Ревенков А.В.

В развитии технических систем в соответствии с законами диалектики происходит чередование этапов количественного роста и качественных скачков. В процессе количественного роста в результате неравномерного развития характеристик технической системы появляются противоречия.

Противоречие - проявление несоответствия между разными требованиями, предъявляемыми человеком к системе, и ограничениями, налагаемыми на нее законами природы, социальными, юридическими, и экономическими законами, уровнем развития науки и техники, конкретными условиями применения и т. п.

Пример 6.1. При проектировании пассажирского самолета с более высокой скоростью, чем прототип, можно уменьшить площадь крыла (при том же полетном весе). Это связано с тем, что с увеличением скорости увеличивается скоростной напор и, следовательно, для создания той же подъемной силы крыла , где С yкр - коэффициент подъемной силы крыла, ρ - плотность воздуха, Ν - скорость полета, S kp - площадь крыла,

Можно уменьшить площадь крыла S kp . Это желательно сделать, так как чем меньше площадь крыла, тем меньше сопротивление трения и, следовательно, меньше расход горючего.

Но при уменьшении площади крыла падает подъемная сила при малых скоростях полета. Поэтому нужно увеличить посадочную скорость самолета, а это приведет к увеличению длины разбега и торможения и, следовательно, к потребности увеличить взлетно-посадочную полосу, что недопустимо.

На начальных этапах развития, когда требования относительно невысоки, а система обладает большими ресурсами, такие противоречия разрешаются путем компромисса: отыскиваются варианты конструкции, обеспечивающие приемлемые значения обеих конкурирующих характеристик. Но количественный рост продолжается, происходит накопление и обострение противоречий. Эти противоречия разрешаются в результате качественных скачков - создания принципиально новых технических решений.

Если технический объект создан, то весьма часто ставится задача увеличения его главной полезной функции (ГПФ). Для этого, как правило, требуется усилить какое-либо свойство одного из элементов этого технического объекта. Однако при усилении одних свойств элемента нарушается взаимодействие (согласованность) с другими элементами технической системы, возникает противоречие, то есть источником противоречий является совершенствование, развитие технических объектов.

6.1. Административное противоречие

Решение любой технической задачи начинается с анализа проблемы. Результатом этого анализа является постановка и формулировка задачи, которую нужно решать.

В проблеме обычно описывается необходимость создания некоторого технического объекта (ТО) для удовлетворения определенной потребности, приводится соответствующая аргументация этой необходимости, описываются функции, которые должен выполнять этот ТО; требования, которые к нему предъявляются.

Каждый потребитель той или иной продукции характеризуется определенными свойствами. Анализ свойств потребителей позволяет определить некоторый набор требований, которым должна удовлетворять продукция, предназначенная для удовлетворения возникшей потребности.

Каждый вид продукции можно охарактеризовать набором определенных свойств. Часть этих свойств определяют потребительные свойства продукции (рис. 6.1).

Поэтому прежде, чем создавать тот или иной продукт, необходимо, с одной стороны, сформулировать требования, которым он должен удовлетворять, с другой стороны, оценить технические возможности создания продукта с требуемыми свойствами.

Рис. 6.1

Если есть потребность в создании продукции с определенными потребительными свойствами, но неизвестно как ее удовлетворить, то возникает проблемная ситуация (ПС).

Описание ПС - это формулирование потребностей, функций, которые нужно выполнить. Проблема заключается в том, что на этом этапе не видно путей, как реализовать выполнение этой функции.

Проблемная ситуация возникает, если нет соответствия между требованиями, предъявляемыми потребителями, и имеющимися техническими возможностями. Например, создание телевизора с объемным изображением, создание искусственного спутника Земли со сроком активного существования 10 лет и др. То есть первоначальная формулировка проблемы часто носит социально-технический характер и в общем случае выражается в терминах: цель, потребность, функция, нежелательные эффекты.

Г.С. Альтшуллер назвал такие проблемные ситуации административным противоречием . Анализ развития множества ТС показал, что совершенствование их характеристик обычно связано с преодолением противоречий, выявляющихся по мере эксплуатации этих систем. Возникает потребность что-то изменить, улучшить, причем претензии к работе системы обычно формулируются в виде довольно расплывчатых пожеланий типа: "хочется, чтобы было лучше...", "нужно что-то сделать" и т. д., проблем много: нужно что-то сделать, но что?

Этому виду противоречий соответствует изобретательская ситуация, включающая в себя целый клубок задач, из которых нужно выбрать именно ту, которую следует решать в первую очередь. Каким образом выделить первоочередную задачу среди прочих?

Г.С. Альтшуллер в работе "Найти идею" отмечал: "Такие противоречия отражают сам факт возникновения изобретательской задачи, точнее - изобретательской ситуации. Они автоматически даются вместе с ситуацией, но они ни в какой мере не способствуют продвижению к ответу".

Таким образом, административные противоречия только обозначают проблему и в ряде случаев дают некоторое обоснование ее возникновения.

6.2. Техническое противоречие

В первоначальной формулировке проблемы формулируются некоторые потребности, функции, которые необходимо выполнить.

В зависимости от вида проблемной ситуации (ПС) ее можно разрешить двумя способами (рис. 6.2):

Рис. 6.2

существенно изменить рассматриваемую систему или ее взаимодействие с надсистемой (НС) таким образом, чтобы отпала необходимость в этой потребности, в выполнении этой функции - ПС 1 ; в этом случае формулируется проблема по изменению НС;

дополнить существующую техническую систему некоторым устройством, которое позволило бы удовлетворить сформулированную потребность - ПС 2 (см. пример на рис 6.2).

Проблемы могут быть разные.

Например, мы не знаем, как технически реализовать выполнение потребной функции.

Или мы в принципе знаем, какое устройство нужно создавать для выполнения потребной функции, но при этом появляются нежелательные эффекты.

Нежелательный эффект, во-первых, связан с тем, что за реализацию функции, которую он должен выполнять, надо "платить". Из стремления же к идеальному решению следует, что полезная функция должна выполняться, но затрат на ее реализацию не должно быть.

Пример 6.2. По трубопроводу перекачивают газ. Необходимо обеспечить постоянный массовый расход газа при заданном перепаде давлений на входе и выходе трубопровода. Однако температура газа на входе в трубопровод меняется. Следовательно, массовый расход газа тоже будет изменяться.

Таким образом, возникает проблема. Массовый расход газа должен быть постоянным для управления некоторым процессом, но он не может быть постоянным, так как изменяется температура газа. При этом в систему нежелательно вводить сложные устройства, которые осуществляли бы функцию регулирования.

Во-вторых, нежелательные эффекты могут проявляться в виде вредных свойств (функций), которые возникают при функционировании технического объекта. Например, мы создаем некоторый технологический процесс, а он оказывает вредное воздействие на человека (электромагнитные излучения, вибрации и т. д.) или загрязняет окружающую среду и др.

То есть проблемная ситуация (ПС 2) заключается в том, что функцию выполнять надо, ибо в этом есть потребность, а нежелательных эффектов при этом быть не должно.

Такие проблемы часто возникают на начальном этапе создания ТО, когда намечается некоторый план решения проблемы, то есть при формировании идеи, принципа действия ТО для реализации ГПФ или попытке улучшить некоторые функциональные характеристики технического объекта.

Г.С. Альтшуллер отмечал, что каждой задаче, входящей в изобретательскую ситуацию, соответствует свое техническое противоречие (ТП) . Суть ТП сводится к тому, что при улучшении известными путями одного свойства (параметра) системы недопустимо ухудшается другой параметр.

Любая продукция, предназначенная для удовлетворения потребностей, характеризуется многими свойствами: экономичностью, надежностью, эргономичностью, эстетичностью, патентоспособностью, транспортабельностью, безопасностью, экологичностью, технологичностью и т. д. Для некоторых видов продукции весьма важными показателями являются масса конструкции, плотность компоновки, энергоемкость, мощность, производительность, время срабатывания механизмов, точность отработки параметров и т. д.

Все эти показатели условно можно разделить на две группы: показатели, характеризующие степень (уровень) выполнения техническим объектом ГПФ , и показатели, характеризующие факторы расплаты за выполнение ГПФ.

Стремление улучшить одни характеристики продукции часто приводит к ухудшению других. По крайней мере, на этапе анализа проблемы и постановки задачи не видно путей, как сделать так, чтобы при улучшении одних свойств не ухудшались бы другие, тоже весьма важные.

В проектно-конструкторских и технологических задачах обнаруживается противоречивость многих свойств, например, точность и производительность в технологии обработки материалов; масса, надежность и стоимость; устойчивость и управляемость технических объектов и др.

Например, один из способов увеличения надежности летательных аппаратов (потребность) - создание резервных систем и агрегатов. А это приводит к увеличению массы аппарата, что недопустимо, так как увеличиваются затраты на выполнение задания (ГПФ).

Нежелательные эффекты могут быть связаны с тем, что улучшение некоторых потребительных свойств приводит к усложнению ТО и, следовательно, к увеличению факторов расплаты.

Ситуация, когда попытки улучшить одну характеристику (или часть) системы приводит к ухудшению другой ее характеристики (или части), называется техническим противоречием (ТП).

Например, в технологии производства мероприятия, направленные на повышение производительности обработки, часто приводят к ухудшению качества продукции. (Если один из двух вариантов технологии при лучшем качестве позволяет обеспечить и бoльшую производительность, то он вытесняет второй вариант; в этом случае проблемной ситуации нет.)

Техническое противоречие появляется часто тогда, когда разработчик пытается каким-либо известным ему способом улучшить один из параметров качества (или функциональное свойство) объекта, но это приводит к недопустимому ухудшению другого, тоже весьма важного параметра качества (или функционального свойства).

Пример 6.2. Увеличение числа инструментов в слесарном наборе улучшает возможности дифференцированного воздействия на изделие, но ухудшает условия работы с набором, который становится более громоздким.

Для улучшения функционального свойства весьма часто рассматривается изменение одного из параметров технической системы, который существенно влияет на это функциональное свойство.

Пример 6.3. Чем больше литейный уклон на модели отливаемого изделия, тем легче извлечь ее из песчаной формы при формовке, но при этом нежелательно увеличиваются припуски металла (дополнительные его объемы), которые приходится в дальнейшем устранять механической обработкой литой заготовки.

Для этой проблемы можно сформулировать технические противоречия в двух вариантах.

ТП-1: Увеличивая литейный уклон, мы облегчаем процесс формования, но при этом увеличиваются затраты на обработку резанием.

