«ЗОНТИК» НАД ПРОБЛЕМОЙ

Я. С. Гринберг

Гринберг Яков Срулевич.

Родился в 1955 году.

Патентовед. С ТРИЗ познакомился во время проведения совместно с разработчиками из «Прогресса» патентной защиты решений по монтажному крану.

Зав. сектором патентоведения НПО « Комплектживмаш».

В конце лета 1989 года ко мне пришел Леня Каплан, когда-то работавший у нас, с просьбой оформить несколько заявок на изобретения. Причем просьба была из тех, на которые невозможно ответить отказом — речь шла о том, что времени осталось «всего ничего», так что «давай, выручай».

Мне выдали груду материалов, состоящую из аккуратной машинописи, листков, исписанных разными почерками, эскизов, набросков, нескольких листов кальки, с которой я разбирался неделю.

Передо мной были результаты очень крупной НИР, содержащей больше сотни предложений; от обычной НИР они отличались тем, что касались не одной какой-то конкретной проблемы, узла, прибора или одного способа, а охватывали весь объект целиком, во всех аспектах. Этим объектом был стреловой монтажный кран на гусеничном ходу марки МКТ-25.01. Работу выполнил МНТЦ «Прогресс» по заказу Чебаркульского машиностроительного завода, изготовлявшего этот кран. Казалось, все просто — завод заказал прогноз, «Прогресс» заказ выполнил, я должен навести на работу «патентный глянец». Но прогноз оказался каким-то особенным: во-первых, тризовским, во-вторых, «зонтичным». Под этим рабочим термином понималось следующее. По утверждениям Каплана, прогноз должен был охватывать все направления, по которым будет развиваться конструкция подъемного крана. Увидевшему эти направления раньше других следовало их «застолбить» авторскими свидетельствами (про патентование в те годы никто не думал). Причем прогноз на основе ТРИЗ позволял выявлять не частные решения, на которые заявки действительно писать можно сотнями, а решения принципиальные, мимо которых развитие крана пройти не сможет и которые всем прочим, идущим по этой дороге, будут все время попадаться под ноги, напоминая о том, что тут кто-то уже хорошо поработал.

Скажем прямо, никто никаких особых выгод от этого «зонтичного патентования» не ждал — мы хорошо знали, что практически невозможно добиться справедливых авторских выплат, да и заводу полученные результаты не были нужны. По принятому порядку завод сам не имел права что-либо разрабатывать, а обязан был внедрять разработки головного ведомственного НИИ.

Для завода это была работа на будущее, на задел, для «Прогресса»— опробование нового инструмента в деле.

Работа показалась мне интересной, и поэтому я решил разобраться с тем, что же получилось в результате прогноза и, главное, как именно получилось.

Получилось, оказывается, достаточно простым способом — тем, который называют системным подходом, о котором так много говорят. Осуществить же его практически удалось только с помощью ТРИЗ.

В начале работы определялась цель: для чего, собственно нужны краны такого типа — то, что в математике называют областью определения функции. Оказалось, что это задача не из простых. Только вместе со специалистами — строителями, монтажниками, работниками аварийных служб и краностроителями — удалось сформулировать назначение таких кранов достаточно полно. И этот шаг оказался очень продуктивным, ведь в большинстве конструкций не учитывались специфические условия работы монтажного крана: работа в стесненных условиях, необходимость самому готовить себе место для установки, работа с грузами, превышающими паспортную грузоподъемность, необходимость перемещаться по песку и многое другое.

Для решения этих проблем пришлось изобретать новые способы перемещения крана, способы подъема и фиксации крана на рабочем месте.

Другая группа проблем касалась безопасной работы крана. Вместе со специалистами — конструкторами и эксплуатационниками — были сформулированы требования по обеспечению устойчивости крана. Решения были различными — от противовесов, выполненных в виде баков с жидкостью (пустых при перевозке и наполненных во время работы), до совершенно непривычных краностроителям аэродинамических противовесов — вентиляторов и даже реактивных двигателей, создающих противотягу.

Самым экзотическим предложением, приведшим специалистов в изумление, было предложение обеспечить устойчивость крана изменением положения точки опоры поворотной части, т. е. обеспечить равновесие рычага не изменением веса противовеса, а изменением плеча. Конечно, монтажный кран — не «линейка», демонстрирующая принцип действия рычага, но сама возможность обойтись вообще без всяких противовесов, оперируя только относительным положением механизмов, притягивала; кроме того, можно было существенно упростить конструкцию одного из «больных» узлов — опорного подшипника. При всей необычности это решение оказалось столь перспективным, что первым было принято для технического воплощения - уже есть рабочие чертежи.

