Нурали Латыпов - Инженерная эвристика

• Название: Инженерная эвристика
• Автор: Нурали Латыпов
• Жанр: Техническая литература

В книге представлены классические и новейшие — от эвристических до логических — методы активизации инженерно-технического мышления. Авторы демонстрируют междисциплинарный подход к решению изобретательских задач и тренингу интеллекта на основе универсальных языков. Последовательность в решении научно-технических проблем достигается методом выявления и разрешения противоречий. При этом формулировка проблемы в виде парадокса оказывается сильнейшим стимулом для развития творческой мысли.

Книга содержит более 170 вопросов и задач, на которых заинтересованный читатель может проверить качественный уровень собственного мышления, а в случае затруднений — обратиться к приводимым решениям и ответам. Многие из этих задач озвучены авторами в 2011–2012 гг. в ходе семинаров и тренингов в рамках проекта ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «Академия молодого инноватора», на интеллектуальных состязаниях молодых специалистов компании.

Рекомендуется инженерам, преподавателям и учащимся инженерно-технических и естественнонаучных специальностей вузов, инновационно ориентированным молодым специалистам производственного и исследовательского комплексов, а также всем читателям, заинтересованным в формировании у себя эффективного, продуктивного, действенного мышления, достижении нового интеллектуального уровня развития.

---

«Однажды ранней весной нам было крайне необходимо опустить в озеро водозаборники от передвижных насосных станций. С дамбы только-только сошёл снег, и никакие подъёмные механизмы нельзя было подогнать к воде. Мешала жуткая слякоть. А водозаборники — это стальные трубы длиной 20 м и диаметром 157 мм. Конечно, и вес у них солидный. Вода была ещё настолько холодной, что человеку войти в неё представлялось просто немыслимым. Специальные плавсредства вообще отсутствовали. Словом, трудностей хоть отбавляй. И всё же водозаборники были опущены на дно озера. Как мы поступили?» Тут мне вспоминается известная русская пословица «голь на выдумки хитра», а также старый советский мультфильм про Фоку на все руки доку. И. Гамм свидетельствует: «По всей длине к трубам привязали несколько надутых до предела (старых) камер от большегрузного самосвала (продев трубы в попарно связанные камеры. — Авт. ). Общими усилиями столкнули (скатили) всю конструкцию в воду. Потом с помощью простых канатов установили плавающие заборники перпендикулярно по отношению к береговой полосе. Затем пригласили местного охотника, молодого парня, и к великому его удовольствию позволили открыть огонь по камерам. Металлическая конструкция ушла вниз в нужном нам месте. Со всеми приготовлениями на эту необычную операцию у нас ушло четыре часа».

Когда мы говорим о древности профессии инженера, вспоминаются и Герон Александрийский, в первом веке до новой эры создавший паровую турбину реактивного типа, и тот же Архимед, чьи чудесные приспособления эффективно защищали Сиракузы от воинственных римлян, и, наконец, Леонардо да Винчи, кстати, наиболее полно сочетавший в себе два типа творческого гения — художественного и технического. Но, пожалуй, первым классическим примером инженера современного типа является американец Томас Алва Эдисон (1847–1931). Уникальное сочетание качеств делового человека, организатора инженерного процесса и изобретателя в одном лице! Был ли искренен он, когда изрёк: «Я не исследую законы природы и не сделал крупных открытий. Я не изучал их так, как изучали их Ньютон, Кеплер, Фарадей и Генри для того, чтобы узнать истину. Я только профессиональный изобретатель. Все мои изыскания и опыты производились исключительно в целях отыскать что-либо, имеющее практическую ценность».

При всей американской прагматичности именно «фабрика изобретений» Эдисона взрастила и поддержала массу выдающихся, и даже гениальных, учёных и инженеров.

Размышляя о разных психологических аспектах творчества в книге «Использование латерального мышления» Эдвард де Боно предостерегает: «Люди с идеями склонны презирать так называемых исполнителей, которые обычно работают с большим умением и усердием с идеями второго порядка. Однако они забывают, что именно исполнители фактически и делают всю нужную и полезную работу, без которой новые идеи ничего бы не стоили. К тому же возможно, что простые исполнители работают с идеями второго порядка вовсе не потому, что сами они не способны предложить лучшие идеи, а потому, что они умеют приступить к работе над новой идеей сразу же после ее возникновения; для того, чтобы начать работу, им не нужно сверхвдохновения и сверхидей. Точно так же исполнитель может упорно заниматься какой-то проблемой именно потому, что способен решить её; тогда как человек с идеями начнет выискивать более легкие пути для решения проблемы, ибо он слишком ленив и совершенно не приспособлен к упорному труду…»