ТП-2: Уменьшая литейный уклон, мы снижаем затраты на обработку, но при этом усложняется процесс формования.

Техническое противоречие можно представить в виде схемы, показанной на рис. 6.3.

Рис. 6.3

Формулирование технических противоречий - это конкретная реализация более общего приема поиска решения - переформулирование условий задачи. Это модель задачи, в которой раскрываются положительные и нежелательные эффекты или явления в рассматриваемой предметной области.

При этом возникает проблема, как, сохранив или даже улучшив положительные стороны (эффекты) в создаваемом ТО, не допустить появления нежелательных эффектов.

Формулировка ТП позволяет вычленить положительные и нежелательные эффекты для того, чтобы провести анализ причин появления нежелательных эффектов, и тем самым активизирует мышление на поиск возможных направлений решения проблемы.

Пример 6.4. ТП: Уменьшая время на изучение конкретной темы, мы добиваемся того, что можем более широко информировать обучаемых, но при этом уровень знаний и умений по этой теме понижается.

Пример 6.5. ТП: Декларируя истины, мы даем материал сжато и энергично, но при этом снижается способность обучаемых к самостоятельному поиску знаний.

Пример 6.6. ТП: Необходимо повысить производительность токарной обработки заготовки.

Анализ доступных ресурсов позволяет наметить два мероприятия, которые будут приводить к появлению нежелательных эффектов, связанных, с одной стороны, с увеличением затрат и, с другой стороны, с ухудшением качества получаемой детали (табл.1).

Таблица 6.1

Пример появления нежелательных эффектов при попытке решить поставленную проблему В приведенной таблице можно увидеть следующие противоречия.

ТП-1: Для повышения производительности труда нужно увеличить скорость резания. Но при этом увеличивается температура резца. Период стойкости инструмента уменьшается и, следовательно, увеличиваются затраты на обработку.

ТП-2: Для повышения производительности труда нужно увеличить скорость резания. Но при этом увеличивается температура заготовки. В материале заготовки происходят структурные изменения и, следовательно, снижается качество детали.

ТП-3: Для повышения производительности труда нужно увеличить подачу инструмента (глубину резания на каждом проходе резца). Но при этом увеличивается шероховатость поверхности и, следовательно, снижается качество детали.

6.3. Физическое противоречие

Как видно из последнего приведенного примера, предлагаемые мероприятия, направленные на повышение производительности токарной обработки, приводят к появлению ряда НЭ.

Проведенный анализ позволяет обнаружить и конкретизировать противоречивость свойств при взаимодействии компонентов рассматриваемой технической системы.

Из анализа табл. 6.1 можно сформулировать следующие противоречия.

Скорость резания должна быть большая для повышения производительности обработки, и она не должна быть большая, так как при этом увеличится температура резца.

Скорость резания должна быть большая для повышения производительности обработки, и она не должна быть большая, так как при этом увеличится температура заготовки.

Подача должна быть большая для повышения производительности обработки, и она не должна быть большая, чтобы не увеличивалась шероховатость поверхности.

Таким образом, для того, чтобы разрешить ТП, формулируются частные задачи, в которых предъявляются несовместимые требования к свойствам отдельных компонентов или взаимодействию между компонентами рассматриваемого объекта.

Совокупность таких требований Ю.В. Горин предложил назвать физическим противоречием (в 1973 г.), подчеркивая, что отношения противоречия перенесены на уровень физических свойств и отношений элементов системы.

Г.С. Альтшуллер отмечал: "Стремясь убрать конфликтующие, противоречивые отношения между внешними сторонами технической системы, получим противоречие на уровне внутреннего функционирования системы. Такое противоречие, в отличие от технического, называется физическим противоречием (ФП).

Сформулированные в примере 6.7 ФП позволяют наметить минизадачи и, тем самым, определить область поиска возможных решений (табл. 6.2).

Таблица 6.2

Пример 6.7. Для получения рельефной поверхности на крупногабаритных оболочках, например, для образования усилений в местах сварки на днищах топливных баков (ТБ), для получения вафельного силового набора на обечайках ТБ (места А на рис. 6.4) применяется операция избирательного размерного химического травления.

Рис. 6.4

Излишки материала удаляются в щелочных растворах. Места, которые не должны подвергаться травлению (поз. А рис. 6.4), покрываются лаком.

Проблемная ситуация заключается в том, что необходимо весьма точно нанести защитный лак на участки, которые не должны подвергаться травлению. Лак должен иметь хорошую адгезию к металлу, чтобы в процессе обработки не было подтравливания материала под покрытием.

Если лак наносить по трафарету, то не удается получить точный контур. Поэтому было принято решение наносить лак на всю поверхность, а затем по шаблону чертилкой делать разметку, скальпелем надрезать покрытие и удалять лак с тех участков, которые должны подвергнуться химической обработке.

Но это решение привело к следующей проблеме. Защитное покрытие должно иметь хорошую адгезию к металлу для того, чтобы не было подтравливания материала под краями покрытия в процессе химической обработки и можно было бы получить точный контур, и покрытие должно иметь слабую (плохую) адгезию , чтобы после нанесения покрытия и его разметки (по шаблону) можно было бы легко удалить часть покрытия (в местах, где должно происходить травление).

Сформулируем ФП:

Лак должен иметь хорошую адгезию, чтобы не было подтравливания; лак должен иметь плохую адгезию, чтобы его можно было легко удалить с участков, подлежащих травлению.

Формулировка ФП - это предельно обостренная и лаконичная формулировка задачи, выраженная часто в парадоксальной форме, обладающая эвристической ценностью.

Кроме того, в этой формулировке необходимо указывать, почему, для какой цели к рассматриваемому объекту предъявляются эти противоречащие требования.

Таким образом, при формулировке ФП нужно раскрыть физическую природу конфликта, объяснить, почему требования, отраженные в постановке задачи, являются противоречащими, и для чего нужно удовлетворить обоим противоречащим требованиям.

Пример 6.8. Из некоторого города в другой надо доехать (на автомобиле) быстро, чтобы успеть к некоторому событию. Но ехать быстро нельзя, так как дорога плохая, и это опасно.

Ехать надо быстро и в то же время медленно. Два противоречащих свойства процесса, которые обусловлены разными требованиями: необходимостью успеть вовремя и безопасностью. Поэтому физическое противоречие можно сформулировать следующим образом.

ФП: Скорость должна быть большая, чтобы успеть, и скорость должна быть маленькая, чтобы доехать.

Таким образом, ФП - это ситуация, когда к объекту или его части предъявляются противоположные (несовместимые) требования. Оно строится по схеме: объект должен обладать свойством Р и, вместе с тем, иметь противоположное свойство анти-Р .

Например. Материал стальной детали, например железнодорожных рельсов, должен быть твердым и прочным (P 1), чтобы хорошо сопротивляться статическим нагрузкам и износу, и должен быть пластичным (P 2), чтобы хорошо сопротивляться ударным воздействиям, приводящим к выкрашиванию поверхностного слоя металла в зоне контакта с колесом. Применение операции термообработки увеличивает прочность и твердость, но при этом снижается пластичность. Свойства прочность и пластичность характеризуют различные качественные стороны материала, но они находятся в отношении противоположности. Для стальной детали они несовместимы.

6.4. Эвристическая ценность противоречий

В физических противоречиях требования, которые предъявляются к объекту, могут являться следствием различных целей, которые ставит перед собой инженер. Эти разные цели и приводят к необходимости реализации в техническом объекте несовместимых свойств (Р и анти-Р) .

Кроме того, физические противоречия могут быть связаны с тем, что требуемое свойство не представляется возможным реализовать, так как этому мешает проявление объективных законов природы. То есть научное основание наблюдаемого явления (которое является нежелательным) не согласуется с требованиями, которые предъявляются к рассматриваемому объекту.

Пример 6.9. Рассмотрим ламповый усилитель. Катод радиолампы должен иметь постоянную термоэлектронную эмиссию (P 1). Однако применение переменного электрического тока (от трансформатора) для подогрева катода приводит к тому, что термоэлектронная эмиссия изменяется (P 2) в соответствии с частотой электрического тока: в громкоговорителе слышен фон (50 Гц), а это недопустимо.

Требуемую функцию (постоянство термоэлектронной эмиссии) надо осуществить, не усложняя систему. Но при этом возникает техническое противоречие, которое можно сформулировать в двух вариантах.

ТП-1: Если для подогрева катода применить постоянный электрический ток, то термоэлектронная эмиссия будет постоянной, но при этом усложняется вся система (надо устанавливать выпрямитель).

ТП-2: Если для подогрева катода применить переменный электрический ток, то вся система упрощается (не надо устанавливать выпрямитель), но термоэлектронная эмиссия не будет постоянной и, следовательно, не обеспечится качество усилителя.

Из этих формулировок видно, что изменяемым параметром (см. рис. 6.3) является электрический ток.

Из этого ТП можно сформулировать следующее ФП.

ФП-1: Электрический ток должен быть переменным, чтобы не усложнять всю систему, и он не должен быть переменным для обеспечения постоянства электронной эмиссии.

Из этого ФП можно сформулировать следующее ИКР.

Катод, который подогревается переменным электрическим током, сам обеспечивает постоянство электронной эмиссии.

Но этому ИКР мешает физическая особенность протекающего процесса.

ФП-2: Электронная эмиссия должна быть постоянной для качественной работы радиолампы, но она должна быть переменной, так как катод подогревается переменным электрическим током.

В этом ФП описываются несовместимые свойства, которыми должен обладать катод при его взаимодействии с другими компонентами радиолампы и надсистемой, то есть при воздействии на него переменного электрического тока.

Рис. 6.5

Таким образом, в физических противоречиях дается описание свойств, которыми должны обладать компоненты системы, чтобы достичь тех целей, которые ставит перед собой разработчик.

Потребность в улучшении (усилении) некоторого функционального свойства Ф 1 влечет за собой необходимость придания одному из компонентов ТС технической характеристики (свойства) Р . Но это ухудшает другое тоже важное функциональное свойство Ф 2 (рис. 6.5).

Свойства Р и не-Р характеризуются на качественном уровне, например, адгезия: большая и маленькая (пример 6.8) скорость: большая и маленькая (пример 6.9), материал: прочный и пластичный, электрический ток: постоянный и переменный (пример 6.10).

Таким образом, ФП отражает ситуацию, в которой к физическому состоянию зоны конфликта предъявляются взаимно противоположные требования.

Для ТП, приведенного в примере 6.4, физическое противоречие можно сформулировать в следующем виде.