Другое направление - повышение безопасности работы крана: комплекс блокировок, исключающих аварийные ситуации при сознательном нарушении техники безопасности, на которые вынуждены идти монтажники (например, перегрузки крана и отказ приборов безопасности). Несмотря на то, что в этой области сделано очень много и большое количество имеется запатентованных решений, использование инструментария ТРИЗ дало несколько оригинальных решений. Одно из них — сшивная петля троса со специальными разрывными элементами — при перегрузке они рвутся, груз падает вниз, и кран не опрокидывается. (Подобное решение давно применяется альпинистами, использующими разрывную петлю на основной веревке для смягчения удара при срыве страхуемого. Прим. ред.)

Не менее плодотворным оказалось использование тризовского принципа идеальности. Электрическая схема управления краном и приборы безопасности выполняются так, что в момент выхода из строя прибор САМ не только блокирует дальнейшую работу крана, но и показывает, что он неисправен. Причем оказалось, что технически это не очень сложно сделать: например, противовес стрелки указателя наклона стрелы окрашивают в красный цвет, и в момент отказа прибора в окошке появляется красный противовес — сигнал неисправности.

Революционным оказался предложенный принцип перехода от управления действием крана к управлению перемещением груза, при этом появились сильные решения, часть которых сейчас патентуется.

К сожалению, мы не имеем права рассказывать подробно об остальных полученных технических решениях и патентоспособных идеях. Дело в том, что по условиям договора патентование и публикации должны были быть совместными. Заводу были предоставлены для дальнейшей патентной защиты около сотни технических решений, на часть из них были даже написаны примерные формулы изобретения. Сама фирма «Прогресс» из небольшой суммы договора смогла выделить средства на патентную проработку только трех решений, еще на три решения были оформлены заявки без оплаты. Заводчане тоже не нашли денег на эту работу. Так и лежат эти решения без движения — сам «Прогресс» без завода не может и не имеет права все запатентовать, а завод (совершенно честно) ссылается на отсутствие средств.

Это послужило хорошим уроком на будущее — в текст договоров с заказчиком теперь вносится пункт о возможности использования технических решений, если заказчик отказывается от финансирования патентования и выполнения в металле этих решений.

Первый опыт создания патентного «зонтика» позволил сделать ряд очень важных выводов:

- методика прогнозирования на базе ТРИЗ (по крайней мере, в руках создателей) позволяет выявлять комплексы важнейших Направлений развития объекта, из которых можно строить патентные «зонтики»;

- патентный «зонтик» нужен далеко не каждому заказчику, а только мощному самостоятельному разработчику проблемы — сейчас, похоже, пришло время таких заказчиков;

- создание «зонтика» — мероприятие долгое, трудоемкое и весьма дорогостоящее, требующее кроме тризовского подхода, создающего «спицы» для него, еще и больших объемов патентной работы, привлечение специалистов для оценки основных решений и конструктивной разработки конкретных идей;

- создание «зонтика» требует в первую очередь работы с высококвалифицированными специалистами в «прикрываемой» области и смежных с нею.

Полученные выводы были нами проверены на другом деле.

По основной своей работе я имел дело с механизацией животноводства. Специалисты-зоотехники в организации были, так что четвертое требование выполнялось; патентные поиски по механизации животноводства я проводил как основную свою работу, так что третье требование не служило препятствием: нужность патентного «зонтика» определялась тем, что мне это было интересно.

Оставалось только определить в независимом эксперименте, справедлив ли первый вывод — действительно ли получающиеся с помощью ТРИЗ направления могут стать основой для патентного «зонтика» или методика ТРИЗ работает только в руках ее создателей. А тут еще наша организация получила задание участвовать в создании перспективных животноводческих объектов с требованием патентовать технические решения, так что, казалось, для разработки частных решений, развивающих применение новых способов, было кого привлечь.

Еще лет пять тому назад, анализируя механизацию животноводства, мы обнаружили, что существует целый ряд технологических операций, которые никто механизмам не поручал и поручать не собирается — не знали как, да и часто просто проблемы не видели. Одна из таких проблем — это оценка состояния животного. В крестьянском хозяйстве этой проблемы нет — за животными всегда есть присмотр. А на ферме? И животных много — за всеми не углядишь, да и глаз на ферме не тот, не хозяйский. Причем эта проблема — не только советская, но и общемировая. Как же поручить машинам наблюдать за животными? И вообще, единственная ли это крупная проблема механизации животноводства?

