Введение. Методы активизации поиска новых технических решений. Психологические аспекты творческой деятельности. Основополагающие ресурсы теории решения изобретательских задач.

Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ Роль и значение каждой страны в мировой экономике и политике определяется, наряду с приростом труда и капитала, техническим уровнем производства. Промышленно развитые страны интенсивно создают и реализуют специальные проекты по созданию новых технических устройств (изделий) и программы, направленные на достижение лидерства в научно-техническом прогрессе. Отставание в этой области лишает страну экономической независимости. Высокий научно-технический уровень станы служит стратегическим показателем ее экономической, политической и оборонной мощи. Способность к техническому творчеству позволила человеку создать массу технологий и технических средств, обусловивших блага нашей цивилизации, от которых, несмотря на их многочисленные недостатки, мы уже не сможем отказаться. Начавшись более тысячи лет назад, технический прогресс постоянно ускоряется. Общественная потребность в потоке существенно новых технических решений, вовремя появляющихся в нужном месте, может быть удовлетворена так же, как до сих пор удовлетворялась нужда в каком-либо массовом продукте, созданием соответствующей технологии. В данном случае – технологии творческого поиска. Поиск новых решений, как необходимый этап создания новой техники, должен быть органично включен в технологический цикл разработок и подкреплен соответствующими методами, являющимися по сути дела, одним из видов методов проектирования. Владение методами поиска новых технических решений для современного специалиста не менее важно, чем компьютерная грамотность. Каждый человек изобретать не может, но каждый инженер обязан это делать. Тем более что слово «инженер» с латинского языка переводится как «изобретатель». Поэтому по своему статусу каждый инженер в процессе своей творческой деятельности обязан разработать хотя бы одно изобретение и положить свой небольшой кирпичик в общее здание научно-технического прогресса. Изобретения - национальное богатство России, а изобретательская деятельность ученых, инженеров, студентов – одно из основных звеньев научно-технического прогресса. НТП – это тот локомотив, который способен вывести страну из кризисного состояния. Без изобретений научно-технический прогресс немыслим. По количеству инженеров наша страна занимает ведущее место в мире, однако, по количеству изобретений за нами только шестая позиция. Иностранные же фирмы, если инженер не изобретает, то они переводят его на техническую должность или увольняют. В настоящее время молодые специалисты, приходящие на работу в научно-производственные предприятия, занимающиеся созданием новой техники, недостаточно подготовлены по поиску новых технических решений и их использованию при разработке конкретной продукции. Имея определенную подготовку по компьютерной технологии создания технических объектов, они нередко слабо владеют «творческой технологией», т. е. инженерным творчеством. Если мы хотим видеть Россию развитой технической державой, то должны позаботиться о подготовке творческих молодых специалистов. Техническое творчество студентов важно и для самоутверждения, для дальнейшего их творческого роста. Оно заставляет студентов поверить в свои силы, в свои творческие возможности, в способность создать в технике новое, никем до них еще не созданное. В современных условиях недостаточно сообщить студентам определенные знания, необходимо еще научить их творчески мыслить и самостоятельно работать. Ведь в ВУЗе студенты получают только основы знаний, необходимые для дальнейшей повседневной самостоятельной работы над повышением своего технического уровня. Если это не происходит, то молодые инженеры быстро теряют свою квалификацию. МЕТОДЫ АКТИВИЗАЦИИ ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ Краткая историческая справка возникновения методов изобретательского творчества Методы повышения эффективности решения изобретательских задач воз­никли как инструменты, обеспечивающие высокую эффек­тивность труда при выполнении работ по совершенствованию техники и технологии. Их появление вызвано потребностью раз­вивающейся промышленностью в XIX веке. В этот период нача­лось широкое использование машин во всех отраслях общест­венного труда. Увеличение спроса на новые машины, постоян­ное стремление повысить их производительность привело к созданию новой области промышлен­ного производства, которую называют производством идей. Производство новых идей прошло в своем развитии большой и исторически протяженный путь. Этот путь соответствует раз­витию организационных форм производства (натуральное хо­зяйство – ремесленное – кооперация – мануфактура – машинное, производство). В натуральном хозяйстве владелец инструмента, внося незначительные изменения, делал его более удобным для себя или приспосабливал под изменившиеся условия внешней сре­ды, при этом массовая попытка сознательного улучшения орудий изготовителями отсутствовала. Целенаправленное развитие орудий труда началось только в период перехода к ремесленному способу производства, когда появились зачатки оптимизации работы, а также когда увеличение числа ремес­ленников привело к возникновению обслуживающей их инф­раструктуры, тогда же появились первые изобретатели-профессионалы. Появление изобретателей на рубеже XIX века стало велением времени. Возникновение инженерного дела, как отдельной спе­циальности, связано с разработкой проектов. В этот период возникают первые методические правила, ориентированные на повышение эффективности творческой деятельности, соз­даются первые технические лаборатории. Так, в 1871 году при Мюнхенском политехническом институте была образова­на лаборатория, занимающаяся разработкой новых приборов техники низких температур. В 1872 году в г. Менло-Парк (США) была создана промышленно-исследовательская лабо­ратория Т. Эдисона. Этой лабораторией за шесть с половиной лет было получено около 300 патентов (в среднем один патент за 8 дней). За период с 1879 по 1900 год сотрудники лаборато­рии А. Белла (США) получили свыше 3000 патентов (в сред­нем один патент за каждые два с половиной дня в течение 12 лет). Производство новой техники требовало интенсивных мето­дов поиска новых идей и решений. Разработка методического обеспечения активно началась в начале XX века. В это время были разработаны методики, описывающие различные аспек­ты творческой деятельности. Появились многочисленные схемы формирования творческого процесса, отражающие универсальность и сис­темность человеческого мышления. Основой для авторов служили результаты исследования труда многих изобретателей. Их схемы отражали закрепленные к практике типовые последо­вательности действий, которые нашли свое отражение в методах активизации творческой деятельности. В этот период были разработаны метод контрольных вопросов, метод фокальных объектов, метод мозгового штурма, морфологический анализ, синектика и др.. Метод контрольных вопросов Метод контрольных вопросов представляет собой список специально составленных рекомендаций (вопросов), обращаясь к которым изобретатель осуществляет поиск решения технических задач. Приведем список вопросов (рекомендаций) А. Осборна (США) . 1. Какое новое применение техническому объекту вы можете предложить? Возможны ли новые способы применения? Как модифицировать известные способы применения? 2. Возможно ли решение задачи путем приспособления, упрощения, сокращения? Что напоминает вам данный технический объект? Вызывает ли аналогия новую идею? Имелись ли в прошлом аналогичные проблемные ситуации, которые можно использовать? Что можно скопировать? 3. Какие модификации технического объекта возможны? Возможна ли модификация путем вращения, изгиба, скручивания, поворота? Какие возможны изменения движения, запаха, формы, очертаний? Назовите другие возможные изменения. 4. Что можно увеличить? Что можно присоединить? Возможно ли увеличение времени службы, воздействия, частоты, размеров, прочности? Можно ли повысить качество, присоединить новый элемент, дублировать? 