6.4 Помилки як невідповідність цілі отриманому результату

В інженерній практиці нерідкі випадки, коли задача сформульована (цільпоставлена, засоби досягнення мети визначені, умови й обмежен­ня обговорені), вирішена, однак отриманий результат не відповідає первісній меті. Спостерігається певна розбіжність між тим, що бажали отримати, і тим, що вийшло насправді. Якщо невідповідність незначна, допустима, то кажуть про припустиме відхилення отриманого результату від очікуваного. Звичайно, величина припустимого відхилен­ня обговорюється заздалегідь (наприклад, допуск на розмір деталі).Коли ж розбіжність між тим, що бажали отримати, ставлячи мету, і тим, що одержали в результаті діяльності з реалізації цієї мети, перевищує припустимі межі, то говорять про помилку.

Отже, у даній роботі ми умовимося під помилкою розуміти ступінь розбіжності між метою й отриманим результатом.

Повний збіг результату з поставленою метою (задачею), випадок а) на рис. 6.2 спостерігається тоді, коли інженер вирішує тривіальні, відомі задачі відомими йому способами, тобто коли існує алгоритм вирішення таких задач. Слід зазначити, що сучасні ВУЗи саме і нав­чають студентів вирішувати відомі задачі відомими способами [13].

Можливі варіанти співвіднесення цілей і результату показані на рис. 6.2.

а б в г д

де – зображує ціль;

а – зображує отриманий результат;

а – повний збіг результату з поставленою метою;

б – результат частково реалізує поставлену мету;

в – результат значно багатший за поставлену мету;

г – мета й отриманий результат перетинаються лише частково;

д – результат не відповідає поставленій мети.

Рисунок 6.2 – Варіанти співвідношення мети і результату

Однак, коли справа стосується вирішення нових задач, то і тут можливі випадки збігу результату з раніше поставленою метою. Але досягнута мета, вирішена задача іноді приводять до думки, що була поставлена не та мета, створений не той виріб і взагалі треба було робити усе зовсім інакше. Дуже часто після того, як конструкція виготов­лена, конструктор розуміє, як її треба було робити. Це схоже на сход­ження на незнайому гірську вершину. Досягши вершини,переборовши величезні труднощі з ризиком для життя, подорожуючий бачить, що підніматися було б легше з іншої сторони гори, і взагалі, неподалік прокладена дорога, що дозволяє досягти вершини без будь-яких ускладнень.

Іноді тільки уже вирішена задача дає можливість чітко сформулювати задачу, правильно поставити мету.

Невідповідність отриманого результату поставленій меті може бути обумовлена багатьма причинами (у принципі однією з задач даної роботи і є виявлення й аналіз цих причин), однак, основна причина в тому, щоЦІЛЬє передбачення того, чого поки що не існує в природі, а результат – це реальність, продукт діяльності. Реальність завжди багатше і змістовніше за своє передбачення, вона містить у собі більшу кількість властивостей, особливостей, відносин, що не були враховані при постановці мети.

Створення нового завжди зв’язане з проблемою наслідків – бажаних і шкідливих, передбачених і несподіваних, явних і схованих.

Наявність невідомого, схованого, неявного в отриманому результаті може призвести надалі до появи несподіваних, небажаних наслідків, тобто до схованих помилок. Сховані помилки не завжди очевидні, деякі з них виявляються тільки після негативного досвіду. Аналіз втрат у техніці й економіці показує, що збиток від схованих помилок може бути значно більшим, ніж сумарний ефект від помилок явних. Прикладами можуть служити загибель підводних човнів, Чорнобиль і інші техногенні катастрофи.

Римські патриції жили порівняно недовго, одна з причин такого стану справ полягала в тому, що на відміну від простолюдинів вони користувалися свинцевим столовим посудом. Отруєння їхнього організмусвинцем проходило повільно і непомітно.

У 1928 році швейцарський хімік Пауль Мюллер одержав Нобелівську премію за ДДТ. Через кілька десятків років ДДТ було виявлено в Антарктиді, хоча його туди ніхто не завозив. ДДТ здатний мігрувати, не розпадатися і накопичуватися в рослинах і живих організмах. Отрута відкладається поступово, не викликаючи порушень до певного моменту.

