КейсыСегодня кейсов в Базе - 66

«Воздушная пшеница» и «воздушная кукуруза» – это общепризнанное детское лакомство. Все малыши, да и взрослые, любят маленькие белые «розочки», обжаренные в масле и обсыпанные сахарной пудрой. Готовят их из зерен пшеницы или кукурузы в специальном аппарате и сразу продают в горячем виде.

 

Почему же этот продукт редко бывает в продаже? Зарубежные аппараты стоят дорого, и они «не по карману» владельцам небольших продовольственных ларьков, предпринимателям малого бизнеса. Почему бы самим не производить дешевые аппараты у себя, в России? Пробовали, не получилось…

 

В чем секрет изготовления воздушной пшеницы или кукурузы? Как из зерна получается вкусная «воздушная розочка»?

 

…Горсть пшеницы помещают в небольшую герметичную камеру. Затем в камеру очень резко, за долю секунды, подается перегретый пар под давлением 15 атмосфер. Через несколько секунд давление так же резко сбрасывается. А в камере остаются готовые «воздушные розочки».

 

Создать пар под давлением 15 атмосфер – не проблема. Проблемами оказались способы резкой подачи пара в герметичную камеру и резкого сброса давления.

 

Существующие резьбовые вентили надежно работают при высоких давлениях пара, но открывают и закрывают путь пару медленно, за десятки секунд. А необходимо – за десятую долю секунды.

 

Есть дисковые краны, способные очень быстро открывать и закрывать отверстия. Два диска с отверстиями прижаты друг к другу, нижний – неподвижен, верхний – быстро вращается вокруг своей оси. При совпадении отверстий в дисках пар мгновенно врывается в камеру (см. рис. 1 и рис. 2).

 

 

Проблема в том, что на вращающийся диск действует огромное прижимающее давление пара – 15 атмосфер! Сила прижатия так велика, что бронзовые или латунные диски от трения при повороте изнашиваются в течение нескольких часов, когда необходимо несколько тысяч часов работы.

 

В зарубежных аппаратах на диски наносят специальное полимерное покрытие, обладающее малым коэффициентом трения и высокой износоустойчивостью. Это «ноу-хау», секрет изготовителя, технология создания подобных полимерных покрытий в России неизвестна. Поэтому предприниматели и вынуждены покупать дорогие зарубежные аппараты.

 

На семинаре по ТРИЗ, где озвучили эту задачу, присутствовали директора предприятий, главные инженеры, опытные ведущие специалисты: технологи, конструкторы, энергетики, механики и т. д. Все они единодушно заявили, что без покупки лицензии на износоустойчивый зарубежный полимер эту задачу решить невозможно. Для меня это единодушие было подтверждением: все слушатели находятся под властью инерции мышления: «Нет нужной информации – значит, задача неразрешима».

 

Можно ли сознательно избавиться от этого наваждения, от инерции мышления?

 

Да, в ТЭР (теории эффективных решений) существует для этого специальный инструмент: пятишаговый функциональный анализ, «пятишаговка». Нужно последовательно задать пять вопросов и ответить на каждый из них. Давайте попробуем сделать это вместе.

 

Первый вопрос: какова конечная цель, с которой ставится задача?

 

Что в условии задачи «плохо»? В чем заключается «нежелательный эффект» (НЭ)? НЭ – очень быстрый износ дисков под действием высокого давления пара (15 атмосфер). Наша конечная цель – не допустить быстрый износ дисков. Записываем ответ на первый вопрос:

 

«Не допустить быстрый износ дисков».

 

Второй вопрос: что желательно получить в самом идеальном случае?

 

Идеальный случай – это когда «конечная цель» выполняется «без ничего», «сама собой». Конечная цель – не допустить быстрый износ дисков. Значит, ответ на второй вопрос будет выглядеть так: «Сам собой, без ничего быстрый износ дисков не происходит».

 

Третий вопрос: что мешает получению ИКР, в чем «помеха»?

