В варианте А возможные решения затронут только контактирующие друг с другом поплавок и краску: здесь нежелательный эффект — налипание краски на поплавок и изменение его веса, что приводит к ложному срабатыванию реле и включению насоса.

Пять вариантов формулирования шага 1 определяют уровни возможных изменений и соответственно иерархию задач. Для удобства в качестве системы примем средний вариант — В. Тогда варианты Г и Д можно рассматривать как надсистему и наднадсистему, а варианты Б и А — как подсистему и подподсистему.

Проведенный разбор показывает, что уже на первом этапе анализа ситуации формулирование основной функции системы, ее принцип действия и состав определят тот уровень изменений, который необходимо будет внести в систему, чтобы устранить нежелательный эффект. Как указывалось выше, минимальные изменения затрагивают только подсистемы каждой системы, в этом случае система их «не замечает» и принцип ее действия не меняется. Поэтому, проанализировав ситуацию и выявив иерархию задач, лучше начинать с самого нижнего уровня. И только убедившись, что все ресурсы элементов использованы и система исчерпала свои возможности, переходить на более высокий уровень и менять существующий принцип действия.

И наоборот — при синтезе новой системы необходимо определить тот МАКСИМАЛЬНЫЙ уровень изменений, который должна обеспечить новая система по отношению к существующей, и подобрать такой принцип действия, который обеспечил бы все эти изменения. И заодно посмотреть, как в зависимости от уровня требований система обрастает подсистемами, обеспечивающими выполнение ее основной функции...

А теперь поищем решение для каждой задачи из полученной цепочки, начиная, как договорились, с самого низшего уровня.

Шаг 1а. Техническая система для ОПРЕДЕЛЕНИЯ максимального и минимального уровней краски в ванне путем ОПРЕДЕЛЕНИЯ соответствующего положения поплавка состоит из ванны, краски, поплавка, рычага и контактов реле.

В процессе выполнения основной функции возникает нежелательный эффект (НЭ1): на поплавок налипает краска, его вес увеличивается, он тонет и рычагом замыкает контакты, вызывая ложное включение подкачивающего насоса.

Так как средство устранения (СУ) в условии отсутствует, введем его сами. Используем радикальный прием, предложенный Г.С. Альтшуллером: исключим из системы элемент, который выполняет вспомогательную функцию и при этом вызывает НЭ1, т.е. уберем поплавок. Но тогда возникает НЭ2: нечем измерять уровень краски и поворачивать рычаг.

Схема задачи:

ОФ — определение максимального и минимального уровней краски в ванне.

ПД — определение соответствующего положения поплавка.

Состав системы — ванна, краска, поплавок, рычаг, контакты реле.

НЭ1 — налипание краски на поплавок.

CУ — устранение поплавка.

НЭ2 — не будет переключения контактов.

Изменим термины. Так как поплавок связан с рычагом и служит фактически для перемещения рычага между включающими и выключающими контактами реле, назовем его переключалкой.

Теперь сформулируем техническое противоречие в его противоположных состояниях:

Если переключалку убрать, то не будет налипания краски, но не будет и переключения контактов.

Если переключалку не убирать, то переключение контактов будет, но сохранится и налипание краски.

Шаг 2а. Даны переключалка и налипание краски. Переключалка обеспечивает переключение контактов, но не устраняет налипание краски.

Изобретательская задача:

Не убирая переключалку и тем самым сохраняя ее способность обеспечивать переключение контактов, устранить налипание краски.

Шаг 3а. Определение оперативной зоны (ОЗ).

Конфликт возникает из-за налипания краски на переключалку (поплавок) вследствие их контакта. Конфликтная зона, следовательно, — это зона соприкосновения нижней части поплавка и поверхности краски. Еще раз напомним, что именно благодаря соответствию между положением поплавка и уровнем краски происходит переключение контактов реле с помощью рычага.

Шаг 4а. Определение оперативного времени (ОВ).

Как только что отмечалось, конфликт возникает из-за налипания краски на переключалку (поплавок) вследствие их контакта. Конфликтное время, следовательно, начинается сразу же, как только поплавок касается поверхности краски, и заканчивается тогда, когда поплавок вследствие налипания краски теряет плавучесть и начинает тонуть. Таким образом, конфликтное время Т1 практически равно всему времени выполнения производственной функции Т3 — покраске деталей:

Т = Т1 = Т3.

Шаг 5а. Физическое противоречие на макроуровне: соприкосновение нижней части поплавка с поверхностью краски во время покраски деталей должно быть, чтобы обеспечивалась способность поплавка определять максимальный и минимальный уровни поверхности краски, и этого соприкосновения не должно быть, чтобы не происходило налипание краски на поплавок.

Шаг 6а. Физическое противоречие на микроуровне: между нижней поверхностью поплавка и поверхностью краски во время покраски деталей должны находиться частицы вещества, которые устраняют соприкосновение поплавка с поверхностью краски, чтобы не происходило налипания краски на поплавок, и в то же время обеспечивают соответствующее изменение положения поплавка при изменении уровня поверхности краски.

Шаг 7а. Идеальный конечный результат (ИКР): техническая система сама должна обеспечивать между поверхностью поплавка и поверхностью краски наличие частиц, которые устранили бы их соприкосновение и в то же время обеспечили бы соответствующее изменение положения поплавка при изменении уровня поверхности краски.

Иными словами, должен быть обеспечен «бесконтактный контакт»: поплавок должен все время находиться на постоянном расстоянии над поверхностью краски при любом изменении уровня ее поверхности.

Шаг 8а. Чтобы частицы вещества обеспечивали такой «бесконтактный контакт», они должны быть... Какими?

Промоделируем ситуацию. Над поверхностью одного тела (в данном случае — краски) на определенной высоте, например 5 мм, расположено второе тело (в данном случае — поплавок). Поплавок обладает весом и, естественно, стремится упасть. Значит, должна существовать какая-то сила, которая бы не позволяла поплавку упасть, а постоянно отталкивала бы его от поверхности краски. Но не выше 5 мм! Законы физики говорят, что такая сила должна быть постоянной и равной весу поплавка. (То же самое происходит, когда мы сидим на стуле! Его основная функция — создавать противодействующую силу, равную весу нашего тела.)