Так вот, Эдисон с должной изобретательностью разработал несколько способов выявления инициативных и трудолюбивых сотрудников. Поразительный случай приводят Энди Бойнтон и Билл Фишер в книге «Виртуозные команды», когда Эдисон обратил внимание на амбициозного молодого клерка в принадлежащей ему адвокатской конторе. Френсис Джел, так звали этого юриста, мечтал стать полноправным участником эдисоновской «фабрики изобретений», ночами изучал химию и математику. «Эдисон сразу же поручил ему чистить и заряжать элементы примитивной батарейки — „грязную работу“ с использованием серной кислоты, веществ с неприятным запахом и замысловатыми хитросплетениями бесконечных проводов. По прошествии многих часов Эдисон сам проверил работу Джела: „Итак, я вижу, ты понимаешь, что к чему“. И тот сразу же был принят на работу. Эдисон проверял мыслительные способности кандидатов, задавая им вопросы, на которые они либо не могли ответить, либо нуждались в дополнительном времени для раздумий. Ему же нужен был не точный ответ, а возможность понаблюдать, как человек размышляет и насколько он любознателен»[13].

Одна из классических историй — как Томас Эдисон дал задание математику Эптону определить объём колбы лампы накаливания. Эптон высчитывал объём около часа по своим сложным формулам с помощью интегралов. Не без самодовольства он явился к Эдисону и был посрамлён, когда изобретатель показал, как сделать то же самое за одну минуту. Эдисон погрузил колбу лампы колбу в мерный сосуд с водой и определил погружённый объём по количеству вытесненной им жидкости.

Многие пишут о разных сторонах инженерного творчества. Но скажу парадоксальную вещь: без страсти никакого инженерного творчества нет! Именно она, эта страсть, и заряжает подсознание, а подсознание — дом интуиции. Если подсознание не заряжено, никакого озарения ждать не приходится. И в этом виде слова Эдисона про необходимость нагрузки подсознания для интуитивного акта творчества — не просто слова, а выстраданный факт.

«Беспокойство — это неудовлетворённость, а неудовлетворённость — первейшее условие прогресса. Покажите мне совершенно удовлетворённого человека, и я вам открою в нём неудачника», — сказал как-то по этому поводу тот же Томас Эдисон.

Вот точно так и художественное творчество вообще и поэтическое, в частности, основаны на беспокойстве духа и ума. Поэтому вполне логично заключить, что, во-первых, хороший гуманитарный уровень — это необходимый компонент творчества технического, а во-вторых, для любого творчества, в том числе и инженерного, характерна доля «мятежности духа».

Подвергая сомнению кажущиеся неизменными правила, можно выйти на хороший изобретательский уровень. Правила — не догма. Вот ещё один пример из моего архива — вырезка из журнала «Техника молодёжи» (№ 5, 1976). Ленинградский инженер В. Москалёв оспаривает неполно сформулированный закон о равенстве уровней жидкости в сообщающихся сосудах:

«Перечислим основные причины, при наличии которых в сообщающихся сосудах будет существенно нарушаться равенство уровней: 1) Жидкость в одном из сосудов существенно холоднее (или теплее), чем в другом[14]; 2) В одном сосуде стенки смачиваются жидкостью, а в другом — нет, размеры же поперечных сечений сосудов невелики;

3) Каждый из сосудов в районе мениска жидкости представляет собой капилляр, причём диаметры их различны; 4) Система сообщающихся сосудов движется по кривой, причём ось мгновенного вращения находится на различных расстояниях от сосудов. Если сообщающиеся сосуды присоединены к трубопроводу, в котором жидкость движется, то уровни в них могут существенно отличаться из-за различных соотношений статического и динамического напоров, и ещё целый ряд „если“. Так коварно на практике выглядит применение, казалось бы, простейшего закона…»

Человечество отправляет первые корабли за пределы Солнечной системы, в гигантские дали. И, как это ни парадоксально, знает теперь больше и лучше о миллиардах километрах космического пространства, чем о том, что находится буквально в сотнях метров под ногами. Романтика поиска начинается здесь, на Земле, и не исчерпала себя с памятных десятилетий освоения Сибири. Инженеру открыты все области для проявления им изобретательских способностей, в том числе и та, что у него перед глазами каждый день.

Эдвард де Боно в книге «Использование латерального[15] мышления» приводит следующий пример: «В течение многих лет физиологи не могли понять, зачем нужны большие витки на почечных сосудах. Предполагалось, что эти витки не выполняют особых функций, а являются просто реликтовыми образованиями. Но однажды инженер, взглянув на эти витки, тотчас же высказал предположение, что, они, видимо, представляют собой как бы часть противоточного конденсатора — давно известного технического устройства, предназначенного для увеличения концентрации растворов.

В данном случае непредубежденный взгляд со стороны, — пишет де Боно, — дал ответ на вопрос, который оставался загадкой весьма продолжительное время. Подобный подход к проблеме полезен не только тем, что позволяет применить к ней специальные познания из какой-то другой области, но и тем, что посторонний человек еще не ограничен рамками конкретного подхода к данной проблеме, который выработался у людей, тесно с ней связанных.