5. Что можно уменьшить? Что можно заменить, уплотнить, сжать, сгустить, сконденсировать, укоротить, сузить, отделить, раздробить? 6. Можно ли заменить элемент, материал, процесс, источник энергии, расположение, цвет, звук, освещение? 7. Что можно преобразовать? Какие компоненты можно взаимно заменить? Изменить модель, разбивку, разметку, планировку. Изменить последовательность операций. Изменить скорость или темп. Изменить режим. 8. Что можно в техническом объекте повернуть наоборот? Поменять местами противоположно размещенные элементы. Повернуть их задом наперед. Перевернуть вверх дном. Поменять ролями. Перевернуть зажимы. 9. Какие новые комбинации элементов технического объекта возможны? Можно ли создать смесь, сплав, новый ассортимент, гарнитур? Комбинировать секции, узлы, блоки, агрегаты? Комбинировать цели? Комбинировать идеи? Результативность решения творческих технических задач с помощью метода контрольных вопросов зависит от того, насколько полно эти вопросы учитывают общие рекомендации, вытекающие из основных законов и категорий материалистической диалектики. Формируя у себя диалектическое мышление, разработчик новой техники может в удобной для него форме мысленно обращаться к самому себе с вопросами и отвечать на них новыми техническими идеями. Метод фокальных объектов Метод отличается простотой и большими (неограниченными) возможностями поиска новых точек зрения на решаемую проблему. В методе используются ассоциативный поиск и эвристические свойства случайности. Результативность поиска с помощью метода фокальных объектов во многом определяется "чувствительностью" к конструкциям языка, умением строить оригинальные ассоциативные цепочки. Метод предъявляет высокие требования к воображению. Метод фокальных объектов особенно аффективен при поиске новых форм проектируемого объекта. Использование случайности позволяет получать решения, которые не могут быть получены другими способами. Эффективность метода объясняется тем, что посредством специальных процедур различные знания как бы фокусируются на объекте проектирования (этим объясняется название метода). После выбора объекта проектирования случайным образом выбирается ряд других объектов, и составляются списки их признаков. Путем последовательного перебора этих признаков и сопоставления их с проектируемым объектом пытаются изменить форму объекта, принцип действия, алгоритм функционирования, материал и др. характеристики. Метод фокальных объектов включает следующие процедуры: 1. Определение фокуса ключевого слова (выражения), которое содержит сущность проблемы. Если проблема состоит в поиске новых функций (свойств) технического объекта, фокусом может быть его наименование (например, телевизор, карандаш и др.); 2. Выбор случайных имен существительных. При этом проще эти имена случайным образом заимствовать из книг, газет и т. д. Рекомендуется использовать слова, не связанные напрямую с объектом проектирования (например, пластмасса, лампа, космос, волнение и т.д.); 3. Определение признаков имен существительных из п. 2. в виде имен прилагательных (например, пластмасса - стареющая, легкая; лампа - ультрафиолетовая, люминесцентная; космос - безграничный, вечный). Поскольку целью п. 3 является получение случайных имен прилагательных, то их можно добавлять, "заимствуя" у объектов, не вошедших в п. 2 (например, вкусный, мокрый и т.п.). При этом рекомендуется использовать слова из разных областей: техника, поэзия, фантастика; 4. Связывание прилагательных из п. 3 с фокусом из п.1 и поиск по аналогии ассоциативных решений конкретной проблемы (напр., стареющий телевизор - телевизор, меняющий во времени цвет передачи; ультрафиолетовый телевизор - телевизор, который облучает людей ультрафиолетовыми лучами, когда они смотрят передачу); 5. Оценка решений с точки зрения новизны и возможности реализации. Метод фокальных объектов имеет и ряд модификаций: ♦ вместо прилагательных (п. 3) случайным образом выбираются имена существительные, которые связываются с фокусом (напр., телевизор - стол; телевизор - шариковая ручка); ♦ вместо прилагательных случайным образом выбираются глаголы (например, рисовать, писать, хранить и т.д.). Таким образом, метод фокальных объектов базируется на установлении ассоциативным путем, прежде всего, связей между фокусом и случайным словом, которое является частью речи (существительное, прилагательное и глагол). Можно расширить метод, если использовать остальные части речи: числительное, местоимение, наречие, предлог, союз, междометие и частица (например, числительное – три телевизора; местоимение – наш телевизор). Не исключено, что некоторые существующие технические объекты обязаны своим созданием методу фокальных объектов: музыкальная свеча, музыкальный стакан, ароматный будильник, корабль-театр, цилиндрический дом и др. Метод фокальных объектов может быть полезен и как средство для тренировки способности к фантазии. Имеется ряд компьютерных программ, поддерживающих процедуру случайного ассоциативного поиска. Недостатки метода следующие: ♦ непригодность при решении сложных задач; ♦ метод дает только простые сочетания; ♦ отсутствие правил отбора и внутренних критериев оценки получаемых идей. Лекция 2 Метод мозгового штурма Мозговой штурм – наиболее широко распространенный метод психологической активизации твор­чества, создан американцем А. Осборном1 и предусматривает двухэтапный процесс: генерирование идей и их оценку. А. Осборн предложил вести поиск в обстановке, когда кри­тика запрещена и каждая идея, даже явно нелепая, всячески поощряется. Для этого формируют разнородную группу из 6—8 человек, склонных генерировать идеи. В группе нет ру­ководителей, а сам процесс генерирования идей происходит в непринужденной обстановке. Все высказанные идеи фиксиру­ются, и полученный материал передается группе экспертов для оценки и отбора перспективных предложений. Важным условием, на которое опирается А. Осборн, является активи­зация работы мозга как творческой, так и аналитической. Их чередование, по его мнению, составляет основу всех процессов творческой деятельности. При решении технических задач рекомендуется определен­ная последовательность действий: ♦ продумать все аспекты проблемы. Наиболее важные из них часто бывают сложны и для их выявления требуется работа воображения; ♦ отобрать подпроблемы для «атаки». Для этого необходимо обратиться к списку возможных аспектов проблемы, тща­тельно проанализировать его, выделить несколько целей; ♦ обдумать, какие данные могут пригодиться, сформули­ровать проблему. Теперь нужна вполне определенная ин­формация, но вначале отдадим себя во власть творчества, чтобы определить те виды данных, которые могут помочь лучше всего; ♦ отобрать самые предпочтительные источники информации. Ответив на вопрос о видах необходимой информации, перейдите к принятию решения о том, какие из источников следует изучать в первую очередь; ♦ придумать всевозможные идеи – «ключи» к проблеме. Эти часть процесса мышлении, безусловно, требует свободы воображения, несопровождаемой и не прерываемой критиче­скими замечаниями; ♦ отобрать идеи, которые, вероятнее всего, ведут к решению. Этот процесс связан с логическим мышлением. Акцентируйтесь на сравнительном анализе; ♦ придумать всевозможные пути для проверки. Здесь вы вновь нуждаетесь в творческом мышлении. Часто удается обнаружить совершенно новые способы проверки; ♦ отобрать наиболее основательные способы проверки. При­нимая решение о том, как лучше проверять, будьте строги и последовательны. Отберите способы, которые кажутся наиболее убедительными; ♦ представить себе всевозможные области применения. Даже если ваше окончательное решение подтверждено экспери­ментально, вы должны иметь представление о том, что мо­жет произойти в результате его использования в различ­ных областях. Например, каждая военная стратегия окон­чательно формируется на основании представления о том, что может сделать неприятель; ♦ дать окончательный ответ. Группу генерирования формируют из людей, способных к творческой деятельности, обладающих большой скоростью мыслительных операций, легко включающихся в новые ситу­ации, отличающихся гибкостью мышления, способностью пе­реключать внимание с одного аспекта деятельности на дру­гой, расширенным полем ориентировки. Генератор идей должен быть оптимистом, настроенным на получение наилучшего результата. Обобщенный опыт использования этого метода показал, что за один час группа из восьми человек может выдвинуть до 50—60 предложений, среди которых, как правило, множество повторов или чепухи. После отбора обычно остаются одно-два технических решения. Целью проведения процесса генерирования идей является как можно более широкий спектр возможных решений задачи. Группа генераторов идей имеет ведущего, задачей которого является получение большого числа идей, при этом сам ведущий идеи не выдвигает, он только побуждает к этому участни­ков. После завершения этапа генерации производится расшифровка записанных идей. Практика показывает, что от­кладывание этого процесса хотя бы на один день приводит к потере 20-40% полезной информации. К анализу выдвинутых идей привлекают людей, способных к логической оценке не только выдвинутых предложений, но и их возможного практического использования. Аналитики развивают выдвинутые идеи с целью их конкретизации. Ве­дущий группы контролирует этот процесс, не позволяя ему продолжаться слишком долго. При этом следует иметь в виду возможность организации повторного этапа генерации по перспективному, но не проработанному направлению, по ва­риантам реализации предложений, по применению материа­лов и т. п. Существует несколько разновидностей мозгового штурма, например вариант, когда участники записывают свои идеи са­мостоятельно на специальных картах, а затем по очереди за­читывают их вслух. Слушатели записывают на своих карточ­ках мысли, возникающие под влиянием услышанного. Определенный интерес при проведении оценки предложен­ных идей представляет обратный мозговой штурм. Его исполь­зуют для решения узких конкретных задач. На первом этапе все внимание сосредоточивают на выявлении всевозможных недостатков объекта. Генераторы вскрывают недостатки, огра­ничения, дефекты и противоречия, имеющиеся в конкретной идее, разрабатываемом или совершенствуемом объекте. Предварительную их оценку проводят совещательно, более тщатель­ную – эксперты, которые исключают явно ошибочные предло­жения, перечисляют обнаруженные недостатки и в дальней­шем ведут поиск путей ликвидации этих недостатков. Хорошие результаты дает также метод двойного мозгового штурма. На первом этапе ставятся творческие задачи, генери­руются новые идеи, но без их оценки. В перерыве, являющем­ся составной частью совещания, идеи обсуждаются и уточня­ются. После перерыва, на втором этапе, генерирование про­должают, но с учетом критики и информации, полученной в перерыве. После совещания идеи оценивают эксперты. Разновидностью рассматриваемого метода является метод «Дельфи», разработанный сотрудниками фирмы «Рэнд кор-порейшен» (США) О. Холмфом, Т. Гордоном и др. Цель мето­да — получение согласованной информации высокой степени достоверности от группы экспертов, т. е. повышение степени достоверности коллективных экспертных оценок. В методе «Дельфи» осуществляется процедура, обеспечивающая обмен информацией без непосредственного взаимодействия экспер­тов друг с другом. Прямые дискуссии экспертов заменяются индивидуальными опросами, что позволяет устранить воз­можные конфликтные ситуации, боязнь спора с авторитета­ми, создавая тем самым атмосферу эмоционального комфорта. Несомненный интерес представляет вариант метода штур­ма, предложенный группой авторов во главе с Г. С. Альтшуллером. Проведенные ими исследования выявили недостатки существующего метода и были предложены мероприятия, по­зволяющие устранить «бестолковость» поисков, возведенных мозговым штурмом в принцип. «Штурм действительно помогает преодолевать инерцию... и часто бывает трудно вовремя остановиться. Десять раз в хо­де эксперимента наблюдалась такая картина: один участник высказывает мысль, ведущую в правильном направлении, другой подхватывает мысль, развивая ее; до выхода на фи­нишную прямую остается несколько шагов, но в этот момент кто-то выдвигает совершенно иную идею, цепь обрывается, и группа снова оказывается на исходных позициях». В вариан­те, предложенном Г. С. Альтшуллером, каждая выдвинутая идея развивается до конца. Этот метод получил название моз­говая осада. Подводя итоги, следует отметить, что метод мозгового штурма эффективен тогда, когда ведущий группы имеет боль­шой опыт решения задач, владеет техникой общения и прове­дения коллективной работы, обладает личным обаянием, ост­роумием и рядом других позитивных качеств. С помощью этого метода решаются несложные задачи. Недостатки метода (и всех его разновидностей): ♦ огромное количество идей еще не гарантирует появления «гениальной идеи»; ♦ ввиду отсутствия аналитического этапа мозговой штурм вырабатывает яркие, оригинальные идеи, но не стратегически правильные решения ; ♦ метод не предназначен для решения сложных задач, для которых требуются проведение исследований и специальные знания. Морфологический анализ Известным методом систематизированного поиска новых идей является морфологический анализ, предложенный швейцарским астрофизиком Цвикки в 1942 году. Морфологический анализ основан на построении таблицы, в которой перечисляются все основные элементы, составляющие объект и указывается, возможно, большее число известных вариантов реализации этих элементов. Комбинируя варианты реализации элементов объекта, можно получить самые неожиданные новые решения. Последовательность действий при этом следующая: 1. Точно сформулировать проблему. 2. Определить важнейшие элементы объекта. 3. Определить варианты исполнения элементов. 4. Занести их в таблицу. 5. Оценить все имеющиеся в таблице варианты. 6. Выбрать оптимальный вариант. Основной идеей морфологического анализа является упорядочение процесса выдвижения и рассмотрения различных вариантов решения задачи. Расчет строится на том, что в поле зрения могут попасть варианты, которые ранее не рассматривались. Принцип морфологического анализа легко реализуется с помощью компьютерных средств. Рассмотрим, например, работу с морфологической матрицей для задачи разработки нового вида тары для сока (табл. 1). При этом формулируется проблема, указываются основные параметры объекта, указываются варианты исполнения параметров и рассматриваются все возможные сочетания. Морфологическая матрица по этой задаче приведена в таблице. Она содержит 300 вариантов конструкций тары. Среди них найти лучший вариант весьма и весьма сложно. Однозначного ответа на этот вопрос метод морфологического анализа не дает. Для сложных объектов, имеющих большое число элементов, таблица становится слишком громоздкой. Появляется необходимость рассмотрения огромного числа вариантов, большая часть которых оказывается лишенной практического смысла, что делает использование метода слишком трудоемким. Итак, главными недостатками метода является упрощенность подхода к анализу объекта и возможность получения слишком большого для рассмотрения числа вариантов. Морфологический анализ имеет много как простейших, так и усложненных модификаций. Однако его применение рационально для простых объектов и там, где возможно найти новую идею за счет комбинации известных решений. Таблица 1 Морфологическая матрица разработки тары для сока Параметры Варианты параметров Материал Стекло Пленка Пластмасса Бумага + Пленка Металл Форма Цилиндр Конус Параллелепипед Куб Тетраэдр Укупорка Пробка разовая Пробка многоразовая Без пробки Время использования Многоразовая Одноразовая Утилизация Пункт приема В мусор Синектика «Синектика» в переводе с греческого означает «совмещение разнородных объектов». Метод синектики был разработан в 1952 – 1959 годах У. Гордоном. Для решения технических задач создавалась группа синекторов (профессиональных «генераторов» новых идей). Сформированная группа обычно включала 5-7 человек, прошедших предварительную подготовку. Сенектор – человек с широким кругозором, имеющий, как правило, две специальности (например, врач-механик, химик-музыкант). Поэтому, если мозговую атаку можно рассматривать как коллективную научно-техническую самодеятельность, то работу группы синекторов можно представить себе как выступление профессионального поискового ансамбля . Суть метода синектики состоит в овладении синекторами четырьмя видами аналогий. Прямая аналогия – предполагает поиск решений в различных отраслях техники, в биологии, зоологии, в микромире и пр.. Такую аналогию широко используют практически все инженеры. Продемонстрируем отличительные подходы синекторов от инженеров на примере решения конкретной технической задачи. По трубопроводу движется пульпа – вода с частицами железной руды. Для регулирования потока пульпы используется заслонка. Частицы руды, ударяясь о заслонку, быстро истирают ее, что приводит к частой остановке технологического процесса для замены вышедшей из строя детали. Как обеспечить защиту ее от быстрого износа? Инженер рассмотрит, как решается такая задача в других отраслях промышленности: например, как защищаются аналогичные элементы конструкций при гидротранспортировании других материалов, в частности руд. Синектическая группа идет дальше: в цепочку аналогий войдут похожие элементы в дробеструйных аппаратах; синекторы рассмотрят как защищаются от повреждений растения, в частности деревья; как защищаются пищеводы рыб, питающихся «колючей» пищей, и так далее. Личностная (субъективная) аналогия, или эмпатияя. Синектор отождествляет себя с техническим объектом и представляет себе, что бы он делал сам, если бы оказался на месте этого объекта. Сложно представить себя вращающимся лопастным валом смесительной установки или закручивающимся потоком воздуха в циклоне, но синекторам это удается. Дети великолепно умеют пользоваться этим видом аналогии. Ребенок охотно и ярко представляет себя и самолетом, и ледоколом, и даже электрической лампочкой. У большинства взрослых людей к двадцати пяти годам от умения представлять себя каким-нибудь объектом не остается и следа. А эмпатия может быть полезна для решения самых разнообразных задач. Например, академик А.А. Микулин нашел идею усовершенствования мельницы, представив себя зерном, мысленно проследив его путь в процессе размола. Если вернуться к задаче с заслонкой, то необходимо представить себя в аналогичной ситуации, например в коридоре, по которому летят различные предметы, скажем сучковатые поленья, и вам нужно регулировать их поток. Кто достаточно реально ставил себя на место заслонки, сразу говорил, что нужно поймать первое полено и с его помощью управлять полетом других. И заслонка в потоке пульпы должна, вероятно, чтобы не изнашиваться, уметь делать то же самое. Такое свойство нетрудно придать ей в действительности. Достаточно заслонку намагнитить, и она покроется, словно броней, слоем частиц железной руды. Этот слой будет постоянно разрушаться потоком пульпы, но и постоянно восстанавливаться частицами, улавливаемыми магнитным полем заслонки. Лекция 3 Символическая аналогия. Это метафоры и сравнения, основанные на парадоксальном сочетании противоположных по смыслу понятий (например: кристалл — сложная элементарность, дверь — пропускающая стена, город — каменные джунгли, мрамор – радужное постоянство, храповый механизм – надежная прерывистость, восприимчивость – непроизвольная готовность). Символические аналогии позволяют увидеть новые, неожиданные стороны любого объекта. Так, например, для задачи с заслонкой были преложены такие символические аналогии: живая броня, невидимая кольчуга, бессменная пеленка, отрастающий панцирь. Давать к заслонке охлаждающий агент – она будет покрываться льдом, предохраняющим от истирания. Фантастическая аналогия. Применяя эту аналогию, синекторы при поиске новых идей прибегают к помощи золотой рыбки, волшебной палочки, обученных животных и т.п. Найденное таким образом фантастическое решение может оказаться полезным в реальной жизни. Решение задачи группой синекторов проводят в несколько этапов: 1. «проблема, как она дана» – уточняют формулировку задачи заказчика; 2. «очищение от очевидных решений» – проводят дискуссию, в ходе которой отбрасывают очевидные решения; 3. «превращение необычного в обычное» – ведут поиск аналога и различного вида; при этом допускаются фантастические решения, нарушающие законы природы; 4. «проблема, как она понята» – выявляют основные трудности, препятствующие решению проблемы; 5. «ответы на наводящие вопросы» – дискуссия, в которой предсе­датель задает наводящие вопросы и предлагает дать решение, пользуясь одним из видов аналогий. Члены группы в произвольной форме отвечают на любые вопросы. Если аналогии становятся слишком абстрактны, происходит возврат к этапу «проблема, как она понята». Когда появляется перспективная идея, ее подхватывают и развивают до тех пор, пока не появится возможность проверить ее экспериментально. Члены синектической группы обычно сами изготавливают в мастерской макет или опытный образец устройства, соответствующий найденному решению. В состав одной синектической группы обычно входит 4  6 человек, затраты времени на решение одной задачи составляют oт нескольких часов до нескольких недель. Подготовку новых синекторов обычно проводят путем включения нового человека в работ) действующей синектической группы. Работать профессиональным синектором может далеко не каждый. Эта деятельность требует высокого психического налряжения, поэтому средний срок работы в синектической группе обычно всего 4  6 лет. Отсутствие методических и учебных разработок по синектике послужило причиной того, что в нашей стране этот метод не нашел широкого практического применения. Основной недостаток метода состоит в том, что зачастую для успешного использования аналогий требуется специальная подготовка, а также сиюминутная склонность человека к фантазии и образному мышлению. ПСИХООЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТВОРЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Правильное понимание сути задачи Академик Н.Н. Семенов говорил: «Явления природы, как правило, комплексны. Они ничего не знают о том, как мы поделили наши знания на науки… только всестороннее рассмотрение явлений с точки зрения физики, химии, механики, а иногда и биологии позволит распознать их сущность и применить на практике». Его слова имеют самое прямое отношение и к изобретательству, потому что поисковая техническая задача почти всегда есть нечто большее, чем пример из практики для приложения каких-то конкретных знаний, скажем механики или электротехники. В каждой задаче есть крупица открытия. «Задача, которую вы решаете, – пишет математик и педагог Пойа, – может быть скромной, но если она бросает вызов вашей любознательности и заставляет вас быть изобретательным и если вы решаете ее собственными силами, то вы сможете испытать ведущее к открытию напряжение ума и насладиться радостью победы». В решении реальных задач большую роль играет первая фаза работы – процесс усвоения задачи, понимание ее сути. Рассмотрим несколько простых примеров, демонстрирующих процесс понимания задачи и нахождения ее решения. Пример 1 Река. Переправа возможна только на лодке. У берега находится единственная лодка, которая вмещает не более двух человек одновременно. К реке подошли четверо человек. Все переправились на противоположный берег. При этом лодка пересекла реку только два раза. Как это возможно? Решение Фразу «К реке подошли четыре человека» большинство решающих задачу первоначально понимают так, что четыре человека подошли к одному берегу, хотя в условии задачи никаких специальных указаний на это нет. В силу сложившейся практики употребления многих слов и выражений мы часто пользуемся не полным объемом смысловых оттенков, заключенных в применяемых нами понятиях, а наиболее часто встречающимися, поэтому у нас вырабатывается стереотип зауженного восприятия смысла многих слов. Ответ К реке на разные берега одновременно подошли по два человека (всего четверо), поэтому все и переправились через реку за два прохода. Пример 2 Четыре яблока нужно разделить между тремя детьми таким образом, чтобы никому не досталось больше, чем другим. Как это сделать? Решение Анализ словосочетания «больше, чем другим» может сразу привести к