Формулирование главной цели механизации животноводства, ограничений и специфических факторов, проведенное по тризовским методикам, выявило не одно, а три направления, первое из которых указано выше, а второе и третье взаимосвязаны: животное в механизации (создавали ее инженеры!) рассматривалось, как правило, так же, как и обрабатываемый металл, хотя животное-то — животно! И, соответственно, никто не ставил себе задачу организации техники безопасности, но не в привычном нам смысле, а для животного и от животного: оно ведь двигается само по себе и обладает, ко всему прочему, любопытством, тянущим его к механизмам. Оказалось, что не разработаны большущие пласты: перегон животных, который сейчас выполняется вручную с огромными, но нигде не учитываемыми трудозатратами; погрузка животных в автотранспорт; санитарная обработка животных (попробуйте-ка сделать прививки 600-ам брыкающимся телятам за день!); непонятно, что делать с заболевшими животными — почему-то механизация животноводства неявно предполагает, что животные всегда здоровы.

И все это пугающее обилие нерешенных проблем — они же суть направления перспективного развития - было выявлено только за счет попыток действительно системного подхода, базирующегося на ТРИЗ.

Добавив в анализируемую систему — механизированную животноводческую ферму — два важных фактора: управляющего системой человека и взаимодействующие с фермой системы поставки кормов, энергии, техники и

запасных частей, мы получим широкий комплекс проблем, включающий обеспечение автономности деятельности фермы, охрану окружающей среды, гуманизацию (приближение к восприятию человека), системы сбора и анализа информации и многое другое. Чтобы полностью разработать все эти пласты, понадобились бы усилия не одного серьезного института, поэтому мы ограничились публикациями в сборниках научных трудов: пусть разрабатывает тот, кто имеет силы и время на это. Но в первых трех направлениях мы попытались создать тот самый патентный «зонтик». . Итак, как же оценивать физиологическое состояние животных на ферме? Поручать это человеку, как уже говорилось, нельзя. Но ведь для того чтобы машина делала какую-то работу, ей надо ясно и однозначно объяснить, что от нее требуется. Животное подобно человеку: состояний у него столько, что никакой программой не опишешь. Поэтому мы приняли подсказываемый ТРИЗ вариант: машине — машиново, остальное — человеку. В нашем случае решили поручить машинам проверять очень небольшое число интегральных параметров и, если значения этих параметров вышли из нормы, вызывать человека — пусть разбирается, что же, собственно, не в порядке.

Но какие факторы измерять и как? На помощь пришла тризовская подсказка: во-первых, попытаться использовать уже имеющуюся информацию, во-вторых, использовать естественные функции и жизнедеятельность животных. Оказалось, что, например, при выпойке телят и ягнят заменителями молока вполне возможно организовать оценку состояния животных за счет уже имеющейся техники.

В самых современных установках корм выдается каждому теленку отдельно. Когда теленок подойдет к кормушке, компьютер опознает его, определит, давать ли сейчас этому животному корм, а если давать, то сколько и какого состава. Но ведь в любом компьютере есть таймер! Значит, можно определить интервал времени между подходами теленка к кормушке, можно определить, как долго он сосал и все ли съел, а если нет, то сколько корма осталось. По выявлению отклонения у нескольких животных подряд, можно судить и о сбое в работе техники. Все эти идеи получили патентную защиту на удивление легко — противопоставлений почти не было, кроме какого-то старого обзора с неясными формулировками, из-за чего экспертиза, выдав а. с. 1604289, 1604290, 1690633, на способы, а. с. 1526616, 1607756, 1727741 выдала только на устройства.

Анализ показал, что нами был фактически построен тот самый патентный «зонтик», поскольку мы смогли выявить ВСЕ параметры, которыми характеризуется кормление телят заменителями молока. Правда, примерно через год мы нашли дырки в «зонтике», связанные с дополнительными параметрами. Теперь мы можем мерить также температуру тела животного, когда оно сосет специально сконструированную нами соску (а. с. 1666001); аналогичной соской (заявка 4937325, положительное решение) можем определить пульс животного, а также можем посмотреть, все ли телята из одной группы одновременно встали утром. На теленка, не проснувшегося к еде в свое привычное время, наверняка стоит обратить внимание ветеринару (заявка 4929306, положительное решение).

Мы попытались расширить «зонтик», охватив им и более взрослых, уже сосущих соску животных. Из трех параметров потребления — корм, вода и воздух — мы сумели расширить контроль за поеданием кормов и за возможными отклонениями в их качестве (заявки 4838177, 48588686, положительное решение), а также, пользуясь чужими опубликованными материалами, сумели привлечь к анализу состояния животных потребление ими воды, заодно диагностируя состояние систем водопоения (а. с. 1690637).

Для оценки состояния взрослых животных этих данных может не хватать, и мы привлекли взвешивание. Понятно, что гонять животных специально для взвешивания нецелесообразно, ничего кроме лишнего стресса (и для животных, и для персонала фермы) не получится. Да и результаты каждого взвешивания животного мало о чем говорят — поело животное, попило, и вот уже его вес вырос килограмм на 10, справило естественные надобности — вес килограмм на 10 упал. А точность определения веса нужна до сотен граммов. Впрочем, осознав проблему, мы ее решили (а. с. 1739209), как решили и проблему взвешивания животных поодиночке без вмешательства человека (заявки 4860871, 4817175, 4885791, 4888073, положительные решения).