 

«В реальности происходит быстрый износ дисков, а это недопустимо».

 

Четвертый вопрос: в чем научно-обоснованная причина «помехи»?

 

Выписываем все возможные причины помехи, обращаясь при необходимости к специалистам, изучая специальную литературу, используя личные знания и т. д. Причины должны быть, по возможности, достоверны. На поиск причин иногда уходит 50–90% времени решения задачи.

 

1. Очень большое давление пара на поворотный диск.

 

2. Большая сила трения между дисками.

 

3. Малая прочность материалов диска на истирание.

 

4. Большая сила прижатия поворотного диска к неподвижному и т. п.

 

Пятый вопрос: как 1) не допустить; 2) компенсировать; 3) устранить причину «помехи»?

 

К каждой «причине помехи» подставляем по очереди указанные три вопроса:

 

1.1. Как не допустить большое давление пара на поворотный диск? – Уменьшить давление пара с 15 до 1 атмосферы. Но 15 атмосфер нужны по условию задачи! – Ответа нет...

 

1.2. Как компенсировать большое давление пара? – Ответ не виден…

 

1.3. Как устранить давление пара? – Не понятно, ведь давление нам нужно!

 

2.1. Как не допустить большую силу трения? – Смазывать поверхности дисков... Применить керамические диски... Попробовать диски из фторопласта...

 

2.2. Как компенсировать силу трения между дисками? – Можно применить ультразвуковой вибратор...

 

2.3. Как устранить большую силу трения? – Нужны материалы с низким коэффициентом трения, но нет нужной информации по этому вопросу.

 

3.1. Как не допустить малой прочности дисков на истирание? – Поставить более прочные: полиамидные, фторопластовые, керамические диски...

 

3.2. Как компенсировать малую прочность дисков на истирание? – Приготовить заранее запасные части, часто менять диски...

 

3.3. Как устранить причину малой прочности дисков на истирание? – Покрыть диски прочным покрытием...

 

4.1. Как не допустить большую силу прижатия поворотного диска к неподвижному? – Не понятно…

 

4.2. Как компенсировать большую силу прижатия поворотного диска к неподвижному? – Подействовать противосилой, направив противосилу навстречу силе прижатия.

 

4.3. Как устранить большую силу прижатия? – Не понятно…

 

Из многих гипотетических решений наиболее адекватным при существующих условиях нам показался вариант решения 4.2. Нужно компенсировать силу прижатия поворотного диска к неподвижному, приложив к нему силу с противоположным направлением.

 

Как это сделать технически?

 

Можно над поворотным диском поставить стяжную пружину, тянущую диск вверх. Тогда при давлении пара на поворотный диск, скажем, силой 100 килограммов и тянущим усилием пружины 99 килограммов поворотный диск будет прижиматься к неподвижному с силой всего 1 килограмм!

 

Хорошее решение? А если давление пара окажется меньше 15 атмосфер, поворотный диск оторвется от неподвижного под силой пружины, между ними образуется щель.

 

Решение не годится.

 

А нельзя ли использовать для создания противосилы ту силу, которая в данном случае является «вредной»? («Вредная сила» – это сила давления пара в 15 атмосфер.)  Можно!

 

Это реализуется таким устройством (см. рис. 3).

 

 

Теперь при любом давлении пара поворотный диск будет прижиматься к неподвижному с самым минимальным усилием. Следовательно, износ дисков практически прекратится. Для дисков можно теперь применять любой доступный материал. Заграничное «ноу-хау» нам уже не нужно.

 

Решение этой задачи имеет забавное окончание. На семинаре были специалисты с самых разных предприятий. Директор одного из них предложил производить аппараты серийно на его предприятии. Представители конструкторского бюро взялись изготовить техническую документацию. Предприниматели сформировали заказ на необходимое количество аппаратов. В перерыве занятий был заключен договор между заинтересованными лицами – и дело сдвинулось с мертвой точки. Семинар по ТРИЗ неожиданно оказался эффективным катализатором развития предпринимательства.