Одна зі специфічних особливостей інженерної діяльності, що відрізняє цю діяльність від діяльності вченого, полягає в тому, що учені вивчають об’єктивну реальність, пізнають її закони, отримують нові знання про навколишній світ. Інженери ж самі створюють рукотворну природу, те, чого принципово не існувало до цього. Реалізувавши в конкретних технічних об’єктах свої задуми й ідеї, створивши нові матеріальні об’єкти, інженери починають вивчати плоди своєї творчої діяльності, виявляти їхні можливості, властивості, ступінь відповідності до задуманого. Часто при ходових іспитах, спробних польотах, пуско-налагоджувальних роботах нові технічні об’єкти піддаються впливу багатьох несприятливих факторів у всіляких сполученнях, що навряд чи коли-небудь можуть виникнути в практиці при реальній експлуатації. Усе це робиться з метою заглибленого пізнання можливостей і особливостей нового творіння.

Чим більш віддалені наслідки діяльності стають доступними піз­нанню (передбаченню інженерів), тим інтенсивніше цілепокладання; чим вище ступінь збігу результатів і цілей діяльності, тим ефективніша діяльність. Разом з тим, коли інженери не задумуються, не аналізують можливі наслідки отриманого результату, тоді вони можуть опинитися в положенні американського фермера, що виготовляв бочку. «Усе йшло добре, але от ніяк він не міг поставити на місце верхнє днище: увесь час воно провалювалося усередину. Фермер покликав сина, щоб той зсередини руками підтримав днище, поки фермер наб’є обруч і скріпить бочку. І усе вийшло добре, і проблему виготовленнябочки фермер вдало вирішив. Правда виникла нова проблема: як витяг­тиназовні сина» [55].

Вирішуючи конкретну задачу, інженер оцінює отриманий результат односторонньо, під певним кутом зору, виходячи зі свого розуміння задачі. У тих випадках, коли результат його діяльності не збігається з його очікуваннями, його суб’єктивними уявленнями, він найчастіше просто не бачить тих можливостей, особливостей, що містить цей результат.

Уміння розглядіти приховані можливості й особливості досягнутого результату, відійти від стереотипів у його оцінці є однією з ознак творчої обдарованості особистості.

Будь-яка невідповідність результату поставленій меті має потребу в глибокому аналізі і виявленні причин виникнення цієї невід повід­ності. Такий аналіз не тільки поглиблює знання інженера, підвищує його ерудицію і досвід, але найчастіше приводить до знаходження нових технічних рішень, винаходів і відкриттів.

Багато технічних рішень, широко застосовуваних у даний час, з’явилися завдяки випадковості.

Прагнучи одержати філософський камінь, що начебто перетворює метали в золото, німецький алхімік Бранд у 1710 році в примітивній лабораторії відкрив таємницю виготовлення порцеляни. Винахід саксонської порцеляни виявився не менш цінним, ніж відкриття філософського каменю, тому що порцеляну в ті далекі часи ввозили з Китаю, а таємницю її виготовлення китайці тримали в строгому секреті.

У 1844 році був відкритий спосіб виготовлення гуми, що одержав назву вулканізації. Американський винахідник Чарльз Гудіайр випадково нагрів суміш каучуку і сірки на кухонній плиті й одержав нову, невідому до цього речовину – гуму, що виявилася значно прочнішою, твердішою, еластичнішою за каучук, вона не була крихкою на морозі і не розм’якшувалася в спеку.

Також випадково в 1928 році А. Флемінг відкрив антибіотики. Він помітив, що пліснявий грибок пеніцилін випадково заразив один з йогозразків із хвороботворними бактеріями стафілокока, залишений у відкритого вікна. Флемінг вивчив зразок під мікроскопом і помітив, що цвіль знищила бактерії. Нині антибіотики широко застосовуються в медицині.

Ідея побудови хмарочосів спала на думку американському архітек­тору Люберже, коли він побачив, що випадково покладений на пташину клітку товстий фотоальбом не зігнув тонкі дротики клітки.

У 1945 році П. Спенсер проводив дослідження з метою поліпшення якості радарів. Проходячи випадково перед працюючим випромінювачем, він виявив, що шоколадний батончик у його кишені розплавився. Після серії експериментів була створена мікрохвильова піч.

Подружжя Б. Р. і П. І. Лазаренки поставили перед собою ціль знайти спосіб боротьби з електроерозією, що веде до руйнування контактів при розриві електричного ланцюга. Під дією електричного розряду відбувається перенос матеріалу електродів, що і є причиною руйнування. Виконавши величезну кількість досліджень і переконавшись у тому, що електроерозію усунути неможливо (із природою не посперечаєшся), вони «побачили» нові можливості й галузі застосування цього вкрай небажаного явища, запропонувавши новий електроіскровий спосіб обробки металів. За допомогою електричного розряду можна свердлити отвори в будь-якому металі, шліфувати метал швидше і краще, ніж на абразивних колах, проводити складні граверні роботи по металу.

