorherigen Kapitel habe ich ein Vibrationsgyroskop erwähnt. Die Anmeldung für diese Erfindung wurde also 1954 eingereicht und der Erfinder erhielt das Urheberrechtszertifikat erst einundzwanzig Jahre später. Es dauerte zwei Jahrzehnte, um die Machbarkeit, Nützlichkeit und Neuheit der Erfindung zu beweisen! Stellen Sie sich vor, dass vor zweihundert Jahren ein Erfinder zu den Schiffbauern kam und sagte: „Warum beschäftigen Sie sich mit Segeln? Entfernen Sie die Segel, installieren Sie eine Dampfpumpe – so eine Maschine gibt es in den Kohlengruben. Lassen Sie die Pumpe die Räder wie eine Mühle drehen.“ Räder... Das wird großartig!“ Es ist unwahrscheinlich, dass irgendjemand glauben würde, dass dies kein Scherz war und dass es sich um eine großartige Erfindung handelte – das Dampfschiff. Der berühmte sowjetische Erfinder Alexander Grigorjewitsch Presnjakow beantragte ein ungewöhnliches Schiff – ohne Propeller und Schaufelräder. Unter dem Schiffsboden befindet sich ein Elektromagnet in Form eines Rohrs. Außerdem gibt es zwei Metallplatten, die mit einer elektrischen Batterie verbunden sind. Meerwasser ist ein Stromleiter, daher fließt Strom zwischen den Platten. Und ein Magnetfeld (denken Sie an die Physik der siebten Klasse) setzt einen stromdurchflossenen Leiter in Bewegung. Dadurch wird das Wasser zurückgeworfen und das Schiff bewegt sich vorwärts. Presnyakov reichte 1955 einen Antrag für die Erfindung ein... und wurde abgelehnt. Die Experten waren empört: Was für ein Unsinn – die Motoren wegwerfen und durch eine elektromagnetische Pumpe ersetzen!.. Der Erfinder musste argumentieren, beweisen, überzeugen... Erst 1969 erhielt Presnyakov ein Autorenzertifikat. Vierzehn Jahre lang suchte er nach Anerkennung! Und es standen noch weitere Phasen bevor – detaillierte Designentwicklung, Experimente, Implementierung ... Es gibt immer noch keine Schiffe mit Presnyakov-Motoren. Obwohl sie mit der Zeit definitiv auftauchen werden. Der Übergang technischer Systeme auf die Mikroebene ist ein Gesetz. Aber das gleiche Gesetz ist der Ablauf der Entwicklung: Das System muss zunächst die Entwicklungsmöglichkeiten auf der Makroebene ausschöpfen und erst dann kann der Übergang zur Mikroebene erfolgen. Alexander Grigorjewitsch Presnjakow erhielt keine Lizenzgebühren; seine Erfindung existiert immer noch nur auf dem Papier. Aber es wird für immer eine Seite in die Geschichte des Schiffbaus eingehen, dass das erste Schiff mit einem magnetisch-hydrodynamischen Motor, das seiner Zeit voraus war, von A.G. Presnyakov erfunden wurde. Die Freude an der Kreativität, das Bewusstsein, das Problem der Zukunft lösen zu können – das ist die Belohnung des Erfinders. Auch die Gesellschaft hat davon profitiert: Wenn es an der Zeit ist, das System „Schiff“ auf die Mikroebene zu übertragen, wird einer der Wege für diesen Übergang klar sein. Vorzeitige Erfindungen erweisen sich letztendlich als groß und praktisch profitabel ... Es gibt noch eine andere Möglichkeit: Das System „Schiff“ ist heute keineswegs veraltet; Energie kann auf die Lösung relativ kleiner Probleme der Verbesserung des Schiffes und seiner einzelnen Teile auf Makroebene gerichtet werden. Hier gibt es viele Aufgaben – lösen und umsetzen. In ein paar Jahren können Sie zwanzig, dreißig, fünfzig Urheberrechtszertifikate erhalten, die meisten Erfindungen umsetzen, sehen, was Sie in der Realität erfunden haben, und Dankesworte von Menschen hören, denen Ihre Erfindung die Arbeit erleichtert hat. Und erhalten Sie Lizenzgebühren. Aufgabe 42 Im Hafen wurde ein Schiff beladen. Ein leistungsstarker Kran senkte Paletten mit Säcken in die offene Öffnung des Schiffsladeraums. Es regnete stark und Wasser drang in den Laderaum ein. - Nun, das Wetter, - grummelte einer der Möbelpacker. - Durch und durch naß... „Da kann man nichts machen“, antwortete der andere. - Während des Ladens kann man den Laderaum nicht schließen, man kann kein Dach aufstellen... Und dann tauchte ein Erfinder auf. „Wir brauchen ein besonderes Dach“, sagte er. - Damit der Regen nicht durchgeht und die Lasten frei fallen. Sehen... Welche Art von Dach hat der Erfinder vorgeschlagen? Tausende Schiffe liegen in Häfen. Zehntausende Menschen arbeiten in der Sonne, im Regen und im Schnee. Ein Dach über den Laderäumen ist zweifellos erforderlich. Und es ist nicht schwer, darauf zu kommen. Ein ähnliches Problem gab es schon vor längerer Zeit: Um Zugluft in der Fabrikhalle zu vermeiden, müssen die Türen geschlossen sein. Und damit Gabelstapler ungehindert passieren können, müssen die Türen geöffnet sein. Der Widerspruch wurde ganz einfach beseitigt: Die Türblätter waren aus dickem Gummi. Der Lader passiert frei – die Türen öffnen und schließen sich wieder. Die Öffnung des Schiffsraums ist breiter als die Fabriktore. Die Dachklappen können jedoch aufblasbar gemacht werden – sie stehen dann wie ein Satteldach über dem Laderaum. Die Ladung drückt solche Türen frei auseinander und fällt herunter. Für diese Erfindung ließ sich problemlos ein Urheberrechtszertifikat ausstellen – alles ist so offensichtlich...
Es gilt, alle möglichen Probleme zu lösen – kleine, mittlere, große und große. Doch die Nachteile der Trial-and-Error-Methode werden umso deutlicher, je größer die Aufgabe ist. Daher arbeiten große Institutionen daran, bestehende Systeme zu verbessern, und es gibt keine Institutionen, die grundlegend neue Systeme „erfinden“. Mit der Entstehung von TRIZ ändert sich die Situation, und man muss davon ausgehen, dass im Laufe der Zeit Erfindungsbüros gegründet werden, die sich auf die Suche und Lösung von Problemen der fernen Zukunft spezialisieren. Die vorteilhafteste Situation ist, wenn das System seine Entwicklungsmöglichkeiten ausgeschöpft hat und heute durch ein anderes System ersetzt werden muss, das auf anderen Prinzipien basiert. Die Mängel des alten Systems sind für jeden offensichtlich, eine neue Idee wird mit Spannung erwartet. Wie bei Problem 41: Es ist unrentabel, die Walzen noch dünner zu machen. Die Rollenbahn muss eindeutig durch etwas völlig anderes ersetzt werden.
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