ФП: Литейный уклон должен быть большим для удобства формования, и уклон должен быть маленьким, чтобы уменьшить затраты на обработку резанием.

Физическое противоречие представляет собой два несовместимых по истинности высказывания. Как сделать так, чтобы они оказались совместимыми?

Обратимся к законам логики.

Закон непротиворечия гласит, что два противоположных высказывания не могут быть одновременно истинными в одно и то же время и в одном отношении. При этом предполагается соблюдение закона тождества, заключающегося в том, что в рассуждении каждое понятие должно употребляться в одном и том же смысле, в том же содержании признаков.

Закон непротиворечия не будет нарушаться, если утверждение или отрицание относятся к разному времени или изменились какие-либо другие условия. Или же в них понятие, которое является субъектом суждения, рассматривается в разных отношениях. Или же в этих суждениях разные субъекты, то есть рассматриваются разные понятия.

Таким образом, если субъекты высказываний будут разные, то о законе непротиворечия говорить не приходится, так как суждения, участвующие в формулировке ФП, становятся несравнимыми. Следовательно, они перестают быть несовместимыми.

Поэтому можно предложить следующие приемы разрешения противоречий.

Смысл этого приема заключается в том, что при функционировании объекта в одни промежутки времени проявляется одно свойство, например P , а в другие промежутки времени - другое противоположное свойство не-P .

Поскольку субъекты суждения разделены во времени, то в формулировке ФП они представляют собой разные понятия. Следовательно, высказывания, составляющие ФП, становятся несравнимыми и перестают быть противоречащими.

Практическая реализация этого приема весьма часто сводится к введению в систему, например вещества, на определенное время. Это вещество должно обеспечить получение нужного свойства в заданный период времени, а когда оно выполнит свою функцию, оно должно пропасть.

Естественно, возникает проблема, как это организовать. Какими свойствами должно обладать это вещество? Какие поля можно ввести в систему (или найти в ТС или компонентах, с которыми взаимодействует рассматриваемый технический объект), чтобы это вещество проявило нужные свойства?

Для этого нужно посмотреть, какие другие свойства можно обнаружить в системе в эти моменты времени и как их можно для этого использовать.

Таким образом, формулировка ФП активизирует мышление и дает некоторые направления поиска решения.

Пример 6.10. В промышленности распространен способ определения площадок контакта поверхностей при помощи растертых на минеральных маслах красок. Краску наносят на одну поверхность, затем эту поверхность вводят в соприкосновение с другой поверхностью. По распределению пятен краски на этой второй поверхности судят о качестве контакта. Слой краски составляет порядка 5-6 мкм. Для более точного определения зоны контакта поверхностей необходимо применение более тонкого слоя краски. Однако тонкий слой не позволяет четко видеть границы пятна краски.

ТП: При уменьшении толщины краски повышается точность контроля, но ухудшается индикация (обнаружение) результата.

ФП: Слой краски должен быть тонким для повышения точности и он должен быть толстым для обнаружения.

Здесь можно воспользоваться известным приемом переформулирования условий задачи - заменить некоторые термины, желательно более общими, чтобы избавиться от вектора психологической инерции, расширить область поиска возможных решений. В частности, во второй части ФП мысль: "толстым для обнаружения" заменить "контрастным для обнаружения" . Это будет более общая и более точная формулировка, так как толстый слой нужен для контрастности.

Из формулировки ФП видно, что в рассматриваемом технологическом процессе можно выделить два этапа: испытание - приведение площадок в соприкосновение и контроль - момент обнаружения границ пятен краски.

Следовательно, рассматриваемые свойства должны быть различные в разные моменты времени. Значит, нужно использовать прием разрешения противоречия во времени.

Естественно возникает вопрос: какие вещества и (или) поля можно ввести в технологический процесс, чтобы разрешить это противоречие во времени?

Отсюда можно наметить путь решения задачи. Слой краски должен быть тонким в момент испытания, а при контроле пятно краски становится контрастным.

Какие вещества и поля можно ввести в систему, то есть какие физико-технические эффекты можно использовать для решения этой частной задачи?

Можно ввести вещество, которое вступит в химическую реакцию с нанесенным слоем краски, можно ввести в краску люминофор и применить ультрафиолетовое облучение и др.

Действительно, если пытаться ввести в систему вещество, то оно должно определенным образом взаимодействовать с веществами и полями, которые имеются в рассматриваемом техническом объекте. Значит, поиск решения заключается в том, что сначала формулируются свойства, которыми должно обладать это вещество, а потом с учетом определенных ограничений осуществляется поиск самого вещества.

Второй весьма часто применяемый способ разрешения ФП во времени основан на использовании закона динамизации. Действительно, если объект должен иметь различные свойства в разные моменты времени, значит, он должен как-то изменяться и быть легко управляем. Противоречие, описанное в примере 6.1, разрешено введением элементов механизации (закрылки, предкрылки). При посадке самолета форма крыла меняется таким образом, что увеличиваются и коэффициент подъемной силы, и площадь крыла.

Складывающиеся устройства: нож, зонтик, стул, убирающееся шасси самолета, телескопическая удочка - все эти технические решения были разработаны потому, что нужно было разрешить ФП.

Пример. Шариковая ручка должна оставлять след на бумаге, но не должна оставлять следы на одежде, не пачкать карман. Противоречие разрешается во времени либо введением еще одного вещества (шариковая ручка с колпачком), либо за счет динамизации (убирающийся стержень).

Разделить противоречащие свойства в пространстве

Практическая реализация этого приема заключается в том, чтобы разнести в пространстве противоречащие свойства, которыми должен обладать рассматриваемый объект.

Пример 6.11. Еще раз вернемся к рассмотрению проблемы повышения свойств стальных изделий. Для того, чтобы металлическая деталь обладала хорошей износостойкостью нужно, чтобы она имела высокую твердость. Это достигается применением термически упрочняемого материала и процессами упрочняющей термической обработки. Но в таком состоянии материал, как правило, имеет низкую ударную вязкость, то есть подвержен хрупкому разрушению при ударных нагрузках.

Твердость нужна для износостойкости, то есть только в поверхностном слое.

В хрупком материале возникшая трещина развивается практически мгновенно, а в вязком материале происходит медленное разрушение при значительной пластической деформации.

При ударных нагрузках вязкий материал деформируется, а хрупкий ломается. В работающей машине процесс развития пластической деформации может быть обнаружен по изменению характера ее работы. Поэтому высокая ударная вязкость материала конструкции является одним из способов обеспечения безопасности эксплуатации техники.

В конкретной задаче физическое противоречие заключается в том, что: "Деталь должна быть твердой для обеспечения высокой износостойкости, и деталь не должна быть твердой, чтобы иметь высокую ударную вязкость" .

Формулировка этого ФП сама "подсказывает", что его можно разрешить разделением этих свойств в пространстве - твердой деталь должна быть только в поверхностном слое.

Решение: материал детали не упрочняется термической обработкой (малое содержание углерода), а поверхностный слой цементируется (науглероживается) и производится термообработка - закалка.

Высказывания в ФП перестают быть противоречащими, так как в них меняются субъекты. Теперь уже одна часть рассматриваемого объекта обладает свойством Р , а другая - противоположным свойством не-Р .

Таким образом, чтобы понять, можно ли разрешить противоречие в пространстве или во времени, нужно проанализировать требования, которые приводят к противоречащим свойствам, выяснить, в чем различие этих требований.

Для разрешения ФП в пространстве можно либо использовать свободное (пустое) пространство в ТО, либо ввести в систему вещество-разделитель.

Следует отметить еще одну важную особенность этого этапа решения задачи.

Формулировка ФП - это модель задачи. И как всякая модель она позволяет выделить существенные стороны решаемой задачи, сконцентрировать на них свое внимание, понять какие вещественно-полевые, пространственные и временные ресурсы можно использовать для решения проблемы.

Формулирование ФП раскрывает еще два важных аспекта решаемой задачи. Эта модель дает возможность выявить оперативную зону и оперативное время .

Оперативная зона (ОЗ) - это пространство, в пределах которого возникает конфликт.

Оперативное время (ОВ) - это момент времени, когда конфликт возникает, а также время до появления конфликта, когда в ТО происходят процессы, подготавливающие этот конфликт.

Определение оперативной зоны и оперативного времени позволяет конкретизировать поставленную задачу.

В примере 6.12 ОЗ - это все тело детали, ОВ- технологический процесс, в котором формируются рассматриваемые свойства, то есть, процессы термообработки.

В примере 6.11 ОЗ - сопрягаемые площадки, ОВ - от момента испытания до момента контроля.

Рассматривая противоречащие высказывания как диалектическое противоречие, естественно заключить, что для его разрешения нужно найти (синтезировать) такое решение, которое позволило бы избавиться от НЭ и сохранить или, еще лучше, усилить нужное свойство. То есть нужно создать объект с новыми свойствами, исключающими рассматриваемое противоречие (речь идет не о поиске компромиссного решения). Поэтому для разрешения противоречия естественно воспользоваться приемами, которые позволяют изменять системные свойства рассматриваемых объектов.

Из приведенных примеров видно, что разрешение противоречий в пространстве и во времени, как правило, сопровождалось введением в систему веществ и полей, то есть, введением компонентов и связей, которые приводили к изменению системных свойств ТО.

Изменение системных свойств ТО возможно так же и за счет других структурных изменений.

Введение, удаление связей, изменение характера связей между компонентами системы

Пример 6.12. В радиоприемнике сила радиосигнала (особенно коротких волн) на антенне значительно изменяется. Это обусловлено в основном взаимным наложением радиоволн, приходящих в точку приема различными путями. Это сказывается на выходном сигнале - явление фединга-замирания.

ФП: Сила выходного сигнала должна быть постоянной для удобства прослушивания передач, но она не может быть постоянной из-за явления фединга-замирания.

ОЗ - все радиоприемное устройство от антенны до громкоговорителя;

ОВ - моменты времени, когда изменяется сила сигнала на антенне.

Разрешение ФП

Изменение связей в усилительном устройстве: введение отрицательной обратной связи - устройство, называемое автоматическим регулятором усиления.

Для разрешения ФП в примере 6.10 в катод было введено вещество. В каналах тонкого фарфорового цилиндрика помещена вольфрамовая нить - нагреватель. Нить накаливается переменным электрическим током, и ее тепло передается фарфоровому цилиндрику и нанесенному на него никелевому слою. Электрического контакта между катодом и нагревателем нет. Термоэлектронная эмиссия стала постоянной.

В примере 6.7 решения минизадач 1, 2, 4, приведенных в табл. 6.2, основаны на введении в систему дополнительных компонентов.

Системные свойства ТО могут быть изменены также еще одним приемом, основанным на системном подходе.

Количественные изменения в компонентах или во взаимодействиях между ними, которые привели бы к качественным изменениям.

Количественные изменения весьма часто приводят к качественным изменениям и, следовательно, оказывают существенное влияние на системные свойства объекта.

Например, при нагреве жидкости до определенной температуры происходит ее испарение, при нагреве ферромагнетика до определенной температуры, называемой точкой Кюри, происходит скачкообразное изменение магнитных свойств.

Закалка сталей основана на том, что при охлаждении при определенной температуре происходит изменение кристаллической решетки железа. При этом изменяется растворимость углерода в железе (сталь - это твердый раствор углерода в железе). Но здесь применен еще один прием - количественные изменения. При быстром охлаждении фиксируются те структуры, которые устойчивы при высокой температуре.

Следует отметить, что в технических решениях, как правило, используется сразу не менее двух приемов. Например, введение компонента в систему часто приводит и к разделению противоречащих свойств в пространстве; для того, чтобы разделить противоречащие свойства во времени или ввести количественные изменения во взаимодействие компонентов, иногда приходится вводить в систему еще один компонент в виде вещества или поля.

Таким образом, для разрешения ФП целесообразно, в первую очередь, проанализировать те требования, которые приводят к появлению несовместимых свойств, проверить, действительно ли необходимо совмещать противоречащие свойства в одной и той же точке пространства и в один и тот же момент времени, то есть рассмотреть, нельзя ли разрешить противоречие в пространстве или во времени.

Пример 6.13. Период колебания маятника (например, часов - "ходики") должен быть постоянным при изменении окружающей температуры (рис. 6.6, а).

Но поскольку температура воздуха меняется, то это сказывается на точности хода часов. Это связано с тем, что с изменением температуры изменяется длина маятника и, следовательно, период его колебаний.

Рис. 6.6

ФП: Период колебания маятника должен быть постоянным, но он не может быть постоянным, так как при изменении температуры изменяется длина маятника. Стержень металлический и при изменении температуры изменяется его длина.

ОВ - то время функционирования объекта, когда происходит изменение температуры;

ОЗ - точка подвеса, стержень, точка расположения центра масс груза, то есть вся система в целом.

ОЗ и понимание физических законов, которым подчиняется функционирование объекта, позволяют наметить пути решения задачи.

Период колебания маятника зависит от длины стержня и силы тяжести: , где L - длина маятника; g - ускорение силы тяжести.

Естественно, возникает задача, как управлять этими параметрами. При этом надо стремиться к получению идеального технического решения, то есть ТО должен управлять собой сам.

Здесь следует отметить еще одно важное обстоятельство. Технические и физические противоречия часто возникают именно после формулировки идеального технического решения, идеального конечного результата.

В данном случае объект должен сам управлять своими параметрами, для..., но он не может этого сделать, так как у него нет для этого ресурсов . Это тоже можно рассматривать как физическое противоречие.

Значит, эти ресурсы нужно найти. И ориентировку в поиске ресурсов дает представление об оперативной зоне, оперативном времени и компонентах надсистемы, с которыми связан рассматриваемый ТО.

Нужно устройство, которое хорошо бы реагировало на изменение температуры и изменяло бы длину маятника или силу притяжения груза (mg).

Какие вещества и поля можно ввести в систему?

6.5. Заключение

Таким образом, административные (АП), технические (ТП) и физические (ФП) противоречия - это модели задач.

Из приведенных примеров видно, что:

Административные и технические противоречия носят содержательный характер, а по форме они представляют собой описание проблемной ситуации.

Административные противоречия только формулируют проблему в терминах: цель, потребность, функция, нежелательные эффекты .

В ТП противоречие связано с функционированием ТО в целом при выполнении им главной полезной функции (ГПФ). В нем определяется изменяемый параметр, который существенным образом влияет на функциональные свойства технического объекта. Формулировка ТП позволяет обозначить направления решения проблемы.

В ФП , как правило, речь идет о компонентах ТО и их взаимодействиях.

В отличие от АП и ТП в физическом противоречии формулируются требования, приводящие к несовместимым свойствам, которыми должен обладать объект. Раскрывая суть конфликта, формулировка ФП обладает эвристической ценностью и позволяет наметить приемы поиска решения задачи.

Задачи и обстоятельства, в которых они возникают, могут быть самые разные. Дать рекомендации на все случаи невозможно. Поэтому весьма важным является систематизация приемов, их свертывание в компактный набор, который при необходимости можно было бы развернуть.

Г.С. Альтшуллер предложил 11 приемов разрешения физических противоречий, применение которых будет рассмотрено при изучении алгоритма решения изобретательских задач. Но чтобы ими воспользоваться, нужно уметь выявить и сформулировать физические противоречия.

Кроме того, не надо забывать, что знание законов техники весьма часто позволяет целенаправленно выйти на нужный прием разрешения противоречий.

В предыдущих статьях мы выяснили, что один из ключевых моментов решения какой-либо творческой задачи – это увидеть противоречие и правильно его сформулировать. предлагает три вида формулировки противоречий, из которых только два будут являться творческой изобретательской задачей.

Наглядно продемонстрировать ребенку эффективность правильной постановки изобретательской задачи Вы можете, если, например, в житейских ситуациях или при чтении, не спеша и останавливаясь по ходу повествования для размышлений, будете направлять мысли ребенка по разным путям постановки задачи.

Рассмотрим на примере сказки «Машенька и медведь» .

Административное противоречие : «Объект (или систему) нужно изменить, но как – не известно».
Машенька хочет вернуться домой. Возможно ли это?
Это самая «слабая» формулировка. Решение возможно путем перебора вариантов, что занимает много времени и не всегда приводит к самому лучшему результату. Но помогает выявить проблему.

Техническое противоречие : «Если …. , то «+» ….., но «-» …. А если наоборот, то «+» ….., но «-» ….»
Если Машенька убежит от медведя, то она освободится, но может заблудиться в лесу. Если же Машенька не будет убегать, то она будет жива и здорова, но никогда не попадет домой.
Здесь уже явно прослеживается противоречие: или-или. Рассуждения помогут придти к выводу, что постараться освободиться нужно, так как желание Машеньки – вернуться домой, но убегать тоже опасно. Такая постановка задачи отсечет некоторые варианты (убежать, пока медведь спит, выпрыгнуть из окошка и т.п.) но нахождение решения будет тоже довольно затруднительно.

Физическое противоречие : «Объект должен быть… (свойство), чтобы выполнить… (функцию). И объект должен быть … (противоположное свойство), чтобы выполнить… не/анти (функцию)» или «Должно выполняться… (действие), чтобы задача была решена, и должно выполнятся … (не действие) – потому что это реальность»
Машеньке нужно освободиться от медведя, чтобы попасть домой. И Машеньке нужно оставаться с медведем, потому что медведь знает дорогу к ее дому
Это уже постановка изобретательской задачи.

Такая формулировка позволяет сразу перейти ко второму шагу в алгоритме решения противоречий — Более подробно о Идеальном конечном результате мы поговорим в следующих статьях, а пока определим, что ИКР – это ситуация, когда нужное решение осуществляется максимально эффективно с минимальными затратами. В нашем примере ИКР выглядит так:
Медведь сам приводит Машеньку домой.
Согласитесь, что определение ИКР значительно сужает поиск вариантов решения.

Следующий шаг: выявить имеющиеся Ресурсы. Ресурсы – это все, что может быть полезным при решении нашей задачи. Причем желательно использовать те ресурсы, которые уже есть в данной ситуации или наиболее «дешевые».
Конечно, самый «дешевый» вариант – уговорить медведя. Но результат маловероятен – медведю нравится, что Машенька заботится о его жилище и составляет ему кампанию. Поэтому рассматриваем те ресурсы, которое есть в распоряжении Машеньки и могут быть использованы для решения противоречия.

Если после выдвижения Идеального Конечного Результата и выявления Ресурсов решение не находится, нужно применить Приемы разрешения противоречий.
О всех приемах я напишу в следующей статье, а пока познакомлю вас с приемом, которым воспользовалась Машенька:

Прием объединения.
Если необходимое действие невозможно совершить с одним объектом, то их производят с несколькими объектами, которые можно:
- соединить,
- объединить,
- поместить один в другой.

Завершающим шагом в решении творческой задачи будет анализ принятого решения с позиции идеальности: насколько сложно будет осуществить решение; не требуются ли сторонние ресурсы, и если требуются, то насколько они затратны; нет ли нежелательных побочных эффектов.

С точки зрения решения противоречий Машенька смогла использовать идеальный вариант – медведь сам донес ее до дома при использовании имеющихся в ее распоряжении ресурсов.

Таким образом, алгоритм решения противоречий представляет собой следующие шаги:
1. Сформулировать творческую задачу и идеальный конечный результат.
2. Определить имеющиеся ресурсы.
3. Найти возможные варианты решения с опорой, в первую очередь, на имеющиеся ресурсы. При затруднении использовать приемы решения противоречий.
4. Проанализировать решение с позиции идеальности.

Особенно эффективно использование алгоритма решения противоречий, когда ребенок попадает в затруднительную ситуацию. Не спешите давать готовый ответ, лучше наводящими вопросами проведите его по алгоритму и позвольте ребенку почувствовать себя первооткрывателем, изобретателем, творцом.

Из личного опыта: при одевании на прогулку оказалось, что у одной девочки подготовительной группы оторвалась завязка на вязаной шапке. Что делать? Шапка будет спадать с головы при подвижных играх, ей может надуть в уши и т.п. На группе иголки держать запрещено, к кастелянше я сбегать не могу. Формулирую задачу – девочке нужно идти на прогулку, потому что вся группа сейчас пойдет гулять. И ей нельзя идти гулять, так как шапка плохо держится на голове. ИКР – шапка сама держится на голове. Дети с удовольствием подключились к поискам решения с опорой на доступные ресурсы. Было выдвинуто множество вариантов, некоторые довольно фантастические (например, приклеить шапочку к голове), другие, в принципе, выполнимые, но отвергнутые самой девочкой (например, повязать шапку шарфом). В конце концов, было найдено оптимальное решение: оставшаяся завязка была продета в одну из петель шапки и завязана. Так как мы с детьми уже второй год занимались по технологии ТРИЗ, то на поиск и нахождение решения потребовалось всего несколько минут.
Попробуйте и вы при создавшейся затруднительной ситуации помочь ребенку самому найти решение. Поделитесь в комментариях, получилось ли найти лучшее решение, какие затруднения были, какое, может быть, неожиданное для вас решение нашел ваш ребенок.