Історія науки і техніки багата не меншою кількістю прикладів, коли люди, одержавши результат, що не відповідає їхнім чеканням, не змогли оцінити його можливості, знайти сферу його застосування.

Зіштовхнувшись з таким «небажаним явищем», як поверхневий ефект (скін-ефект), коли високочастотний струм протікає не по усьому обсягу провідника, а тільки по його поверхні, академік Вологдин разом зі співробітниками своєї лабораторії намагалися «загнати» цей високочас­тотнийструм усередину матеріалу, проробивши сотні досліджень. Глибоко вивчивши фізику явища і зрозумівши безперспективність цього напрямку робіт, вони припинили подальші пошуки. Яке ж було їхнє розчарування, коли через кілька років американці запатентували високочастотне загартування металів струмами високої частоти. Академік з гіркотою відмічає, що їхня лабораторія була в двох кроках від цього винаходу, але не змогла побачити його.

Варто підкреслити той факт, що усі випадкові відкриття і винаходи з’явилися далеко не випадково, а в результаті довгої цілеспрямованоїпраці. Випадок лише прискорює хід думки вченого й інженера. Зрозуміти й уловити «підказку» випадку треба також уміти. Луї Пастер сказав: «Випадок не всякому допомагає. Доля обдаровує тільки підготовлені розуми».

Випадок, коли знайдене рішення лише частково реалізує поставлену мету, і отриманий результат поряд з очікуваним ефектом містить ще ефект небажаний, а часом несподіваний і непередбачений, також нерідкий в інженерній практиці.

Справа в тому, що будь-яка технічна система характеризується комплексом взаємозалежних параметрів. Спроба відомими інженеру способами поліпшити один параметр призводить до погіршення іншого (інших) параметра (параметрів). Навіть невелика зміна в системі, спрямована на поліпшення однієї зі сторін, одночасно призводить до погіршення іншої сторони, до небажаного ефекту.

Збільшення кількості вуглецю в сталі поліпшує її міцність й одночасно погіршує здатність протистояти ударним навантаженням. При збільшенні міцності конструкції звичайно зростає її вага, при збільшенні точності обробки деталі – зростає її вартість і т. ін.

Авіаконструктор А. Яковлев у своїх спогадах відзначав: «Літак являє собою таке спорудження, у якому непримиренно борються два початки: міцність і вага.Машину необхідно зробити міцною і легкою, а міцність і легкість увесь час воюють між собою» [56].

А от приклад із проектування космічних кораблів: «И ось тут-то почалася неминуча при всякому проектуванні боротьба протилежностей. Вага потрібна і вага припустима, обсяг потрібний і обсяг припустимий; міцність потрібна і міцність припустима. І ще багато різних «потрібних» і «припустимих». І усі вони одне з одним не хочуть ладити.

Для корабля потрібні прилади, системи, механізми, джерела енергії, і все це повинно бути максимально надійним, але майже всяке підвищення надійності, за рідкісним винятком, «додає» кілограми, а зайва вага – «ворог»!

Те ж саме з обсягом: конструкторам доводиться втискуватися у від­пущені«урізані» кубометри.

І талант проектувальника полягає, мабуть, насамперед у тому, щоб знайти «золоту середину» між цими крайностями» [57].

Така єдність поліпшення і погіршення сторін технічної системи, позитивного і небажаного ефектів, що обумовлена зміною чи станом якоїсь частини системи, називається технічним протиріччям (ТП) [57].

ТП = ПЕ + НЕ; ТП = ( ПЕ → НЕ),

де ТП – технічне протиріччя;

ПЕ – позитивний ефект;

НЕ – небажаний ефект;

ПЕ → НЕ – позитивний ефект – причина небажаного ефекту.

«Кожна ТС може бути охарактеризована властивим їй «букетом» технічних протиріч не менш красномовно, аніж комплексом звичайних параметрів» [58].

Поки позитивний ефект перевищує небажаний, ТП мало помітне. Коли ж погіршення починає наближатися до границь припустимого, ТП починає загострюватися.

