Воображайте-2. Полигон для мозгов

Задача 1

Для резки толстых листов металла применяются плазмотроны. На рисунке показано его устройство. Мощный источник тока одним полюсом подключён к разрезаемому металлу, а другим – к катоду плазмотрона, и между ними зажигается электрическая дуга. В зону дуги через сопло под высоким давлением подаётся инертный газ (углекислый газ или аргон), который нагревается от дуги, ионизируется и превращается в горячую плазму. То есть с атомов газа высокой температурой «срывает» электроны, превращая газ в скопление электронов и положительно заряженных атомов, потерявших все свои электроны или часть их. Достигнув поверхности металла, ионы мгновенно рекомбинируют, то есть к ионизированным атомам присоединяются обратно электроны и они превращаются в молекулы газа. При этом энергия, «взятая взаймы» у электрической дуги при ионизации выделяется в месте контакта плазмы с металлом. Температура в зоне резания доходит до десятков тысяч градусов. Металл плавится и испаряется. Чем больше электрический ток, тем быстрее режется металл. Но большой ток быстро разрушает катод. Приходится часто останавливать работу для его замены. Использование наконечников катода из специального сплава продлевает время непрерывной работы в несколько раз, но эти наконечники очень дороги. Как быть?

Эта задача, важная для производства, была решена Преподавателями много лет назад.

Ребята строят вепольные схемы, рисуют маленьких человечков, но ответа не находят. Затруднения вызваны тем, что обычно мы давали решать уже достаточно четко сформулированные задачи, а сейчас перед ними даже не задача, а изобретательская ситуация. Рассказано о технической системе, в которой есть какие-то недостатки. К ситуации можно подходить по-разному: отказаться совершенствовать предложенную систему и заменить её другой, например, плазменную резку лазерной или работать над созданием нового материала для катода, который сможет выдерживать высокие температуры без малейших разрушений.

Превратить ситуацию в четко сформулированную задачу, а потом найти и разрешить противоречие, скрытое в данной задаче, – для этого и существует Алгоритм Решения Изобретательских Задач – АРИЗ.

АРИЗ – одно из главных «созданий» Генриха Альтшуллера, первый его вариант был опубликован в 1959 году, он был очень прост, занимал пол-странички, но уже позволял довольно уверенно решать некоторые типы задач. Дальнейшая разработка АРИЗ велась путем обучения людей использованию алгоритма и наблюдения – как они решают задачи, какие возникают проблемы при этом, поиск путей решения этих проблем. Сам Альтшуллер описывал историю развития АРИЗ следующим образом: