Орлов. Основы классической ТРИЗ

пресная вода, обладая меньшей плотностью, сама будет оставаться над морской водой и не смешиваться с ней! В развитие этой идеи можно добавить лишь, что такое хранилище, снабженное крышкой, могло бы путешествовать, например, до Антарктиды и обратно. В Антарктиде само хранилище могло бы захватывать небольшой пресноводный айсберг и транспортировать его в жаркие широты. Во время транспортировки айсберг служил бы указанной выше крышкой и постепенно таял до полного заполнения хранилища пресной водой. В этих идеях доминирующим ресурсом является вещественный и, в значительной мере, энергетический (использование все того же закона Архимеда, по которому пресная вода сама должна плавать поверх морской воды, не опускаясь вниз и не смешиваясь с соленой водой!).

Характерным для создания идей в примерах 15—26 является использование тех или иных доминирующих ресурсов. Поэтому нередко для решения проблемы достаточно правильно выделить конфликтующий или недостаточный ресурс, чтобы усилить именно его и уже только за счет этого получить оригинальное решение.

Однако более сложные проблемы требуют и более глубокого исследования и трансформаций, сразу существенно затрагивающих несколько ресурсов. Здесь не обойтись без исследования противоречий, без применения ТРИЗ-моделей трансформации и без знания физико-технических эффектов.

9.1.1. Понятие противоречия. Великий Гете проницательно заметил: говорят, что истина лежит между крайними мнениями... нет, между крайностями лежит проблема!

Многие философы и многие исследователи методов творчества замечали, что противоречие есть суть проблемы, но никто до Г. Альтшуллера не превратил это понятие в универсальный ключ для раскрытия и разрешения самой проблемы! Только в ТРИЗ с 1956 года противоречие начало «работать» как фундаментальная модель, открывающая весь процесс решения проблемы. Только в ТРИЗ в дальнейшем противоречие стало конструктивной моделью, оснащенной инструментами для трансформации этой модели с целью устранения самого противоречия.

Изобрести означает устранить противоречие!

Существует немало возможностей для определения и представления моделей противоречий. Однако здесь мы представим только те определения, которые в большей мере соответствуют основам классической ТРИЗ. Хотя в других, расширенных курсах, мы рассматриваем и другие как производные, так и оригинальные модели.

Противоречие — модель системного конфликта, отражающая несовместимые требования к функциональным свойствам конфликтно-взаимодействующих компонентов.

Бинарная модель противоречия (упрощенно, бинарная модель или бинарное противоречие — рис. 9.1) моделирует конфликт несовместимости только между двумя факторами (свойствами).

Композиция бинарных моделей — совокупность взаимосвязанных бинарных противоречий, построенная для описания многофакторного конфликта.

Любые запутанные многофакторные конфликты можно представить в виде композиции бинарных моделей. А затем находить главное, ключевое бинарное противоречие, решение которого является необходимым условием разрешения многофакторной модели.

Можно выделить два важнейших случая несовместимости:

1) один из факторов соответствует и содействует главной полезной функции системы (позитивный фактор или плюс-фактор), другой фактор не соответствует и противодействует этой функции (негативный фактор или ми- нус-фактор);

2)оба фактора являются позитивными, но мешают реализации друг друга, так как конфликтуют из-за какого-то ресурса, в котором они оба нуждаются, но не могут одновременно или в нужном объеме использовать этот ресурс.

Решение противоречия означает устранение имеющейся несовместимости.

Именно несовместимость, кажущаяся или реальная (физически обусловленная) и ведущая к снижению эффективности функционирования системы пли вовсе к невозможности реализации главной полезной функции, отражается в противоречии.

Если имеющаяся несовместимость не может быть устранена очевидным способом, это делает ситуацию проблемной, сложной для разрешения (см. рис. 7.4 и 7.5). Решение проблемы требует в таких ситуациях реализации нетривиальных трансформаций, часто поражающих неожиданностью идеи и дающих совершенно ошеломляющий эффект.

Действительно, легко ли представить себе дом, всплывающий при наводнении? Или замороженную ликерную бутылочку, обтекаемую горячим шоколадом? Или даже лед, уложенный вокруг основания пальмы?!

Самолеты с вертикальным взлетом прошли через сотни аварий, прежде чем стала ясна неприемлемость (более того — ненужность!) вертикальной ориентации корпуса самолета. Впустую растрачены финансовые, материальные и интеллектуальные ресурсы. А как оценить гибель людей? Исходное администра- тивно-стратегическое представление об обязательной вертикальной ориентации корпуса самолета оказалось примитивной ошибкой! Технически было проще и эффективнее реализовать самолет с нормальной горизонтальной ориентацией корпуса, но с введением в конструкцию динамизации. Динамизация устраняла исходное противоречие! Это нужно было закладывать в концепцию самолета до проектирования! На стратегическом уровне создания поной

технической функции! Это означает, что и административно-стратегическое решение нужно было принимать на основе перевода проблемы на тактиче- ско-технический и оперативно-физический уровни.

Насчитывается на так уж много видов противоречий, например, технико-эко- номические (техническое свойство — стоимость), технико-технологические (техническая свойство — сложность производства), технические (несовместимость функций), физические (несовместимость состояний одного свойства) и некоторые другие или комбинации из указанных. Первые два вида, как правило, имеют характер административных противоречий. Для их решения нужно переводить противоречия на уровень технических или физических, на которые и ориентирован инструментарий классической ТРИЗ.

Полезно учитывать некоторые особенности образования противоречий (рис. 9.1). Так, для каждого противоречия могут быть построены инверсная модель или альтернативные варианты, более или менее близкие по значению факторов к исходному (прямому) противоречию. Конструктивные альтернативные варианты возникают, когда конфликтуют несколько свойств объекта. Это явление можно использовать для комбинирования приемов, ориентированных для решения отдельных альтернативных противоречий (см. например, раздел 9.4. Интеграции альтернативных противоречий — метод CICO). Альтернативные варианты возникают часто из-за различного описания одних и тех же конфликтующих свойств разными специалистами. Это иногда оказывается причиной непонимания и дискуссий в команде, решающей одну и ту же проблему. Последующее применение А-Матрицы или таблицы фундаментальных трансформаций помогает сократить вариабельность моделей.

Модели противоречий могут включать свойства разных системных уровней. Например, оба свойства могут быть одного уровня, или одно свойство может быть физико-техническим, а другое — системо-техническим. Для ориентации можно использовать таблицу видов ресурсов (рис. 8.7).

Мы переходим к более подробному рассмотрению моделей противоречий с учетом следующих двух замечаний:

1) точная формулировка противоречия является непростой операцией и требует немалого опыта и, разумеется, необходимых профессиональных знаний. От того, как именно сформулировано противоречие, что оно отражает, зависит весь дальнейший ход решения проблемы;

2) противоречия разных видов могут быть представлены иерархически в виде «матрешки противоречий»: в любом административном противоречии содержится техническое противоречие, а в техническом — физическое.

9.1.2. Техническое противоречие. Явно сформулированные модели технических противоречий Вы уже встречали при реинвентинге в примерах 4, 6, 13 и 14. Полезно посмотреть их сейчас снова, чтобы более уверенно и с полным пониманием акцептировать следующее определение:

Техническое противоречие — бинарная модель, отражающая несовместимые требования к различным функциональным свойствам компонента или нескольких конфликтно-взаимодействующих компонентов.

Пример 4 (дополнение). Действительно, здесь имело место следующее исходное противоречие (рис. 9.3):

При создании решения сначала действовала сильнейшая негативная психологическая инерция, не позволившая ввести динамизацию в конструкцию самолета. Считалось, что самолет нельзя изменять, а вот его ориентацию при старте и посадке — можно. И что реактивный самолет с вертикальным стартом и посадкой и должен взлетать носом вверх, а садиться на хвост! Только спустя много лет были признаны доминирующая значимость хорошего контроля и управления самолетом и возможность обеспечения горизонтальной ориентации корпуса самолета! Продолжая учебный реинвентинг, устанавливаем, что целевым плюс-фактором должно стать удобное управление самолетом (систе- мо-технический ресурс), а ориентация корпуса самолета (физико-техниче- ский ресурс) становится проблемным минус-фактором. То есть мы переходим к инверсному противоречию (рис. 9.4):

Редукция инверсной исходной модели на основании А-Матрицы дает следующую модель противоречия (рис. 9.5):

А-Матрица рекомендует рассмотреть следующие приемы: 04 Замена механической среды; 07 Динамизация; 14 Использование пневмо- и гидроконструкций и 15 Отброс и регенерация частей.

Как Вы уже видели, именно прием 07 Динамизация и привел в конце концов к решению проблемы. Следует отметить, что были попытки применения и приема 15 Отброс и регенерация частей — установка сбрасываемых ускоряющих двигателей для старта.

Пример 27. Тренажер-стойка в фитнес-центре (начало). Диагностика показывает, что в фитнес-центре находится немало специализированных тренажеров. Каждый из них занимает отдельное место. Особенно, тренажеры для упражнений лежа. Тренажеры для упражнений стоя требуют меньше места. В целом площадь желательно экономить, чтобы больше посетителей могло тренироваться. Отдельный тренажер можно рассматривать как главный элемент оперативной зоны, а потом, по возможности, идею решения перенести на другие тренажеры. Можно сформулировать исходное техническое противоречие: конструкция тренажера должна обеспечивать тренировку нескольких посетителей (плюс-фактор), но при этом значительно увеличивается занимаемая площадь (минус-фактор).

Пример 28. Виброударное забивание сваи (начало). Диагностика показывает, что ударное забивание свай (пример 14 с продолжениями) все же дает большой процент брака и не позволяет достичь более высокой производительности. Предлагается расширить объем оперативной зоны до объема всей сваи и рассмотреть другие возможные способы создания рабочего движения сваи. Здесь явно присутствует конфликт между системными и физическими свойствами, который можно представить в виде технического противоречия: движение сваи нужно ускорить, но при этом увеличивается влияние разрушающих вредных факторов и уменьшается надежность операции.

Пример 29. Вывод группы спутников на точные орбиты (начало). На этапе Диагностика было установлено, что вывод группы спутников на точные орбиты или их расстановку на одной орбите на определенных расстояних один за другим трудно обеспечить при ракетной транспортировке. Это отражается в следующем техническом противоречии: вывод группы спутников ракетой с за-

данной точностью требует создания чрезвычайно сложных систем запуска и управления.

Пример 30. Лекционная доска (начало). Диагностика процесса чтения лекции с применением традиционной доски с мелом показывает, что этот процесс обеспечивает возможность создания произвольных изображений и прост в реализации, но имеет невысокую производительность, особенно, при необходимости показать готовые сложные иллюстрации из каких-либо книг или из баз данных CAD. Кроме того, такой подход неудобен для перенесения информации с лекционной доски в компьютер, например, для проведения интер- нет-лекций. Приходится использовать телевизионную считывающую камеру и передавать изображение с доски, после чего учащиеся перерисовывают картинки с экранов телевизоров или компьютерных мониторов. Изображение снимается и передается в аналоговой форме, то есть попросту идет аналоговая покадровая съемка всей доски.

Учитывая многофакторный характер задачи, можно сформулировать несколько альтернативных технических противоречий, взаимнодополняющих друг друга. Итак, рисование на доске имеет следующие позитивные свойства: простота конструкции и возможность изображения любых рисунков. Недостатки: низкая производительность рисования, особенно при вводе сложных рисунков. отсутствие автоматизации рисования, избыточность передачи и сложность перерисовывания видеоинформации, переданной на основе телевизионной технологии, неудобство эксплуатации (использование мела или фломастеров, пачкающих руки, сложность исправления и невозможность перемещения рисунков — только вместе со всей доской или флип-чартами).

Не кажется ли Вам, что после такой диагностики приступать к решению проблемы усовершенствования лекционной доски еще рано?! Во-первых, слишком много противоречий и они никак не упорядочены, во-вторых, нет цели в виде главной полезной функции и ожидаемой идеальной функциональной модели, и в-третьих, не ясны доступные или допустимые ресурсы.

Но все же сами противоречия присутствуют, а значит, есть работа для творческого ума.

Пример 31. Купол Рейхстага (начало). А теперь Вы сможете побывать в роли главного архитектора сэра Нормана Фостера, предложившею великолепные идеи для реставрации в Берлине здания парламента Германии (рис. 9.6).

Идея «Номер Один» — и по архитектурно-технической гармонии, и по символичности, — это стеклянный купол как элемент системы естественною освещения главного внутреннего зала заседаний и как самое достопримечательное место в Берлине наподобие Эйфелевой башни в Париже, Биг Бена и Вестминстерского аббатства в Лондоне или Статуи Свободы в Нью-Йорке. Впрочем, о более значительной и глубокой символичности купола я пишу в конце книги.

Итак, первая задача о куполе. По внутренней стороне полусферы купола устроен пандус для подъема посетителей на верхнюю смотровую площадку. Как устроить пандус таким образом, чтобы потоки посетителей, идущих вверх и вниз, не встречались?!

Действительно, если бы пандус был устроен так, как показано на рис. 9.7, то потоки посетителей шли бы друг другу навстречу. В таком «проекте» неизбежно появилось бы острое техническое противоречие: пандус имеет такую форму, при которой возникают встречные потоки посетителей при подъеме и спуске, что приводит к потерям времени и неудобствам. Нужно найти более оптимальную форму пандуса.

На этом мы завершаем примеры построения исходных, ориентировочных технических противоречий в том виде, как это обычно происходит на практике на этапе Диагностика. Настоящее направленное решение задач начинается с уточнения моделей противоречий на этапе Редукция, продолжается устранением противоречий на этапе Трансформация и завершается на этапе Верификация. Попробуйте получить решения самостоятельно и сравнить с контрольными ответами, приведенными ниже в разделе 9.3. Трансформация.

9.1.3. Физическое противоречие. Явно сформулированные модели физических противоречий Вы уже встречали при реинвентинге в примерах 1, 2, 3, 5, 7, 10, 11, 13 и 14. Приведем следующее определение:

Физическое противоречие — бинарная модель, отражающая несовместимые требования к одному и тому же функциональному свойству.

Сложность разрешения этого противоречия часто определяется тем. что оба конфликтующих состояния могут быть необходимы для реализации главной полезной функции системы.

Феномен непревзойденной полезности бинарного физического противоречия состоит в следующем:

1)поскольку все решения осуществляются в конечном итоге посредством реальных физических трансформаций реальных физических объектов, то есть изменением их материала, формы, процессов и так далее, постольку физическое противоречие выполняет практическую навигационную функцию — ориентирует на реализацию в объекте таких трансформаций, при которых в центре внимания остаются полезные целевые факторы:

клонным раскосом (рис. 9.9,b). Но и эта конструкция имеет существенный недостаток — она легко сдвигается в сторону, особенно на каменном или асфальтовом покрытии.

Физическое противоречие: барьер должен быть широким в основании, чтобы его трудно было сдвинуть, и должен быть узким (для удобства транспортировки, монтажа и демонтажа).

Пример 33. Реакция водителя автомобиля (начало). Известно, что алкоголь снижает скорость реакции автомобилиста на изменение дорожной ситуации. Однако, немало водителей считают, что это не относится к ним. И к сожалению, повторяют чужие ошибки, нередко трагические и непоправимые. Как убелить водителя в реальной и большой опасности, ожидающей его при попытке управления автомобилем после принятия алкоголя? Мы имеем дело с острым физическим (и кстати, этическим тоже) противоречием: водитель должен быть пьян, чтобы в управлении автомобилем произошли изменения, и водитель не должен быть пьян, чтобы не создавалось реальной опасности для него и окружающих. Как преодолеть это противоречие?

Пример 34. Свая (начало последнего примера, связанного со сваями). Забивание сваи все же имеет неустранимый недостаток, являющийся прямым следствием применяемого принципа ударного воздействия на сваю для перемещения в грунт. Следует отметить также, что процесс забивания свай потребляет много энергии. Причем значительная часть этой энергии расходуется на... разрушение самой сваи. Процессу присуще острое физическое противоречие: сваю нужно забивать, чтобы она вошла в грунт, и сваю нельзя забивать, чтобы она не разрушалась. Можете ли Вы предложить новую «неразрушающую» технологию забивания свай?

Пример 35. Ремонт трубопровода (начало). Лопнула труба водопровода! Нужно произвести срочный ремонт, но вода, поступающая под большим напором, не лает закрепить накладку или произвести сварку трещины или разрыва. Перекрывать воду во всей системе водоснабжения по ряду причин также нецелесообразно. Острая аварийная ситуация: воду нужно остановить, чтобы произвести ремонт трубы, и воду нельзя останавливать по внешним причинам.

Пример 36. Лекционная доска (обострение проблемной ситуации по примеру 30). Технические противоречия, сформулированные выше в примере 30, можно обобщить в виде физического противоречия: доска должна быть, чтобы на ней было изображение иллюстраций к лекции, и доски не должно быть, чтобы на ней вообще не надо было рисовать. Интересно, Вы увидели решение или, наоборот, окончательно потеряли предчувствие возможности решения? Не спешите, вдумайтесь в «несовместимые» альтернативы этой модели!