Как превращать проблемы в возможности: пять инженерных решений, навсегда изменивших мир

Как превращать проблемы в возможности: пять инженерных решений, навсегда изменивших мир

Мыслить системно, превращать ограничения в возможности, находить решения самых сложных проблем — это навыки, которыми в совершенстве владеют инженеры. Иметь такие способности — значит быть успешным во всех сферах жизни, так что нам стоит поучиться у профессионалов.


Публикуем несколько историй из книги «Думай как инженер», которые убедят вас, что люди с инженерным складом мышления могут творить чудеса.


1. О банкоматах

Джон Шепард-Баррон был старомодным шотландцем с пытливым складом ума. Как гласит его история, однажды в середине 1960-х он на несколько минут опоздал в банк — тот закрывался на выходные. Шепард-Баррону срочно нужны были наличные, и он умолял менеджера открыть отделение, но тот отказался.


Будучи инженером до мозга костей, Шепард-Баррон решил, что должен найти способ снимать деньги со счета в любом месте и в любое время. Он работал управляющим директором в фирме, которая занималась печатью банкнот: сначала он отвечал за направление печати, а потом — за перевозки денежных средств на бронеавтомобилях.


Его следующим шагом стал поиск возможности автоматической выдачи денег. И он замкнул этот круг, изобретя банкомат. Как ему это удалось? «Я подумал о торговом автомате, который вместо шоколадок выдавал бы деньги», — пояснил Шепард-Баррон.


2. Об одноразовых подгузниках

Инженеру порой трудно угодить. Виктор Миллз терпеть не мог стирать тканевые подгузники, но в 60 лет ему приходилось это делать для своей внучки. По его словам, это занятие «слишком хлопотное».


Миллз был инженером-химиком и более 35 лет проработал в компании Procter & Gamble, где на его счету числилось несколько замечательных изобретений. Он придумал оригинальный процесс, останавливающий отделение масла от твердого вещества в арахисовой пасте; нашел способ избавиться от комочков во влажной смеси для выпечки кексов; разработал систему, позволявшую выпускать картофельные чипсы одинаковой формы и ровно укладывать их.


В то время в Procter & Gamble (P&G) пытались понять, как оптимально использовать недавно приобретенный целлюлозно-бумажный комбинат Charmin Paper. Дома Миллз раздражался из-за стирки тканевых подгузников, а на работе ломал голову над вопросом этого предприятия, пока ему не пришло в голову объединить решения обеих проблем: заняться выпуском впитывающей бумаги для подгузников.


Миллз попросил инженера из своего отдела Роберта Дункана помочь ему создать тестовую модель. Они складывали толстые прямоугольные стопки бумаги и вкладывали их в полимерную оболочку, чтобы получить надежный внутренний и внешний слой, не пропускающий влагу. Тестирование проводилось на кукле Betsy Wetsy, из которой брызгала струйка воды, что имитировало писающего ребенка. А дополнительные испытания проводились на внучке Миллза во время поездок.


В результате появился сенсационный продукт широкого потребления — Pampers. Став первым в мире успешным одноразовым подгузником, Pampers положил начало целой отрасли товаров по уходу за детьми.


Группа Миллза была не первой, кому пришла в голову идея создания одноразовых подгузников. Но именно ее старания увенчались успехом благодаря предложениям клиентов, которые учитывались при доработке продукта. Команда Миллза консультировалась с мамами, педиатрами, экономистами и специалистами-экологами.


У Миллза была коллега — Норма Бейкер, специалист по домоводству, прекрасно владевшая искусством общения с клиентами. Бейкер посоветовала Миллзу создать две модели застежек на подгузнике: на липучках и на булавках. Обе оказались эффективнее, чем полиэтиленовые трусики, особенно в жаркие дни.


Бейкер также сообщила, что мамы считали подгузники P&G слишком дорогими — целых 10 центов за штуку. Тогда Миллз нашел способ их массового производства по более низкой стоимости, ведь до этого их шили вручную десятками тысяч штук. В результате проведенных Бейкер опросов на местах выяснилось, что подгузники также должны обладать повышенной впитываемостью. 


Затем появилась новая категория потребителей одноразовых подгузников: пациенты в больницах.


История одноразовых подгузников — поучительный пример адаптивной разработки. Ради улучшения своего продукта инженеры общались с конечными пользователями. 


Это пример того, как социальное взаимодействие с клиентами может оказать принципиальное влияние на инженерные разработки.


3. О бутылочках с кетчупом

В 1869 году Heinz Company представила дизайн бутылки для кетчупа из прозрачного стекла. У этой стеклянной тары были очевидные преимущества: легкость в производстве и возможность увидеть, сколько осталось кетчупа.


Но имелась и досадная проблема: кетчуп с трудом вытекал из бутылки. Ее нужно было трясти, выковыривать кетчуп ножом или чем-то еще, проявляя при этом немалую настойчивость. 