правильному ответу. Ответ Разделить нужно так, чтобы ни одному из детей не досталось больше двух яблок. В этом случае каждому достанется не больше, чем другим, но вместе взятым! Вот в чем изюминка, срытая при первоначальном прочтении. Пример 3 Два любителя пари спорят. Один говорит: «Спорим, что если ты залезешь под стол, а я буду бить сверху по столу рукой, ты сможешь вытерпеть не более двух ударов, и, не дожидаясь третьего, обязательно вылезешь». Как этому спорщику выиграть, если он в действительности не обладает никакими особенными физическими способностями? Решение Указание в условии задачи на заурядность физических данных спорщика говорит о том, что причина, вынуждающая второго спорщика покинуть свое место под столом, не связана с силой ударов по столу. Если не сила ударов должна заставить вылезти любителя пари из-под стола, то все же нечто такое, что, тем не менее, непосредственно связано с ударами. Так это следует из условия. Что вы скажете насчет интервала времени между ударами? Ответ Достаточно два раза легонько ударить по столу, после чего можно уведомить сидящего под столом, что вы устали, что вам нужно отдохнуть, и что в третий раз вы стукнете как-нибудь потом, ну, может быть завтра. Можно не сомневаться, что в этом случае сидящий под столом не станет дожидаться третьего удара. Пример 4 Два шахматиста заканчивают партию. У одного из них проходная пешка со стопроцентными шансами превращения в любую другую фигуру, но находится пешка на шестой горизонтали. В этой позиции второй шахматист предлагает пари такого содержания: «Спорим, тебе не удастся провести пешку». На что он рассчитывает в этой совершенно безнадежной для него шахматной ситуации? Ответ Он в любую минуту может закончить партию, объявив себя побежденным, но, проиграв партию и шахматы, он, таким образом, выиграет пари, так как партия завершится раньше, чем его соперник проведет пешку. Первое умение, которое необходимо в процессе понимания задачи, самое простое и одновременно самое сложное – умение из множества условий и данных отобрать главные, а остальные отбросить. Держать их в уме, не включая в расчет. Понимание задачи – это вовсе не простое запоминание всех ее условий. Это уяснение (с выделением главного), что неизвестно и в чем состоят ограничения; чего не хватает в данных; в чем они избыточны; в чем, может быть, неверны или противоречивы. Одна научно-исследовательская лаборатория получила от кондитерской фабрики задачу – разработать установку для контроля качества шоколада. Дело в том, что качество шоколада на фабрике определялось дегустаторами. Этот старинный способ, вполне устраивающий фабрику по точности и надежности, не мог быть использован в дальнейшем при внедрении нового комплекса машин с автоматизированной системой управления. Имея достаточно большой опыт решения такого рода задач, сотрудники лаборатории действовали так. От фабрики затребовали целый ряд проб шоколада различного качества, и каждая проба была подвергнута многосторонним испытаниям: исследовались ее физические, физико-химические и химические характеристики. Оказалось, что качество шоколада однозначно связано с его магнитными свойствами. На основании выявленной зависимости уже не трудно было предложить прибор, измеряющий магнитный параметр и преобразующий его в показатель качества шоколада. К разработке такого прибора и приступила лаборатория. Не правда ли, кажется, все делалось правильно? Ни у кого из сотрудников лаборатории (а в их числе были опытные изобретатели) не вызывал никаких сомнений осуществленный подход к решению задачи (он уже использовался до этого неоднократно). Все были уверены в конечном успехе работы. К разработке прибора был привлечен новый специалист. Несвязанный с сотрудниками лаборатории стереотипом мышления, он решил самостоятельно определить факторы, которые играют решающую роль в поставленной перед лабораторией проблеме. И в процессе понимания задачи задал себе вопрос: «А почему качество шоколада связано с его магнитными характеристиками?» ответ заставил коренным образом пересмотреть планы дальнейших работ по созданию определителя качества шоколада. Оказалось, что шоколад более высокого качества получают, увеличивая длительность размола какао–бобов. При этом в шоколад попадает большее количество ферромагнитных частиц, образующихся в результате износа измельчителей. И во всяком случае, смена элементов измельчителей или материала, из которых они были изготовлены, могла бы сказаться на показаниях намечаемого к разработке прибора в гораздо большей степени, чем изменение истинного качества шоколада. В подтверждение позитивности мышления человека несвязанного общепринятыми границами представлений об объектах преобразования можно привести еще один пример. Один биограф Фарадея высказал мнение, что большими своими достижениями он отчасти обязан тому, что мало знал предшественников и благодаря этому обладал большой независимостью суждения . Конечной целью обучения изобретательству должно быть умение решать реальные поисковые задачи. Поэтому тем, кто хочет повысить свой поисковый потенциал. Нужно пробовать изучаемые приемы и рекомендации на «живых» задачах. Например, знаменитый Эдисон начинал с ловушки для тараканов. В бостонской телеграфной конторе, где будущий изобретатель работал телеграфистом, его рабочее место периодически подвергалось нашествию тараканов. Чтобы избавиться от непрошенных гостей, молодой Эдисон укрепил на стене у щели, из которой выползали тараканы, две пластинки, которые соединил с аккумуляторной батареей, питавшей электрическим током телеграф. Как только таракан замыкал контакты, его било током, и он падал в ведерко с водой. Жизнь выдвигает много задач, и тому, кто еще не научился находить их буквально под своими ногами, предлагаем назидательную историю, рассказанную выдающимся негритянским просветителем Буккером Т.Вашингтоном: «Корабль потерял направление и в течение многих дней блуждал по морю, пока не повстречался с дружеским судном. С мачты потерявшего курс корабля был подан сигнал: «Воды, воды, мы умираем от жажды». Тотчас же с встречного корабля был подан ответный сигнал: «Опустите ведро на том месте, где находитесь». Снова сигнал с терпящего бедствие корабля: «Воды, воды, пришлите нам воды». И снова ответ: «Опустите ведро на том месте, где находитесь». Капитан внял, наконец, совету, приказал опустить ведро. Когда его подняли, оно было наполнено пресной, кристально чистой водой. Оказалось, в этом месте было речное течение из устья Амазонки». Приведем еще один пример, отражающий процесс понимания сути задачи при нахождении ее решения. Лекция 4 Пример 5 Сбор нефти с поверхности моря является очень важной технической, экономической и экологической задачей, поэтому всякое удачное решение ее получает глобальный резонанс. В СССР был изобретен простой и красивый способ: перевернутый круговой конус опускают вертикально вершиной в море и начинают вращать вокруг собственной оси. Нефть смачивает внешнюю поверхность конуса, под действием центробежных сил ползет по наклонной поверхности, поднимаясь к основанию перевернутого конуса, и срывается с края этой поверхности в лоток. Вода не смачивает измазанный нефтью конус, так что сепарация нефти от воды 100%-ная независимо от толщины нефтяной пленки. Способ был защищен авторским свидетельством и запатентован во всех заинтересованных странах. Несколько стран купили лицензии и начали применять способ. Довольный авторский коллектив получил вознаграждение и удовлетворенно потирал руки. И вдруг…Через международный арбитраж советскому Лицензинторгу предъявлен иск за надувательство: финны, изготовившие агрегат по нашей лицензии, заявили, что его производительность в сто раз меньше, чем обещано в материалах лицензии. Лицензиторг переслал материалы по международному иску предприятию – патентовладельцу с угрожающим сопроводительным письмом. Изобретатели проверили еще раз работу своего агрегата – все в порядке, производительность паспортная. Проверили акты испытаний, приложенные финнами к иску – да, у них в 100 раз хуже. Проверили идентичность агрегатов своего и финского – все совпадает… Возникает вопрос. А почему все же агрегат «там» работает хуже, чем здесь? Поиск причины возникновения ситуации Нефть и там и здесь – ближневосточная. Вода и там, и здесь – мокрая, там и здесь – соленая .. Там – 23°С, здесь –8°С. Так вот где собака зарыта! Вязкость нефти на холоде в 10-12 раз больше, чем у нас, а значит, и скорость ее продвижения по поверхности конуса меньше. Стало ясно, почему он там не работает. Итак, выявлена техническая (а точнее, физическая) причина возникновения исходной ситуации. Задачу можно сформулировать так: нужно уменьшить вязкость холодной нефти в 10–12 раз. Поиск направления решения задачи Греть море? Добавить разжижающие добавки в нефть еще до ее разлива? Разжижить уже разлитую нефть? Сложно, да и недешево. Изменить угол конуса и глубину его погружения? Можно, но малоэффективно, в 100 раз поднять производительность не удастся … Разжижить нефть, как только она пойдет к поверхности конуса? Но как? Решение Само решение уже не представляло труда: надо просто нагреть конус, и тогда нефть, как только выйдет из воды, примет температуру конуса и станет менее вязкой. Поставили внутрь конуса электронагреватель, нагрели до 40°С и получили в Балтийском море даже большую производительность, чем у себя в Одессе. Жаль, не сообразили раньше, а то бы лицензия дороже была, но финны свой иск сняли. Процесс понимания задачи у начинающего изобретателя, как правило, характеризуется отсутствием навыка надолго сосредоточить свое внимание на задаче, неумением поддерживать в себе интерес к ней. Он хочет выдать решение немедленно, порой напоминая известного своим чрезмерным усердием мальчишку, который, когда его посылают за чем-нибудь, выбегает из комнаты быстрее, чем ему успевают сообщить, за чем он послан. В отличие от начинающего опытный новатор умеет, если надо, повозиться с задачей без выдвижения скороспелых идей, не только сохраняя интерес к задаче, но даже как бы разжигая его в себе. Достигается это умением задавать себе вопросы. Восприятие действительности, ее отражение в мозгу человека – процесс вовсе не одномоментный. Представьте зеркало, которое все время поворачивается. Предмет, который оно отражает, остается прежним, но сами отражения все время меняются. Человеческое восприятие похоже на такое зеркало. А «поворачивают» его вопросы. Чтобы устойчиво удерживать внимание на задаче, нужно сделать так, чтобы она постоянно изменялась перед нами. Надо подогревать процесс понимания задачи небольшими дозами ощущения успеха. Если работа продвигается успешно, то у нас есть, чем заниматься – приходится рассматривать новые моменты, наше внимание занято. А если успеха нет, то внимание колеблется, мысли отвлекаются, появляется опасность совсем упустить задачу из виду. Чтобы избежать этого, нужно поставить новый вопрос, связанный с задачей. Новый вопрос раскрывает неиспробованные ранее возможности связать задачу с имеющимися у нас знаниями, он видоизменяет задачу, выявляет новые ее стороны. Еще одно важное качество, которым должен обладать изобретатель, это умение правильно выбрать задачу в соответствии со своими возможностями (знаниями). Решая то, что ему доступно, он приближается к решению пока еще недоступного. Так, например, Луи Пастер, химик по образованию и величайший гений в области медицины, обладал немаловажной особенностью, которая даже у гениальных людей редко присутствует в такой высокой степени. Это умение выбрать ту задачу, которая в настоящий момент решается. Очень значительная работа Пастера была посвящена борьбе с вредителями винограда, которые во Франции приносили огромные убытки. Но была не одна, а две болезни, поражавшие виноград. Он разрешил задачу с одной из них, потому что именно она решалась в тот момент развития науки, другая же была еще малодоступной. Таким образом, правильный выбор задачи, понимание ее сути во многом предопределяют успешность нахождения эффективного решения. Психологические барьеры на пути новых решений На пути решения изобретательских задач и их внедрения в практику разработчик наталкивается на различные психологические препятствия, которые во многом сложились в нашем сознании благодаря стереотипности мышления. Одним из самых грозных препятствий является психологическая инерция. Для раскрытия ее сути проведем небольшой тест. Попробуйте пробежать глазами следующие вопросы, на секунду задержаться и ответить на них. ЧЕМУ РАВНА ЕДИНИЦА В КВАДРАТЕ? ЧЕМУ РАВНО ДВА В КВАДРАТЕ? ЧЕМУ РАВНО ЧЕТЫРЕ В КВАДРАТЕ? ЧЕМУ РАВЕН УГОЛ В КВАДРАТЕ? Сколько секунд ушло на поиск ответа, на четвертый вопрос? Если две–три, то у вас прекрасная переключаемость, если больше – то, похоже, ваши знания толкают вас идти по проторенной дорожке, что для изобретателя не очень хорошо. Проведенное маленькое тестирование продемонстрировало явление, получившее в изобретательстве название: психологическая инерция. Психологическая инерция – это предрасположенность к какому-либо конкретному методу и образу мышления при решении задачи, игнорирование всех возможностей, кроме единственной, встретившейся в самом начале. Это определение довольно четко отражает сущность психологической инерции, хотя и не охватывает всего ее многообразия. Любой специалист, анализируя попавшую к нему на экспертизу новую идею, пытается оценить ее прежде всего с позиций имеющейся у него системы знаний. И если новое не укладывается в эту систему (а на то оно и новое!), то делается попытка все-таки втиснуть его в существующую систему знаний, т. е. доказать отсутствие новизны, либо отбросить его. Рассмотрим наиболее известные негативные установки, характеризующие психологические барьеры . 1. Отрицание нового: «этого не может быть». Такая установка может иметь две разновидности. 1.1. – отрицание нового без приведения каких-либо доказательств или обоснований: «этого не может быть потому, что этого не может быть никогда». Такова, например, позиция многих современных ученых по отношению к аномальным или парапсихологическим явлениям, но в не меньшей мере она проявляется и в технике. В одной из своих книг Г. С. Альтшуллер рассказывает, как в семидесятых годах к нему обратился представитель организации, проектирующей лини для производства листового стекла. Нужно было улучшить конструкцию конвейера, по которому катились листы горячего стекла. Ролики конвейера создавали на стекле неровности, его приходилось дополнительно полировать. Пользуясь открытыми им законами развития технических систем, автор сразу предложил использовать в качестве роликов конвейера бесконечно малые частицы — молекул расплава олова. Однако эта «дикая» идея была отвергнута проектно организацией без каких-либо обоснований. Через семь лет эта же самая организация обратилась к Г. С. Альтшуллеру с просьбой помочь обойти патент английской фирмы «Пилингтон Бразерс Лимитед, которая разработала и запатентовала во многих странах мира «оловянный» способ производства стекла. Известен также и другой пример, когда к Наполеону однажды пришел молодой американский изобретатель Фултон и предложил заменить французский парусный флот кораблями на паровых двигателях. Они могли бы пересекать Ла-Манш при любой погоде и осуществлять десантные операции в самые неожиданные для противника моменты. Корабли без парусов? Сама эта идея показалась великому полководцу настолько невероятной, что он высмеял изобретателя. По мнению британских историков, Англия была спасена от вторжения во многом потому, что Наполеон не сумел должным образом оценить изобретение Фултона. Как видно из этих примеров, неприятие идеи в нужный момент времени может привести к огромным экономическим и даже политическим убыткам. Особенно велики негативные последствия этой установки бывают в случаях, когда ученый или изобретатель годами или десятилетиями бился за внедрение своего детища и наконец получил признание и поддержку. За те годы, что он потратил на борьбу за внедрение, другие исследователи могли найти еще более эффективные способы решений этой же проблемы. 1.2. – отрицание нового с приведения доказательств или обоснований: «этого не может быть, потому что ...» и далее следует убедительное доказательство отсутствия новизны, ошибочности, невозможности реализации или бесполезности рассматриваемой идеи, часто со ссылкой на какую-нибудь естественнонаучную теорию. Примеров этому множество и в прошлом, и в наши дни. Например, вот как известный русский военный мыслитель, передовой человек своего времени генерал М. И. Драгомиров отзывался о новом изобретении – пулемете «Если бы одного и того же человека нужно было убивать по нескольку раз, то это было бы чудесное оружие, так как при 600 выстрелах в минуту их на секунду приходится 10 пуль. На беду поклонников столь быстрого выпускания пуль человека довольно подстрелить один раз и расстреливать его затем вдогонку, пока он будет падать, надобности, сколько мне известно, нет. Правда, есть рассеивающие пули приспособления, но, опять-таки на беду, не народились еще такие музыканты, которые были бы в состоянии переменить направление ствола 10 раз в секунду. Да если бы и народились, то они могли бы только пускать пули наудачу. Правда, в толпу годится, но какой дурак теперь подставит толпу? «А разгорячение ствола?» — «Да, но охлаждение — возражали ему» «Оно, конечно, охлаждение, но, на беду, колодца с собой возить нельзя: а да бывает, что и сам рад бы напиться, да воды нет». Как видим, М.И. Драгомиров довольно убедительно обосновал исходную установку «этого не может быть». 2. «Этот объект имеет ограниченное применение». Многие даже всемирно известные изобретатели попадали под ее влияние. Физик Герц, открывший радиоволны, никак не мог согласиться, что его открытие найдет применение в технике связи. «И не спорьте» — отмахивался Герц — «Я сам открыл эти волны. Mне и лучше знать». Эта установка сменилась только тогда, когда А.С. Попов построил первый радиопередатчик. Знаменитый Т. Эдисон, много работавший над совершенствованием телефона, категорически отрицал возможность когда-либо говорить по этому аппарату через океан. Однако еще при жизни Эдисона эта идея была реализована. 3. «Так считают авторитеты». Ссылки на мнение авторитетов редко высказываются вслух, но их мнение часто оказывает решающее влияние на бессознательном уровне. Известен такой исторический пример. Великий естествоиспытатель древности Аристотель написал в одном из своих сочинений, что у мухи восемь ног. Этому свято верили почти тысячелетие, пока кто-то не удосужился пересчитать ноги этого насекомого. И оказалось шесть! Так авторитет ученого оказывал влияние на формирование конкретной точки зрения. Но оказывать влияние и формировать установки может не только авторитет одного человека, но и коллективное мнение. 4. «Так считают все». Ярким примером проявления этой установки может служить история с родильной горячкой. В первой половине XIX в. в Европе свирепствовала родильная горячка, от которой в акушерских клиниках погибало до трети рожениц. Молодой венгерский врач И. Земмельвейс после долгих noисков обнаружил, от чего они погибают: после паталогоанатомических вскрытий врачи не отмывают руки и переносят трупные частицы к здоровым женщинам. В своей клинике Земмельвейс заставил врачей дезинфицировать руки не только после, но и до операции! смертность прекратилась. Казалось бы, что тут нужно доказывать! Но целых тринадцать лет Земмельвейс доказывал всей Европе, что причина родильной горячки кроется не в организме беременных женщин, а в небрежности врачей, и что есть простое и верное средство предотвратить тысячи смертей. Но врачи отказывались его слушать. Он написал книгу — ее не стали читать. Он выступал с открытыми письмами, адресуя их упорствующим профессорам и обвиняя их в гибели своих пациенток, но все было напрасно. Предлагаемое Земмельвейсом средство было просто и эффективно, но расходилось с общепринятой точкой зрения на причины родильной горячки, и поэтому его автор умер в психиатрической клинике, пытаясь доказать свою правоту. 5. «Принцип работы объекта всегда был такой». Примеры действия рассматриваемой установки можно найти и в наши дни. Как древний столяр строгал доски? Ход вперед — снимается стружка, затем рубанок отводится назад — той ход, затем опять рабочий ход и т. д. Человеку трудно работать в обе стороны, а машине? Оказывается, до последнего времени в самых современных продольно-строгальных и шлифовальных станках был заложен тот же принцип: один ход рабочий, один той. А нельзя ли оба хода сделать рабочими? Конечно, можно, усматриваемая установка сделала свое дело, и современные станки, снабженные манипуляторами и микропроцессорами, до последнего времени использовали старый принцип действия. Первый паровоз отталкивался от земли торчащими сзади ногами. Первый электродвигатель был полной копией парового двигателя, только поршень тянули по очереди два электромагнита, переключающиеся золотником. 6. «Форма объекта всегда была такой». В истории техники можно найти множество примеров действия этой установки. Первые станки имели изогнутые фигурные ножки, как у старой мебели. Первый автомобиль имел спереди искусственную лошадиную голову — якобы чтобы не пугать встречных лошадей. Современная швейная машинка с лазером для сваривания синтетических материалов имеет форму старой швейной машинки и т.д. Лекция 5 7. «Я знаю, каким должно быть решение» или «Я знаю, где нужно искать решение». В начале XX века ученые-микробиологи ставили тысячи опытов, что бы найти пути победы над болезнетворными бактериями. Но проведению опытов часто мешала плесень. Там, где она появлялась, микробы сразу гибли. Микробиологи отчаянно боролись с плесенью, берегли от нее лабораторную посуду. И только через 20 лет после обнаружения этого явления английский исследователь А. Флемиш пришел к выводу, что плесень содержит какое-то вещество, уничтожающее микробов, и которое можно использовать для лечения болезней. Так был открыт пенициллин. Его изобретение опоздало на 20 лет потому, что каждый из исследователей твердо «знал», где нужно искать лекарство против микробов. А за это время от разных инфекционных болезней умерло свыше 20 млн. человек, которых можно было бы спасти. В данном примере явно просматривается установка, не позволяющая изобретателю или исследователю отойти хоть на шаг в сторону от заранее выбранного направления работ. 8. «Я решаю только свою задачу». Примеров действия этой установки, когда исследователи пытаются получить только нужный им результат и отбрасывают все побочные полученные данные, тоже можно представить множество. Вот один из них. В 50-х годах советские ученые-металлурги пробовали использовать для плавления металла нагрев высокочастотным электромагнитным полем. Однако ничего не получалось, металл нагревался только у поверхности и упорно не хотел нагреваться внутри. Несколько лет опытов не принесли успеха, и эксперименты были прекращены. И только через десяток лет уже другие ученые сумели использовать это свойство высокочастотного поля для поверхностного нагрева и закалки изделий. Установка на поиск решения только своей задачи задержала важное изобретение ­на много лет. 9. «Эта задача для специалиста моего профиля». Эта установка заставляет специалиста искать решения возникающих задач только в рамках своей профессии или отрасли техники. В наш век узкой специализации каждый специалист, как правило, работает и творит только и рамках своей отрасли. Специалист по железнодорожной автоматике не знает, как работает автоматика в лифтах, конструктор самолетов очень далек от проблем конструирования комбайнов и т. д. Каждый предпочитает читать литературу по своей специальности, общаться с коллегами и решать задачи только в рамках своей специализации. Во многих случаях людям не приходит в голову поискать, как решаются аналогичные задачи в других областях техники, в животном и растительном мире, в микромире и т. д. Действие установки узкой специализации очень часто проявляется в конструкторской и иной технической деятельности. Итак, сформулированы основные негативные установки, которые мешают поиску и внедрению технических идей. Помня о них и используя некоторые рекомендации можно избавить новаторов от действия психологической инерции. Преодоление негативных установок и правила рационального мышления Изобретательская мысль накопила ряд приемов и методических средств, позволяющих преодолевать психологическую инерцию и негативные барьеры в ходе решения задач. Наиболее простые и эффективные можно рекомендовать для практического применения : 1. Отказ от терминов. Термины навязывают старое представление о технологии работы объекта (например, ледокол колет лед, хотя можно продвигаться сквозь лед, не раскалывая его), скрывают особенности веществ и сужают представления об их возможных состояниях (термин «краска» тянет к традиционному представлению о жидкой или твердой краске, хотя она может быть и газообразной). При формулировке задачи необходимо заменять термины простыми, нетехнологическими и даже «детскими» словами, всячески избегая специальной терминологии. 