В приведенном определении назван субъект – решатель задачи 1 , для кого это отношение нежелательно. По умолчанию под ним нами понимается лицо, разделяющее нормы общества (писанные и неписанные), т.е. лицо, принадлежащее к большинству членов общества2 .

Рассмотрим типы нежелательных эффектов на примере отношений пар элементов (двусторонние конфликты).

Ниже в таблице 5 дана лишь частичная классификация (типология) нежелательных эффектов (НЭ). В ней приведены одиночные и двойные (например, сопряженные) взаимодействия элементов, хотя они вполне могут быть

и множественными. В связи с этим данная таблица может рассматриваться как генератор моделей более сложных НЭ.

Рекомендации по формированию и использованию более сложных моделей (отражающих реальные отношения систем) укладываются в рамки рекомендаций по моделированию вообще. Любая модель хороша, если она проста и адекватна моделируемому объекту. Здесь важно использовать принцип «бритвы Оккама»: «Не следует множить сущее без необходимости» (либо «Не следует привлекать новые сущности без самой крайней на то необходимости»).3

В табл. 5 нетрудно увидеть, что все нежелательные эффекты имеют функциональную (действенную) природу.

Это очень важный момент для изучения ТРИЗ в частности и вообще для формирования человека, обладающего системным мышлением. Ведь все объекты как первой природы (естественной), так и второй (искусственной, антропогенной, созданной руками человека) функциональны. Люди, создавая или приобретая различные объекты (вещи), в конечном счете, желают удовлетворения своих различных потребностей, а это происходит в процессе реализации функций объектов.

							Таблица 5
					Типология нежелательных эффектов (НЭ)
		Модель НЭ				Сущность
							Отключение телефона.
						Нет связи	Разрыв дипломатических отношений
							между государствами
						Бездействие	Невыполнение любых обязательств.
							Неиспользование купленных в театр
						(функция равна 0)
							дорогих билетов
						Недостаточный уровень	Неполная выплата зарплаты.

1 Каждый человек, по сути, является лицом, принимающим решение (ЛПР). Используемый нами термин «решатель задачи» является эквивалентом аббревиатуры ЛПР.

2 Под демократией (« властью народа») нами понимается доминирование интересов большинства членов общества (конечно же, при учете интересов меньшинства).

3 «Бритва (лезвие) Оккама» – методологический принцип, получивший название по имени английского монаха-францисканца, философа-номиналиста Уильяма Оккама (ок. 1285–1349). Этот принцип формирует базис методологическогоредукционизма, также называемый принципом бережливости, или законом экономии.

				выполнения полезной	Незавершенное строительство
				Избыточный уровень	Превышение пределов необходимой
					самообороны.
				выполнения полезной
					Превышение скорости при езде на
					автомобиле
					Загрязнение выхлопными газами
				Вредная функция	автомобиля воздушной среды.
					Курение табака
					Лекарство оказывает сопряженное
				Сопряженное	полезное и вредное действие на
				полезно-вредное действие	организм (побочный эффект).
					Действие рентгеновского излучения
				Противодействие	Милиционер пресекает действия
					хулигана, а тот оказывает ему
					вооруженное сопротивление

Безусловно, среди нежелательных эффектов есть отношения, где нет действия (см. бездействие – НЭ2), а значит, нет изменения свойств систем. Однако бездействие (или даже отсутствие связи элементов) рассматривается решателем (по сути, членом демократического общества) как нежелательное действие (деяние).

Ведь нормы общества предписывают в этих случаях иное1 . В юридической практике, например, весьма важным моментом деятельности является квалификация деяний (они квалифицируются как уголовно-наказуемые, административно-наказуемые и т.п.).

Для понимания природы нежелательных эффектов нам важно понимать, что

любое действие (деяние) – это изменение (смена) свойств какого-либо объекта (системы), происходящее в процессе проявления свойств другого (более активного в данном акте) объекта – носителя действия (функции).

Ниже нами будет показано, что действие и есть разрешение противоречия.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение нежелательному эффекту (НЭ).

2. Раскройте типологию моделей НЭ.

3. Поясните, почему все НЭ имеют функциональную природу?

2.4. Понятие противоречия и виды противоречия в ТРИЗ

Считаем целесообразным начать данный раздел с библейской истории, проанализированной В.А. Королевым (г. Белая Церковь, Украина).

1 Примером может служить неоказание помощи, например, пострадавшему в ДТП человеку лицом, имеющим врачебное (либо фельдшерское) образование (и дававших клятву Гиппократа).

Книжники и фарисеи подвели к Христу испуганную грешницу и сказали: «Решили мы, Учитель, следовать твоим заветам и не тронули мы грешницу, взятую в прелюбодеянии. Но Моисей заповедовал нам побивать таких камнями. Что скажешь?». Так, Иисус столкнулся с тяжелейшим противоречием: Он, Бог, и сын Бога, проповедовал милосердие, а Бог-Отец через Моисея заповедовал наказание смертью за прелюбодеяние. Разрешая это противоречие, Иисус сказал: «Кто из вас без греха, первым брось камень». Таким образом, Иисус не отменил закон, а внес ограничение в закон, – исполнить закон может только безгрешный человек. Таких, конечно, не нашлось.

Противоречие – важнейшее понятие, не случайно именуемое «ядром диалектики». По-видимому, одна из первых попыток в истории человечества объяснить динамику мира зародилась в недрах зороастризма – древней религии, возникшей на рубеже II и I-го тысячелетий до н.э. в Азии. Легендарный пророк Заратустра сформулировал представление о противоборстве добра и зла как первопричине развития. Впоследствии базисное представление о противоречии легло в основу диалектики. Согласно Г. Гегелю, в природе нет предмета, в котором не найти противоречия, «противоречие есть корень всякого движения и жизненности».

В обыденной жизни под противоречием понимается несогласие, противоположность интересов или мнений по одному и тому же поводу. Такое понимание очень близко пониманию противоречия в ТРИЗ.

Этимологически слово противоречие – это «против речи», против мнения, против желания.

В формальной логике под противоречием понимают противоречие с истиной, – наличие в одном и том же рассуждении двух высказываний, из которых одно исключает другое. Например, утверждение «объект А сейчас горячий» противоположно и исключает утверждение «объект А сейчас холодный». По законам формальной логики эти два утверждения одновременно и одноместно верными быть не могут, при условии, конечно, что понятия «горячий» и «холодный» четко определены. Однако вдиалектической логике противоречия считаются естественным источником развития систем.

Согласно логическим словарям, «диалектическое противоречие – взаимодействие между взаимоисключающими, но при этом взаимообусловливающими и взаимопроникающими друг друга противоположностями внутри единого объекта и его состояний, или же понятий, высказываний, теорий. Оно присуще всем природным, общественным и познавательным процессам. Например, противоречие между новым и старым, между формой и содержанием, между производительными силами и производственными отношениями и т.п.».

Большая советская энциклопедия (БСЭ) определяет диалектическое противоречие как «взаимодействие противоположных, взаимоисключающих сторон и тенденций предметов и явлений, которые вместе с тем находятся во внутреннем единстве и взаимопроникновении, выступая источником самодвижения иразвития объективного мира и познания». Таким образом,

диалектическое противоречие – это раздвоение единого объекта на два исключающих и взаимопроникающих момента, формально-логическое противоречие – это не раздвоение единого, а приписывание единому в целом объекту какого-либо признака и одновременное отрицание этого же признака у данного единого объекта. Иносказательно можно это представить так:в случае

диалектического противоречия две стороны в сумме дают 1, а в случае формально-логического противоречия – утверждение (+) и отрицание (–) дают 0.

Главной задачей ТРИЗ тоже является развитие систем. Их можно (и нужно!) развивать диалектическим путем, т.е. путём выявления и разрешения противоречий, что должно привести к улучшению существующих «старых» систем, например, путём изобретения новых систем.

Диалектика дает нам ясный механизм рождения нового как результат взаимодействия противоречий. Отношения между составляющими системы или её внешним окружением категорируются по степени различия, амбивалентности1 : тождество, различие, противоположность или собственно противоречие. Любое из несовпадений на качественном уровне может вылиться в зародыш нового, еще не присущего системе. В процессе развития системы несовпадения углубляются и наконец, превращаются в некоторую несовместимость, вначале распространяющуюся на определенную область системы, а затем, в случае успешных трансформаций, приобретающую законченность формы (элементную, структурную, организационную)2 .

Организуясь как самостоятельное, это образование несет в себе категорию отрицания, что и проявляется в его локализации. Но коль скоро новое образование вырастает внутри системы, в предыстории являясь частью системы, оно тем самым демонстрирует единство с последней. Этот цикл завершается сосуществованием двух образований: «старой» системы (которая переродилась, т.к. выделила из себя нечто новое и в течение этого акта взаимодействовала с ним) и нового образования, приобретшего законченную форму и, быть может, известную самостоятельность. Последнее и составляет сущность закона отрицания отрицания.

Говоря о роли противоречий в развитии системы, надо подчеркнуть, что источником нового могут быть как внутренние противоречия между элементами системы (или на более низком структурном уровне), так и внешние (между системой и средой).

В философии принято делить противоречия на антагонистические3 и неантогонистические. Под первыми понимают непреодолимые противоречия, которые могут разрешаться только кризисом.

1 Амбивалентность (от лат. ambo – «оба» илат. valentia – «сила») – двойственность отношения к чему-либо, в особенности двойственность переживания, выражающаяся в том, что один объект вызывает учеловека одновременно двапротивоположных чувства.

2 Могилевский, В.Д. Методология систем: вербальный подход / В.Д. Могилевский. – М.: Экономика, 1999. – С. 31.

3 Антагонизм (от греч.) – противодействие, вражда; антагонист – противник, соперник.

В теории систем термин «противоречие» заменяют понятием «конфликт». Специалисты отмечают, что конфликт есть частный случай взаимодействия динамических систем, класс отношений которых весьма широк: единство, содружество, содействие, симбиоз и конфликт 1 . Неантагонистические противоречия (нестрогий конфликт) преодолеваются путем компромисса. По другому разрешаются непреодолимые расхождения в собственно конфликте. Здесь речь идет об уничтожении противной стороны или нанесении ей максимального ущерба2 . Несомненно, наиболее конструктивной, экономичной формой разрешения противоречий является компромисс. Недаром ещё в Нагорной проповеди сказано: «Мирись с соперником твоим, пока ты ещё на пути

с ним».

В ТРИЗ выделяется три вида противоречий: административное, техническое, физическое . В самом факте возникновения изобретательской задачи, согласно, Г.С. Альтшуллеру, уже присутствует противоречие:нужно что-то сделать, а как это сделать – неизвестно 3 . Такие противоречия принято назвать административными или социальными.

Административное противоречие (АП) звучит так: «надо улучшить систему,

но я не знаю как (не умею, не имею права) сделать это». Это противоречие является самым слабым и может быть снято либо изучением дополнительных материалов, либо принятием/снятием административных решений.

В глубине АП лежат технические противоречия (ТП): если известными способами улучшить одну часть (или один параметр) технической системы, недопустимо ухудшится другая часть (или другой параметр). Поэтомутехническое противоречие звучит так: «улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра».

Техническое противоречие (ТП) – это и есть постановка изобретательской задачи. Правильно сформулированное ТП обладает определенной эвристической ценностью. Переход от АП к ТП резко понижаетразмерность задачи, сужает поле поиска решений и позволяет перейти отметода проб и ошибок калгоритму (АРИЗ), который либо предлагает применить один или несколько стандартных технических приёмов, либо (в случае сложных задач) указывает на одно или несколько физических противоречий.

В физическом противоречии (ФП) к одной и той же части системы предъявляются взаимопротивоположные требования. Нетрудно видеть, чтоФП – это и есть диалектическое противоречие. Таким образом, при формулировке

физического противоречия «для улучшения системы какая-то её часть должна находиться в разных физических состояниях одновременно, что невозможно».

1 Дружинин, В.В. Введение в теорию конфликта / В.В. Дружинин, Д.С. Конторов, М.Д. Конторов. – М.: Радио и связь, 1989. – 288 с.

2 В социальной психологии выделяют три способа разрешения конфликта: 1) изоляция (когда запрещается соприкосновение враждующих сторон), 2) компромисс и 3) элиминация (имеющая целью уничтожение противника).

3 Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. – М.: Советское радио,

1979. – С. 20.

Физическое противоречие является наиболее фундаментальным, потому что изобретатель упирается в ограничения, обусловленные физическими законами природы. Для решения задачи изобретатель должен воспользоваться справочником физических эффектов и таблицей их применения.

Таким образом, в конечном счете, центром любой проблемы является противоречие. На практике во время постановки проблемы противоречие выступает как единство двух несовместимых требований, предъявляемых системе

Рис. 2. Структура противоречия в исходной ситуации

В надсистеме (НС) всегда опережающими темпами развиваются потребности к своим системам, а существующие системы обладают конкретными возможностями, которые могут совпадать (или не совпадать) с потребностями НС

Имеет потребности

В ходе анализа исходной ситуации идет уточнение противоречия и сужение зоны системного пространства, где оно проявляется (рис. 4). Проявляется линия противоречий . На каждом этапе возможен выход в зону разрешения противоречия. Но, чем глубже вскрыта причина, тем лучше получается её решение.

				ФП МикроФП
Административное		 Техническое		Физическое

Рис. 4. Линия противоречий

Вопросы для самопроверки

1. Почему «противоречие – ядро диалектики»?

2. Каково понимание противоречия в формальной логике и в чем его отличие от понимания в диалектической логике?

3. Какие виды противоречий выделяют в ТРИЗ?

4. Раскройте смысл административного (АП), технического (ТП) и физического (ФП) противоречий.

5. Почему можно утверждать, что в ходе анализа исходной проблемной ситуации в ТРИЗ проявляется линия противоречий?

2.5. Задачи и процедуры их решения. Взаимосвязь анализа и синтеза

Исходя из представлений системности всего материального и духовного, можно заключить, что и задача и проблема есть системы . В обыденной речи люди часто подменяют одно понятие другим, уравнивая их. Мы будем придерживаться следующих представлений. Считая задачу системой, будем рассматривать проблему как надсистему, включающую задачу в качестве части (компонента).

Не останавливаясь на признаках систем «задача» и «проблема», определим процедуру решения задачи как систему типа «процесс».

В любой задаче (а она является информационной копией какой-либо совокупности объектов, их свойств и отношений в реальном мире) можно найти

более определенную информацию об имеющемся состоянии системы (которая часто вводится словами «Дано» или «Известно») и другую, менее определенную, размытую информацию о желательном для решателя задачи состоянии системы (которая вводится словами «Найти» или «Требуется»).

Требование указывает на то, что в данных условиях следует искать.

Результат решения задачи – это и есть определение того искомого, о котором говорится в требованиях задачи (причем искомое не представлено явно в имеющейся системе условий – иначе задача не была бы задачей). В процессе решения задачи решатель совершает переход от неопределенности к определенности (происходит раскрытие, снятие неопределенности). Другими словами, в процессе мыследеятельности решатель простраивает в своей голове модель желаемой системы, для того, чтобы сделать затем подобное построение на реальной системе.

Анализ 1 исинтез 2 в самом общем понимании – это процессы мысленного или фактического разложения целого на составные части для их изменения (рассмотрения и познания), а также воссоединения целого из частей.

Анализ является логическим способом воспроизведения в мышлении расчлененной объективно существующей целостной системы. В процессе синтеза в мышлении воспроизводится действительное взаимодействие расчлененных в процессе анализа компонентов, движение частей и системы в целом.

Этапы анализа и синтеза диалектически взаимосвязаны. Противоречивость этапов анализа и синтеза является проявлением противоречивости процесса познания. Ещё Г. Гегель характеризовал диалектический метод одновременно как аналитический и синтетический.

Анализ не является самоцелью, подобно тому, как части подчиняются целому, служат ему, анализ в конечном счете служит синтезу, свершается во имя синтеза, направляется и контролируется синтезом.

Будем понимать под НС, КС и Пр – информацию, соответственно, о начальном и конечном состояниях реальной системы и процедуре перехода от первого состояния ко второму. Так устроен наш мир, что в процессе деятельности люди обнаруживают большую неопределенность информации либо о КС, либо о НС системы. В зависимости от этого формируется два направления движения к выравниванию информации (рис. 5).

Метод решения задачи от конечного состояния (КС) к начальному (НС) ещё греческие геометры назвали анализом, что по смыслу означает «решение от конца к началу»3 .

расчленения целого (вещи, свойства, процесса или отношения между предметами) на составные
части, выполняемая в процессе познания или предметно-				практической	деятельности человека.
	Термин происходит от греческого и		обозначает «совмещение	Помещение вместе».
	На этот счет есть хорошая английская		пословица: «Умный	начинает с конца, а дурак – кончает

в самом начале».

Рис. 5. Типы задач по направленности интеллектуальных действий решателя

Если же решатель продвигается в противоположном направлении, т.е. от информации об объекте, находящемся в его распоряжении по направлению к цели, то такой метод решения (в противоположность первому методу) называется составлением плана в прямом направлении, или продвижением от начала к концу, или синтезом.

Задачи синтеза принято называть прямыми , а анализа –обратными задачами. В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) задачи синтеза именуются задачами «на изменение» (систем), а задачи анализа – «на обнаружение (или

измерение)» систем.

Известно, что общий ход человеческого познания имеет трехступенчатый характер (т.е. обладает трехфазным ритмом): непосредственное созерцание, анализ, синтез. Всегда вначале (см. проблемная ситуация) представления об изучаемом объекте туманны («диффузны»), т.к. объект «нетронут».

Именно через анализ начинается выделение разных сторон объекта, представления о нем начинают обретать все более абстрактный характер. В ходе человеческого познания анализ осуществляется диалектически, так что анализ подготавливает собой и делает возможным переход к синтезу в его единстве с анализом.

Схематично последовательный ряд эволюции анализа в его соотношении с синтезом в познании академик Б.В. Кедров отобразил следующим образом:

S (A),

Шкала времени

где: а иs – «зародышевые», аА иS – развитые (зрелые) формы анализа и синтеза. В скобки заключено то, что находится в подчиненном положении к стоящему

вне скобок и доминирующему на данном этапе.

Стрелка указывает переход от более низкой ступени познания к более высокой: стадия а отвечает преднаучной фазе познания; стадияА(s) – развитому анализу, результаты которого контролируются зародышевым синтезом, что соответствует научному познанию; стадияА S – развитым анализу и синтезу, которые пока ещё существуют друг с другом, поскольку синтез уже вышел из прежнего подчинения анализу, но не успел ещё подчинить этот анализ; наконец, стадияS(A) – высшему синтезу, подчинившему себе анализ и выступающему в диалектическом единстве с ним.

Анализируя процессы мышления, психологи (С.Л. Рубинштейн и др.) выделили комплекс операций, своеобразный механизм поискового исследования, названный «анализ через синтез». Механизм «анализа через синтез» выступает, таким образом, как процесс моделирования и мысленного эксперимента, как процесс оперирования с моделью: модель исследуемого объекта «включается», «поворачивается», из нее «вычерпывается все новое содержание».

В связи с вышеизложенным можно отметить сводимость задач анализа к задачам синтеза. В терминах ТРИЗ это получило название «обращение задачи» , т.е. сведение задач «на обнаружение» («на измерение») к задачам «на изменение».

Множество задач обнаружительного характера распространены не только в науке (при проведении исследований, о чем речь пойдет позже)1 , но особенно в ходе расследования различных диверсий, аварий и катастроф, а также в криминалистической практике. В ТРИЗ разработка методик и алгоритмов решение задач «на обнаружение» привела к созданию так называемого

диверсионного подхода или диверсионного анализа(коротко – «диверсионки» или ДА). Сегодня эти подходы активно используются во многих сферах человеческой деятельности 2 .

С самого начала в ТРИЗ встала необходимость определиться с классификацией задач. Г.С. Альтшуллер писал: «Научный подход к изучению изобретательского творчества начинается с понимания простой истины: задачи бывают разные, нельзя изучать их «вообще». Есть очень легкие задачи, их решают после нескольких попыток, и есть задачи невообразимой трудности, которые решаются в течение многих лет. Почему легки легкие задачи? Что именно делает задачу трудной? Нельзя ли какими-то приемами преобразовать трудную задачу в легкую?»3

Г.С. Альтшуллером была собрана статистика (за 1965 и 1969 годы по 14 классам изобретений)4 , показывающая распределение изобретений в мировом патентном фонде по пяти уровням (табл. 6). Из неё следует, что для получения сильных решений в случае перебора вариантов нужно огромное количество интеллектуальных проб. Тем не менее, решение задач высокого уровня сразу подразумевает выход за пределы знаний профессиональной области решателя задачи. Проведенный в 1982 г. аналогичный анализ по трем классам изобретений дал соответственно следующий цифровой ряд по первым трем уровням изобретений: 49%, 55% и 6%. Крупные и крупнейшие изобретения

1 Злотин, Б.Л. Решение исследовательских задач / Б.Л. Злотин, А.В. Зусман. – Кишинев: МНТЦ «Прогресс», Картя Молдовеняскэ, 1991. – 204 с.

2 См.: Даниловский, Ю. Диверсионный анализ. Обзор / Ю. Даниловский. – http://www. metodolog.ru/01282/01282.html; Пашутин, С. Диверсионный подход как способ достижения устойчивости в бизнесе / С. Пашутин // Управление персоналом. – 2004. – № 1-2. –

http://www.top-personal.ru/issue.html?753 и др.

3 Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. – М.: Советское радио,

1979. – С. 14.

4 Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения / Г.С. Альтшуллер. – М.: Московский рабочий, 1969.

ТРИЗ для «чайников»

Приемы устранения технических противоречий

Лев Хатевич Певзнер

Редактор Надежда Станиславовна Сотникова

© Лев Хатевич Певзнер, 2017

ISBN 978-5-4485-7523-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

ВВЕДЕНИЕ

Я познакомился с ТРИЗ в 1982 году на семинаре, который проводили Г. С. Альтшуллер, В. М. Петров и В. М. Герасимов. После месяца обучения нам показалось, что мы всесильны, что мы способны решать любые задачи. Но действительность быстро приземлила нас. Задачи почему-то не решались. То, что казалось панацеей, не «лечило» наши конкретные диагнозы.

Позднее я понял – не произошло ничего неожиданного. Самая хорошая скрипка не звучит без скрипача, и даже суперсовременный самолет сам не делает фигуры «высшего пилотажа». Так и с ТРИЗ – это сильный инструмент, но только в руках профессионалов. А профессионалом можно стать только после 5-10 лет плотной работы со всеми инструментами ТРИЗ. Таких специалистов в СССР было несколько десятков человек, да и сейчас немногим больше. Но зато каждый способен решить практически любую изобретательскую задачу.

Особенно эффектно это происходило на обучающих семинарах по заказам предприятий. Неподготовленному человеку трудно поверить, что ТРИЗ-профессионалы могут в течение часа решить проблему, над которой группа инженеров билась несколько месяцев или даже лет. Инженеры предприятий встречали нас всегда с большим недоверием, особенно на таких сильных предприятиях, как НГМК или Уралмаш. Все, что мы им показывали в первые дни, вызывало недоверие: понятно, тут у вас все подготовлено, вот и получается, а попробуйте-ка реальную задачу решить.

Сразу мы не соглашались, ведь чтобы создать напряжение – нужна пауза. Но на третий день семинара мы предлагали дать любую практическую задачу, стоящую перед предприятием. Всем слушателям становилось ясно, что тут заготовки быть не может, и вся группа со злорадством ждала оглушительного провала. Ведь задача, которая потребовала несколько лет работы лучших специалистов предприятия и на которую у них был «контрольный ответ», не может быть решена человеком со стороны, да еще в течения часа-полутора. И вот тут провалиться было нельзя! Но мы и не проваливались. Как правило, всегда находилось решение, которое часто было гораздо более эффектным, чем заготовленный заказчиками «контрольный ответ». Трудно поверить, что это возможно, но это так! Поэтому после таких «показательных выступлений» контакт с группой налаживался очень быстро. Так было на всех моих семинарах. Исключение составил семинар в Норильске, где я в составе команды Б. Злотина участвовал в обучении сразу трех групп инженеров. Надо сказать, что инженерный корпус НГМК был самым сильным из всех, с кем мне приходилось работать. Это были молодые и очень умные ребята. Они быстро сообразили, что мы действительно умеем решать задачи и… начали активно эксплуатировать нас! За этот семинар мы решили для каждой группы наших слушателей по 10-12 реальных задач по производству. Это, разумеется, входило в стоимость семинара и, я уверен, комбинат вернул все свои затраты на семинар только за счет этих решений.

Основной проблемой ТРИЗ является то, что этот сильный инструмент очень не прост в освоении и применении. Поэтому, даже прослушав серьезный курс ТРИЗ, инженеры не могут сразу эффективно применять его. Именно это и препятствовало быстрому распространению ТРИЗ, поскольку у рядового инженера нет времени на освоение новых навыков. Как разрешить это проблему – сделать сильный инструмент доступным широкому кругу инженеров? Ведь зачастую у меня были семинары всего от 12 до 40 часов, что явно недостаточно. Как убедить рядового инженера, что ТРИЗ эффективен? Как дать ему инструмент, чтобы он сразу мог пользоваться им?

Я любил вести обучение в виде беседы со слушателями, когда просто рассказывал основные инструменты ТРИЗ, иллюстрируя все примерами из своей практики, шутками и анекдотами. Так проще понимать материал и принимать его (ведь, как говорят, «в каждой шутке есть только доля шутки, а все остальное – правда»). А заодно просил слушателей самим попробовать сразу применять изложенный материал к своим производственным проблемам и обсуждал с ними их проблемы и задачи.

В этой книге мы рассмотрим 20 основных приемов устранения технических противоречий, которые я выбрал как наиболее эффективные и часто применяемые. На основе более чем 30-летнего опыта работы я исключил часть приемов, которые используются редко, а часть приемов перегруппировал и объединил для удобства работы.

В отличие от традиционного изложения приемов, я подробно раскрою подприемы каждого из них, а также расскажу о типовых применениях этих приемов, подкрепив каждый пункт примером (задачей-аналогом). Это позволит тебе, Читатель, увидеть как общие аналогии (приемы), так и более конкретные аналогии, а значит найти больше интересных решений.

В этой книге будут изложены два инструмента – алгоритм выявления противоречия и приемы.

Понимание изобретательской задачи как противоречия в системе позволяет быстро выбрать метод решения, а зачастую и решить ее сразу, без привлечения специальных инструментов ТРИЗ. А использование приемов устранения технических противоречий часто подсказывает аналогии, которые могут наводить на решение. Эти материалы, с моей точки зрения, позволяют быстро перейти к практическому использованию ТРИЗ. Эти инструменты доступны рядовым инженерам, имеющим общую техническую подготовку, минимальные знания и опыт работы с инструментами ТРИЗ. Для работы достаточно просто читать излагаемый материал и примерить его на свои проблемы.

Глава 1. БАЗОВЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Собственно говоря, комплекс инструментов ТРИЗ основывается на двух базовых философских сентенциях:

1. Весь материальный мир развивается по объективным законам диалектики, и техника, как часть материального мира подчиняется этим законам.

2. Законы развития техники объективны – их можно познать и осознанно использовать для развития техники.

Пример-шутка

К одесситу подходит приезжий

– Скажите, если я пойду по этой улице там, в конце будет вокзал?

– Знаете, он там будет, даже если вы туда не пойдете.

Рис. 1. Знаете, он там будет, даже если вы туда не пойдете

Из этих двух положений вытекают очень важные следствия:

– если есть общие закономерности развития техники, значит, есть и общие подходы к решению изобретательских задач в различных областях науки и техники; эти закономерности можно выявить и использовать;

– на основании общих философских подходов можно разработать конкретные закономерности (вплоть до приемов, микростандартов), позволяющие прогнозировать развитие техники в разных областях, на основе общих закономерностей, выявленных в одной из них.

Что такое правильно поставить задачу?

Из основных положений ТРИЗ следует, что развитие техники идет по пути развития, обострения и разрешения противоречий, на основе основного закона диалектики – закона единства и борьбы противоположностей. Поэтому при развитии техники и решении задач следует в первую очередь выявлять противоречие, препятствующее развитию технической системы или решению изобретательской задачи.

Говорят, что правильно поставить задачу – наполовину решить ее. В технике правильно поставить задачу – это выявить ключевое техническое противоречие из общей изобретательской ситуации, которое мешает развитию системы или решению задачи.

Дело в том, что задачи, которые ставятся перед изобретателями, строго говоря, не являются техническими задачами. Как правило, мы сталкиваемся даже не с задачей, а с изобретательской ситуацией.

Изобретательская ситуация – это то, как мы видим проблему внешне. И хотя часто, кажется, что проблема поставлена точно и определенно, но реально это не так. В изобретательской ситуации часто бывает смешано несколько задач, а иногда вообще ставится не та задача, которую надо решать!

Почти всегда в описании проблемной ситуации присутствует избыточная информация (зачастую просто неверная или субъективная информация!), которая не имеет отношение к проблеме, но сильно затрудняет понимание ее сути и решение. Иногда же наоборот, границы задачи неоправданно заужены, что мешает найти решение. И часто правильно понять проблему – почти эквивалентно решению задачи. Именно поэтому крайне важно бывает понять, что мешает нам решить ту или иную задачу, то есть выявить техническое противоречие.

Дата публикации: 03.11.2010

В отличие от обыденного понимания противоречия как конфликта между желаниями человека и реальной ситуацией, в ТРИЗ выявлены и конкретизированы несколько типов противоречий, основными из которых являются техническое и физическое .
Традиционные методы проектирования предусматривают поиск компромисса между требованиями к различным частям проектируемой системы, т.е. нацелены на сглаживание возникающих противоречий. При улучшении одного параметра системы другие, как правило, ухудшаются - в этом случае выбирается оптимальное решение.
Если у скоростного самолета маленькие крылья, то для взлета и посадки ему требуется длинная полоса. Поэтому конструкторы стремятся к компромиссу и разрабатывают крылья, обеспечивающие оптимальное значение скорости, при котором полоса еще сохраняет приемлемые размеры.
ТРИЗ рекомендует, напротив, предельно обострить противоречие, что позволяет найти сильное решение.
Крыло с изменяемой геометрией может становиться маленьким на высоте и большим при взлете и посадке самолета. На высоте такой самолет имеет высокую скорость, а для посадки ему не нужна специальная длинная полоса (рис. 1).

Техническое противоречие - ситуация, когда улучшение одного эксплуатационного параметра системы приводит к недопустимому ухудшению другого.
Именно изучение примеров сильных изобретений в патентном фонде и позволило выявить ряд специальных приемов разрешения технических противоречий. Приемы указывают лишь общее направление преобразований, направляя изобретателя в область сильных идей. Конкретные же решения можно найти по аналогии с приемом или примером, его иллюстрирующим. Один и тот же прием может применяться для решения задач из совершенно разных областей техники.
Вот два примера решения задач из гидротехники и двигателестроения.

Обкатка двигателя

Обкатка двигателя - важная операция его изготовления. Двигатель запускают без нагрузки, и все его трущиеся части начинают притираться, прирабатываться друг к другу. Процесс этот довольно длительный и требует значительного расхода топлива. Как ускорить приработку трущихся частей при обкатке двигателя?
Решить такую задачу, не зная специальных приемов, довольно сложно. Использование приема разрешения технических противоречий "Применить вред в пользу" дает мощную подсказку для решения этой задачи. Прием рекомендует:
а) использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта,
б) устранить вредный фактор за счет сложения с другим вредным фактором,
в) усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.
Решение, соответствующее рекомендации пункта а: приработка деталей ускоряется в несколько раз, если подавать в двигатель не очищенный воздух, а запыленный.

Уменьшение энергии потока

Поток воды, мчащийся с горы, обладает огромной разрушительной силой. Он может повредить гидротехнические сооружения. Как уменьшить энергию потока?
Здесь можно применить тот же прием "Применить вред в пользу".
Использовав рекомендацию пункта б, получили следующее решение: русло потока разделяют на несколько рукавов, которые направляют навстречу друг другу (рис. 4.59). Потоки сталкиваются и гасят энергию друг друга.

Для удобства выделения и разрешения технического противоречия Г.С. Альтшуллером была разработана таблица разрешения технических противоречий . Она организована следующим образом (рис. 2).
По вертикали располагаются типовые параметры, которые по условию задачи необходимо улучшить. По горизонтали - параметры, которые при этом недопустимо ухудшаются. На пересечении строк и колонок таблицы указаны номера приемов, позволяющих с наибольшей вероятностью устранить техническое противоречие, возникшее между улучшаемым и ухудшающимся параметрами. Для построения этой таблицы Г.С. Альтшуллер использовал 40 наиболее эффективных приемов разрешения технических противоречий.
Предварительные концепции решения при помощи приемов можно получить и без использования Таблицы противоречий. Для этого нужно последовательно проанализировать возможность применения каждого из 40 приемов. Каждый изобретатель постепенно компонует список своих наиболее часто применяемых приемов.
Практическое применение приемов разрешения технических противоречий имеет следующую особенность: рекомендации, описанные в каждом из приемов, не следует понимать буквально. Наибольший эффект достигается, если их воспринимать как подсказку, исходный материал для размышлений.

Рис.2. Таблица разрешения противоречий, разработанная Г.С. Альтшуллером

Например, прием 25: изменение окраски. Если понимать эту рекомендацию буквально, то поле действий резко сужается. Если же трактовать этот прием как изменение свойств поверхности вообще, то возможности получения новых идей неизмеримо вырастают. В данном случае речь может идти об изменении оптических свойств поверхности, ее шероховатости, температуры, о нанесении какого-то дополнительного вещества и т.п.

Физическое противоречие - это ситуация, при которой к некоторому элементу технической системы или его части предъявляются взаимоисключающие в физическом смысле требования.
В отличие от технического физическое противоречие возникает не между параметрами технической системы, а описывает противоречивые требования к одному ее элементу или, даже, какой-то его части. Формулируется физическое противоречие следующим образом: "Чтобы удовлетворять требованиям задачи, данная зона должна обладать свойством "X" (например, быть подвижной), чтобы выполнять какую-то функцию и обладать свойством "не-Х" (например, быть неподвижной)".

Пример физического противоречия: лобовое стекло автомобиля должно быть твердым, жестким, чтобы сопротивляться встречному потоку воздуха, и должно быть гибким, эластичным, чтобы не поранить водителя при разрушении. Такое противоречие разрешается применением триплексных стекол, когда между двумя наружными стеклами располагается внутренний мягкий слой.
Основные приемы разрешения физических противоречий:
1. Если от элемента требуется проявление противоположных свойств в одно и то же время, то такое противоречие разрешается разнесением этих свойств в пространстве.
2. Если от элемента требуется проявление противоположных свойств в одном и том же месте, то такое противоречие разрешается разнесением этих свойств во времени.
3. Если от элемента требуется проявление противоположных свойств в одно и то же время и в одном и том же месте, то такое противоречие разрешается в надсистеме.

Перекресток

Как организовано дорожное движение, например проезд автомобилями перекрестков? Если не соблюдать никаких правил, то все автомобили будут пытаться проехать перекресток одновременно. Это касается и тех автомобилей, которые должны ехать в первую очередь (например, скорая помощь).
При этом неизбежны столкновения, поскольку возникает физическое противоречие: два или больше автомобилей пытаются оказаться в одном и том же месте пространства в одно и то же время.

Одна дорога располагается над другой. Автомобили пересекают перекресток на разных уровнях и не мешают друг другу (рис. 3).

Применяется светофор. Автомобили проезжают перекресток в соответствии с сигналом светофора.

Специальные машины с включенными сигналами, например, скорая помощь, имеют право первоочередного проезда перекрестка. Этот порядок устанавливается в надсистеме, определяется специальными правилами дорожного движения и действует на всех дорогах.

Дисплей

Экран любого дисплея составлен из множества мельчайших квадратиков - пикселей. Изображение получается за счет того, что каждый пиксель может становиться то светлее, то темнее и генерировать свет любого желаемого цвета. Чтобы получить движущуюся картинку, кадры изображения на экране меняются 24 раза в секунду, яркость и цвет пикселей должны меняться с такой же частотой.
Таким образом, для цветного дисплея возникает следующее противоречие: цвет пикселя должен постоянно изменяться, в то время, как технические ограничения позволяют получить пиксель только одного цвета.
Как разрешается это противоречие в пространстве?
Пиксель разделяется на некоторое число подпикселей, в минимальном случае - на три, каждый из которых дает только один цвет - или красный, или зеленый, или синий. Это основные цвета спектра, и их смешение в определенных пропорциях воспринимается глазом как требуемый цвет (рис. 4, а). Здесь соблюдается правило: "один показанный кадр - один световой импульс".

Как разрешается это противоречие во времени?
Специалистами компании Samsung разработана специальная технология работы жидкокристаллического экрана, называющаяся UFS, что можно расшифровать как "дисплей очень высокого качества изображения". Согласно этой технологии не нужно делить пиксель на три подпикселя. Необходимые яркость и цвет пикселя обеспечиваются за счет установки сзади жидкокристаллического фильтра трех ламп подсветки: красной, зеленой и синей, которые мигают поочередно множество раз за время показа одного кадра изображения (рис. 4, б). Далее формированием нужного цвета управляет жидко-кристаллический фильтр, который может открывать окошечко перед пикселем.
Если нужно показать красную точку, то фильтр открывает пиксель только тогда, когда мигает красная лампа, и держит закрытым, когда мигают синяя и зеленая. Чтобы получить белый цвет, пиксель остается открытым на все время показа одного кадра изображения. Управляя количеством пульсаций разных цветов, можно получить любой желаемый цвет пикселя.
Здесь соблюдается правило: "один показанный кадр - много световых импульсов".
Как разрешается это противоречие в надсистеме?
Поскольку размер пикселя ограничен, то для повышения четкости изображения нужно увеличить число пикселей на экране дисплея, а сам экран отодвинуть от наблюдателя. Тогда видимый размер пикселя будет меньше.
Одно из возможных решений - использование принципов, заложенных в Seamless Technology, в соответствии с которой несколько экранов обычного размера и разрешения объединяются в один большой суперэкран высокой четкости. Поскольку размер пикселя сохраняется прежним, а размер экрана увеличивается, то четкость изображения для наблюдателя повышается (рис. 4, в).

Лыжи

Ходить на лыжах на первый взгляд совсем просто. Лыжник отталкивается одной ногой и скользит, затем отталкивается другой ногой и опять скользит. При этом возникает следующее противоречие:

• Чтобы хорошо скользить, надо, чтобы трение поверхности лыжи о снег было низким.
• Чтобы лыжник мог отталкиваться, поверхность лыжи должна иметь хорошее сцепление с лыжней.

Как разрешается это противоречие в пространстве?
Современные беговые лыжи имеют прогиб в средней части. Когда человек просто стоит на лыжах, то часть лыжи под ногой не касается снега (рис. 5, а). Средняя часть лыжи покрывается смазкой на основе воска, обладающей тормозящими свойствами, а начало и конец лыжи пропитываются жировой смазкой, которая обеспечивает хорошее скольжение.
Тогда при толчке, когда средняя часть лыжи прижата к снегу, она тормозится, а при свободном скольжении приподнимается и лыжа касается снега только в местах, которые покрыты "скользкой" смазкой .
Как разрешается это противоречие во времени?
Когда лыжа скользит, она имеет малое сопротивление, когда лыжник отталкивается - большое.
Одна из конструкций - лыжи, обитые камусом - мехом с наклонным расположением ворса. Такая лыжа хорошо скользит, но не проскальзывает назад при отталкивании или движении в гору.
Подобный эффект можно получить, используя явление, открытое В. Петренко . Если на скользящей поверхности лыжи закрепить тонкие электроды и подать на них небольшой отрицательный заряд, скольжение заметно улучшается. Если же заряд будет положительный, то резко увеличивается сцепление лыжи со снегом (рис. 5, б). Лыжнику нужно надеть на пояс легкую батарею и управляющее устройство, а на лыжах закрепить датчики давления. При толчке устройство должно подать на лыжу положительный заряд, при скольжении - отрицательный.
Как разрешается это противоречие в надсистеме?
Заставить лыжи двигаться, не отталкиваясь, можно, если просто ехать с горки. Можно использовать какой-то буксировщик и двигаться за мотоциклом или снегоходом, воздушным змеем или парашютом, использовать лошадь или собаку и т.п.

Выделение и разрешение противоречий - очень сильный инструмент решения изобретательских задач. Он дает возможность не сглаживать проблемы, а, наоборот, предельно обострять их и разрешать, устраняя нежелательные эффекты в ситуации.

Литература:

1. Альтшуллер Г.С. Найти идею. - Новосибирск: Наука, 1986.

2. Пентти Содерлин. Лыжи - превосходный пример для ТРИЗ.
http://www.gnrtr.com/problems/ru/p08.html

4. Виктор Петренко: Электричество уберет лед с дорог и ускорит лыжи. // Веб-сайт МЕМБРАНА.

Отчетность