Еще одной проблемой стал синерезис — отделение от основной массы кетчупа водянистой томатной сыворотки. Компании никак не давалось нужное решение, и тогда она обратилась к опыту потребителей. Исследование с участием детей от 6 до 12 лет показало, что им нравится рисовать кетчупом на тарелках. Эта идея вдохновила компанию Heinz.


Инженеры и дизайнеры Heinz много дней провели за работой с программами для моделирования и обсуждением компромиссов. И в результате упаковка кетчупа, спроектированная вверх дном и изготовленная из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), стала реальностью. У крышечки был прочный формованный шарнир, а отверстие бутылки регулировало количество кетчупа.


Больше не нужно было лезть в бутылку острыми предметами или трясти ее, чтобы извлечь продукт. При каждом нажатии выдавливалась одна порция кетчупа. Надежная крышечка благодаря своей конструкции не позволяла водянистому веществу вытекать. 


Вид кетчупа и впечатления от него резко улучшились. Немного нажав на пластиковую бутылку, дети могли нарисовать у себя на тарелке улыбающееся солнце. Теперь художественные возможности были безграничны.


Идея использовать шарнир и конструкцию самозакрывающейся крышечки для кетчупа была не нова; так устроены многие флаконы с шампунем. Но подход Heinz к улучшению дизайна своего продукта — особенно таких эргономических характеристик, как удобство, легкость удержания и сжатия бутылки, ее мягкость, — основывался на данных, полученных непосредственно от конечных потребителей. 


При разработке товаров широкого потребления получение информации — всегда двусторонний процесс, даже если речь идет о проблеме, которая не является особенно острой.


4. О технологии считывания кодов

В 1959 году железнодорожные компании в США столкнулись с весьма досадной и неподатливой проблемой. В системе железных дорог насчитывалось почти 1,6 млн товарных вагонов, и компаниям нужно было знать точное местонахождение каждого вагона ежедневно в полночь, поскольку это влияло на доходы, но никакого способа отслеживания не было. Требовалось автоматизированное средство поиска и идентификации вагонов.


Примерно в то же время Дэвид Коллинз устроился на работу в отдел исследования операций в Sylvania, компанию по производству электротоваров. Коллинз, окончивший Массачусетский технологический институт со степенью магистра, обожал профессию инженера и даже в шутку говорил жене, что в следующей жизни писал бы сценарии для телевидения и кино, где инженеры были бы супергероями.


Коллинз узнал о проблеме с товарными вагонами от коллеги. В студенчестве Коллинз проходил стажировку на Пенсильванской железной дороге и разбирался в этой системе. «Задача меня увлекла, — вспоминал он. — И я начал подумывать об идее этого проекта».


На каждом вагоне обычно указывался горизонтальный серийный номер, представлявший собой сочетание кода компании (шесть цифр) и кода вагона (четыре цифры). Подобно традиции клеймения скота на западных ранчо, эти коды были разных цветов, отражающих свет — красный, голубой и белый — на неотражающем черном фоне. Кроме того, у кодов не было единой принятой ширины, шрифта и стандартного места размещения на вагонах.


Сами же вагоны различались по размерам: вагоны-цистерны, крытые вагоны, вагоны-платформы, причем на последних иногда перевозились полуприцепы высотой 2,7 м. Из-за этих расхождений любые попытки считывать коды с вагонов были сопряжены с трудностями. 


К тому же поезда двигались с разной скоростью. Для решения этих проблем явно требовалась технология динамического сканирования.


«Итак, хотя система маркировки применялась уже 50 лет, не было способа собрать эту информацию и привести ее в форму, пригодную для машинного считывания», — вспоминал Коллинз. Он начал работать над проектом в свободное время и в итоге заручился поддержкой начальника. Коллинз описывал ситуацию так: «Я как будто мастерил что-то в сарае на задворках фермы, и никому не было до этого особого дела».


У Коллинза возник замысел разработать систему оптических датчиков, которая бы посылала луч белого света к удаленному коду и расшифровывала отраженный при этом сигнал. 


Коллинз сосредоточился на главных элементах конструкции: размере участка с кодом (место, куда падает и откуда отражается свет), частоте сканирования (сколько раз в секунду код должен считываться, чтобы считаться точно) и глубине резкости (дальний предел считывания сканера).


Первые эксперименты стали чередой досадных неудач. Один из коллег-инженеров Коллинза, Фрэнк Стайтс, тоже тщетно пытался решить эту проблему, и тут на помощь пришла интуиция. Стайтс натолкнул Коллинза на мысль: «А почему бы не развернуть таблички с кодом набок?» Мысль оказалась удачной.


Вертикальное сканирование кодов — то есть расстановка элементов кода по принципу «перекладин стремянки», а не «кольев забора» — стало более выигрышным с технической точки зрения вариантом.


Вместо того чтобы направлять непрерывные лучи белого света на проезжающие поезда и получать при этом весьма сомнительные результаты, Коллинз разработал подвижный источник света с вращающимися зеркалами. Теперь его сканер стабильно распознавал структуру цветовых кодов и расшифровывал информацию о поезде. 