Когда пласт вскрыт, то разрабатывать его уже не так трудно. И первым признаком нового пласта явилось то, что в нем эффективные патентоспособные решения давали самые простые методы. Пользуясь всего-навсего эмпатией, мы организовали коровам дойку на привычном им месте (а.с. 4838177) — есть же в школе у каждого ученика «своя» парта, даже если школа двухсменная. Перестали забирать домик-брудер у подросших поросят, а стали постепенно снимать стенку за стенкой, оставляя «привычный угол» — этот вроде бы пустяк дает реальные привесы животных, как будто не из чего (способ — заявка 4823792, положительное решение, устройства — заявка 4842723, положительное решение).

Когда коров подкармливают концентратами на доильной площадке, то выдают их им не поровну, а в зависимости от удоев. При этом у двух рядом стоящих коров может быть существенно разное количество корма. Та, что съест свой корм раньше, будет коситься на корм в соседской кормушке, завидовать — что при дойке нехорошо. Выявив проблему, мы нашли и ее решение: меняя влажность кормов, температуру, изменяем скорость их поедания. Теперь сколько бы корма ни выдали, всю дойку корова будет занята поеданием этой порции (а. с. 1676547, 1677166, 1757550, 1762827).

И совсем немного потребовало изменение метода управления механизмами фермы (заявка 4953428, положительное решение), не позволяющего убирать навоз в период кормления животных, а ведь и нам запах может отбить аппетит — вспомните наши столовые. Вовсе не так уж трудно решить, куда и как направлять движение поевших телят, если учесть, что сзади на них напирают голодные, ждущие своей очереди к соске, а пятиться теленку по природе своей очень неудобно (заявка 4811008, положительное решение).

Как-то вдруг стала ясной очевидная, в общем-то, мысль о том, что животное может подходить к кормушке не только тогда, когда там есть корм, а просто из любопытства или от скуки, так что автопривязь для животных надо делать только на время кормления (заявка 4950521, положительное решение).

Многие из перечисленных технических решений заложены в машины и оборудование проектов «ФАБ-800» и «Агроноосфера-2000», но пойдут ли эти машины в серию или так и останутся одиночными образцами в нынешнем хозяйственном хаосе, предсказать не беремся.

В общем, нечто зонтикообразное, ограниченное нашими возможностями — работой в одиночку, на интерес, небольшим опытом использования аппарата ТРИЗ и не очень удачной борьбой с ВНИИГПЭ за способы, которых там не любят — получилось. Результаты эти докладывались на специализированных животноводческих конференциях, и серьезные специалисты признали, что здесь мы обошли Запад лет на 5 — там эти проблемы еще не ставились.

Но «зонтик» оказался не единственным полезным продуктом работы. Сама по себе мысль использовать имеющуюся информационную сеть и собираемую для других целей информацию, чтобы оценивать состояние животных, оказалась весьма плодотворной. Нам удалось пристроиться к системе контроля прохождения животных на дойку и с дойки, и оказалось, что по собираемым данным можно выявлять животных с повреждениями опорно-двигательного аппарата, причем все, что нужно для осуществления нового способа (заявка 4872135, положительное решение),— это очень несложное программное обеспечение.

Пристроились мы и к одной «импортной» системе. Фирма «Афимилк» выпускает чрезвычайно интересную установку, которая замеряет количество шагов, сделанных коровой между дойками, и контролирует удои. Если количество шагов оказывается вдвое больше обычного, а удой в этот день чуть падает, значит корова «в охоте», что для зоотехников знать крайне важно.

Получив первые авторские права, распознав «зонтик» и хорошо понимая, что внедрять все нужно там, где есть развитая электроника, мы обратились с предложением о сотрудничестве на фирму «Афимилк», но ответа не получили.

Тогда мы, движимые явно ребяческим желанием показать язык обидчику, проанализировали систему, выпускаемую фирмой, и прямо ахнули: количество шагов сравнивалось с нормальным, но оценка состояния животного велась только в случае, если количество шагов БОЛЬШЕ нормы. Но ведь если количество шагов МЕНЬШЕ нормы, то это тоже о чем-то может говорить — в частности, о вероятности тяжелого заболевания, называемого «копытный рог».

Мы оформили заявку на новый способ оценки, получили на него положительное решение и тут же направили его копию фирме, написав, что, хотя электроника у нее и на мировом уровне, но для эффективного использования ее нужны еще и мозги, причем уровня ПОВЫШЕ среднего мирового.

Когда азарт прошел, стало ясно, что написано не совсем то — мозги могут быть любые, а вот что нужно обязательно ВЫШЕ мирового уровня — так это МЕТОДИКА.