Часто при наявності ТП інженери прагнуть знайти компроміс між конфліктуючими параметрами системи. Авіаконструктор О. Антонов говорить: «Коли ви обмірковуєте рішення і технічні умови, виділяєте найголовніше. Тільки в крайньому випадку, якщо що-небудь не удається виконати, йдете до припустимого. Припустиме – це деяке невиконання заданих технічних умов (цілей), так би мовити компромісне рішення. Припустимо, що конструюючи літак, ви виконуєте вимоги з вантажопідйомності і швидкості, але у вас трошки не вийде з довжиною розбігу. Тоді ви починаєте зважувати ці три важливі вимоги і, можливо, трохи поступитеся розбігом – нехай розбіг буде не 500, а 550 метрів, зате усі інші вимоги будуть виконані. Це саме те, що припустимо» [59].

Мистецтво конструктора багато в чому залежить від уміння визначити, що треба виграти, і чим можна за це поступитися, тобто знайти розумний компроміс. Однак компроміс не завжди є оптимальним вирішенням інженерної задачі, тому що, з одного боку, неможливо досягтимаксимального (чи, принаймні, бажаного) значення важливого для нас параметра системи, з іншого боку – миритися з погіршенням іншого, часом не менш важливого для нас параметра.

Якщо в системі є протиріччя, то її подальший розвиток можливий лише при його усуненні. Прогрес науки і техніки полягає у викорінюванні удаваних непримиренних протиріч.

У кожному, навіть у найідеальнішому рішенні згодом виявляються внутрішні протиріччя, і якщо правильно оцінити і проаналізувати ці протиріччя, то можна знайти оригінальні рішення, вийти на новий нап­рямок їхнього усунення.

«Уміння мислити діалектично, тобто мислити протиріччями, уміння знаходити взаємодії позитивних і негативних факторів повинне скла­дати стиль інженерного мислення. На жаль, цьому стилю розумових можливостей майбутнього фахівця дотепер не приділяється належної уваги, а тим часом саме стиль інженерного мислення таїть у собі найбільш перспективні орієнтири розумового виховання студентства ВУЗу» [60].

Видатний авіаконструктор Роберт Бартіні, член компартії Італії, що емігрував до СРСР у 1924 р., в одній зі своїх спеціальних робіт писав: «При вирішенні поставленої задачі необхідно визначити фактори, що відіграють вирішальну роль у розглядуваному питанні, відокремившиусі другорядні елементи. Після цього треба сформулювати найбільш контрастне протиріччя «АБО – АБО», протилежність, що виключає вирішення задачі. Вирішення задачі треба шукати в логічній композиції «І – І». Таким чином у всякому разі у відповідальних ситуаціях, до яких відноситься і більшість авіаконструкторських, треба вибирати не крайні рішення «АБО – АБО», однаково неприйнятні, – а «І – І» [39]. Бартіні умів прикласти загальні закономірності діалектики до конкретних наукових і технічних задач. «Що важливіше в техніці, в авіації: кількість чи якість літаків, швидкість машини чи дальність, живучість чи простота, легкість конструкції чи її технологічність?» І відразу переходить від дилеми «АБО – АБО» до «І – І»: літаків повинне бути І досить, І вони повинні бути за всіма основними характеристиками, а не за однією будь-якою, набагато кращіми, ніж літаки можливого супротивника.

Бартіні перший запропонував і реалізував ідею літака, що ховає в польоті шасі. Шасі повинні І бути для забезпечення злету і посадки літака, І повинні бути відсутніми для поліпшення аеродинамічних характеристик літака.

Одна з розповсюджених інженерних помилок полягає у тому, що, зустрівшися з протиріччям, інженери найчастіше намагаються їх простозгладити, сховати, замазати. Необхідно не уникати, не ховатися відпро­тиріч, а шукати й оголювати їх. Якщо правильно оцінити і проаналізуватиці протиріччя, то можна знайти невідомі, ефективні способи їхнього усунення.

Однак усунення протиріччя в ТС завжди явище тимчасове, тому що в процесі розвитку, удосконалювання будь-якої системи в ній обов’язково виникнуть нові протиріччя, тобто усунуте протиріччя є джерелом нових протиріч. Тому боротьба з протиріччями схожа на боротьбу з казковим драконом, коли на місці однієї відрубаної голови виростають дві нові. Наш світ витканий із протиріч і в ньому є тільки одне місце, де вони відсутні – це цвинтар.

Прийоми і методи усунення ТП, способи знаходження нових, оригінальних інженерних рішень на рівні винаходів і відкриттів розглянуті у главі 4.