Но тут возник ряд вопросов. А будет ли этот сканер надежно работать при разных скоростях поездов? Возможно ли считывание в снег, дождь, туман? Повлияют ли на точность считывания загрязнения на поверхности кодов?


«В лаборатории это нельзя было выяснить, — рассказывал Коллинз. — Следовало “обкатывать” систему с настоящими вагонами в полевых условиях, но у нас не было личной железной дороги». Коллинз устроил тестовую площадку возле железнодорожной ветки, по которой перевозили материалы из Нью-Гемпшира для расширения федеральной автострады в районе Бостона. Обычно поезд пересекал эту площадку раз в сутки, и Коллинз усердно испытывал на сотнях грузовых вагонов свой сканер, который назвал KarTrak.


В последующие годы Коллинз значительно улучшил эффективность KarTrak, заменив белый свет на гелий-неоновый лазер. К 1967 году железнодорожная отрасль начала осваивать это нововведение.


Каков конечный результат? Многоцелевая технология считывания кодов на расстоянии.


5. О товарных штрих-кодах

В начале 1970-х недостатки управления товарными запасами серьезно вредили пищевой промышленности. Компании искали способ сэкономить деньги, и одна из идей сводилась к применению основанной на коде системы отслеживания продовольственных товаров. Комитет в составе топ-руководителей таких фирм, как Heinz, General Foods, Kroger, General Mills, Associated Foods, Fairmont Foods и Bristol-Myers, объявил конкурс предложений по разработке кода отслеживания. В 1971 году за эту задачу взялись в IBM.


Проект доверили Джорджу Лореру, и начальник поручил ему проверку кода в виде мишени, который за несколько лет до этого написал другой инженер. «Пару дней я пытался с ним экспериментировать, — вспоминал Лорер, — но вскоре убедился, что код такого вида не в состоянии удовлетворить требованиям пищевой промышленности».


Код должен быть не больше полутора квадратных дюймов (около 9,7 см²) и легко считываться и людьми, и электроникой. Кроме того, символ должен подходить для печати на продукции любых форм и размеров — например, кусках мыла, коробках с сухими завтраками и банках кофе.


Десятизначный код должен считываться в любом направлении с точностью как минимум 99,995%, то есть на каждые 20 тыс. проданных единиц товара допускалась только одна ошибка. 


Более того, следовало удовлетворить эти технические требования так, чтобы затраты на производство продовольственных товаров при этом не повысились. И Лорер начал работать над решением задачи в условиях этих жестких ограничений.


Рискуя потерять работу, Лорер пошел наперекор указаниям начальника и задался целью создать более эффективный подход. Разработанный им код состоял из 10 вертикальных черных и белых полосок разной ширины, расположенных подобно узору на шкуре зебры. Темные полоски поглощали свет, а белые отражали; оптический датчик воспринимал этот отраженный свет и преобразовывал его в электрические импульсы, которые обрабатывал компьютер.


Для демонстрации опытного образца Лорер нанял высококлассного питчера из софтбольной команды, и тот со всей возможной скоростью швырял помеченные кодом пепельницы с мягким основанием так, чтобы они пролетали над сканером. Код с каждого предмета считывался безошибочно. Более того, команда Лорера намного превзошла ожидания представителей пищевой промышленности: частота ошибок составляла всего 1 из 200 тысяч.


Итак, Лорер справился с задачей. Комитет по отбору кода пришел в восторг от изобретения Лорера и назвал его «универсальным кодом товара». В 1973 году он был принят в качестве отраслевого стандарта. 


Но через несколько недель возникла проблема «золотой курицы». В мясных отделах отсутствовал способ проверить, совпадает ли указанная на продукте цена с фактической ценой в базе данных магазина. Из-за этого компьютер иногда мог или уменьшить цену для покупателя на несколько центов, или завысить ее на тысячу долларов.


Лорер устранил проблему, добавив в универсальный код товара цифру для проверки цены. Со временем благодаря дополнительным испытаниям, улучшению печати этикеток и подробным кассовым чекам от подобных трудностей удалось избавиться, что привело к радикальным изменениям в управлении товарными запасами и в процессе расчета за купленные в магазине товары.


«Просто нужно сесть и продумать каждое из возможных решений, шаг за шагом, по очереди, и верить в то, что решение есть и вам по силам его найти, — сказал Лорер. — А не вздыхать по поводу того, что это невозможно».

По материалам книги «Думай как инженер». Издательство «МИФ»

Читайте также



поделитесь с друзьями ссылкой

 

Оставить комментарий

* - отмечены поля, обязательные для заполнения.
Опубликованные сообщения являются частными мнениями лиц, их написавших.
Редакция сайта за размещенные сообщения ответственности не несет.
Система Orphus

Дорогие друзья!

Присылайте нам свои предложения и замечания по адресу:

support@u24.ru