2. Переформулировка задачи для другой области техники. В основе этой рекомендации лежит известная предпосылка: творческая деятельность человека продиктована в новой и неизвестной для него области. Особенно эффективен этот прием при постановке задачи перед группой узких специалистов. Он широко используется при проведении мозгового штурма. 3. Использование оператора РВС. Оператор РВС состоит из шести мысленных экспериментов, при которых последовательно увеличивают и уменьшают размеры объекта (Р), временя протекания процесса (В) и стоимость процесса (С). Оператор РВС позволяет взглянуть на задачу с неожиданной стороны, увидеть скрытые резервы и новые направления применения. Последовательность действий при использовании оператора РВС следующая: а) – мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до нуля (Р→0). Как теперь решается задача? б) – мысленно меняем размеры объекта от заданной величины до бесконечности (Р→∞). Как теперь решается задача? в) – мысленно меняем время протекания процесса (или скорость движения объекта) от заданной величины до нуля (В→0). Как теперь решается задача? г) – мысленно меняем время протекания процесса от заданной величины до бесконечности (В→∞). Как теперь решается задача? д) – мысленно меняем стоимость (допустимые затраты) объекта или процесса от заданной величины до нуля (С→0). Как теперь решается задача? е) – мысленно меняем стоимость объекта или процесса от заданной величины до бесконечности (С→∞). Как теперь решается задача? Пример [16] При строительстве газопроводов возникает потребность в сооружении на трассе компрессорных установок и емкостей для газа. Зачастую они возводятся вдали от крупных промышленных центров. Емкость для газа – это сварной цилиндр диаметром 50 метров и высотой 20 метров. Изготовление крыши для этой емкости вызывает массу затруднений. Из-за нее затягиваются сроки строительства, так как большее количество времени приходится тратить на возведение специальных лесов, а потом их демонтировать. Трудно обеспечить и качество работ, так как монтажникам приходится работать в неудобных положениях. Лучше было бы сварить крышу на земле, а затем поднять ее наверх и приварить к стенкам цилиндра. Однако как это сделать, если нет мощного подъемного оборудования? Вес готовой крыши –150т. Завозить специальное подъемное оборудование только для подъема крыши (особенно в условиях бездорожья) не выгодно. Как быть? Мысленные эксперименты начнем с оператором РВС с уменьшением размеров крыши: Как бы мы поднимали крышу, имей она диаметр 5 м? (Вероятно вес ее был бы доступен обычному подъемному крану). А если уменьшить мысленно размеры еще в 10 раз? (Крышу диаметром 0,5м можно было бы доставить наверх даже вручную) Если задача при использовании оператора РВС в одном из направлений изменения параметра резко упрощается, то мысленные эксперименты в эту сторону прекращаются. Попробуем двигаться в другом направлении. Если увеличить размеры в 10 раз, вес увеличиться в квадрате, т.е. в 100 раз. Как поднять крышу диаметром 500м и весом 15 тыс. т? Можно сделать гору песка, на ней смонтировать крышу. Затем приваривать к ней стенки, а песок удалять постепенно, например, вымыванием. А если мысленно увеличить размеры крыши еще в десять раз? Как поднять крышу диаметром 5 км? Вообразить себе эту ситуацию не так-то просто. Но попробуем. Во-первых, сразу станет ясно, что такую крышу нельзя будет поднимать, прилагая силу в отдельных точках. Вероятно, нужно будет снизу вверх создавать давление на всю площадь крыши. (Сварим крышу внутри цилиндра, снабдим ее «плавучестью» и наполним цилиндрическую оболочку водой. Крыша сама всплывет на предназначенное ей место. Однако при строительстве газохранилища, например, в пустыне воду взять неоткуда. Найденный принцип решения не универсален. Поэтому продолжим мысленные эксперименты по оператору РВС. Вернемся к исходным размерам крыши – 5м. Будем менять время протекания процесса – в нашем случае время подъема крыши. С помощью кранового оборудования можно эту работу выполнить примерно за час. А если нужно сделать за 5 минут? Ничего в голову хорошего не приходит. Как поднять крышу за 5 сек, за 0,5 сек? (Здесь может помочь лишь взрыв, выстрелить крышу, задержав ее на нужном месте с помощью специальных фиксаторов. Как правда, при этом быть с техникой безопасности? Попробуем мысленно увеличивать время протекания процесса В→∞. Если бы нам дали для подъема крыши целый год, как бы мы распорядились бы этим временем? (Процессы разбухания пористых материалов при их смачивании, посадить под крышей бамбук и вырастить его до необходимой высоты и т.п.) Обратимся к третьему параметру РВС – стоимости процесса подъема крыши. Допустим , что стоимость подъема крыши составила 1000 рублей? 100 –? 10 –? И когда высказанные ранее идеи начинают комбинироваться с возможностями имеющегося на строительстве оборудования, появляется такое, например, предложение. Использовать компрессоры (вместо взрыва) для создания необходимого давления воздуха под крышей, обеспечив ее сопряжение с цилиндрической оболочкой как поршня с цилиндром в двигателе внутреннего сгорания, применив уплотнение по периметру из эластичного материала. Идея этого решения близка к той, которая была применена на практике. В свое время это позволило существенно снизить сроки строительства и повысить качество монтажа. К наиболее общим рекомендациям по борьбе с ПИ можно отнести необходимость использования специальных фондов, физических, химических, геометрических и т. д. эффектов. Можно также рекомендовать ряд упражнений по развитию воображения, гибкости и переключаемости мышления: 1. Развивать умение видеть скрытые свойства объекта. Например, какими скрытыми и явными свойствами обладает обычная спичка? Явные – создание пламени, температуры, наличие геометрических размеров. К скрытым можно отнести плавучесть, ядовитость, изменение цвета и веса при сгорании. Таким же образом необходимо искать скрытые свойства у обычных предметов. 2. Находить новые применения новым объектам. Ту же спичку кроме зажигания сигареты или огня можно использовать в качестве строительного материала, для ковыряния в ухе и в зубах, как счетные палочки и т.д. 3. Пробовать писать фантастические рассказы, сказки. 4. Придумывать фантастические явления природы. Представить себе жизнь на планете с неожиданными условиями (сила тяжести направлена в бок или вверх, планета газообразная или жидкая и т.д.). 5. Развивать ассоциативное мышление. Для этого можно рекомендовать упражнение по составлению как можно более длинной цепочки ассоциативных связей между двумя внешне совершенно не связанными выражениями. Например, как установить связь между такими выражениями: «Когда звонит телефон…. сходит снежная лавина». Вот пример одной из таких цепочек: когда звонит телефон, вы вздрагиваете – вы вздрагиваете, потому что в отпуске от телефона можно ожидать чего угодно – и действительно, вас срочно вызывают на работу – там вы узнаете, что разработанный вами узел не работает, – вас срочно посылают в командировку к заказчику – вы быстро собираетесь и вылетаете к заказчику на Памир – там оказывается, что заказчик все напутал и неправильно включил узел, – вы быстро устраняете недоразумение – но командировка длинная, а делать вам нечего – вы просите отвезти вас в горы – там вы взбираетесь на ближайшую горку – вид и воздух прекрасный, вы громко кричите от восторга – неожиданно сходит горная лавина. Мы придумали цепочку в 13 шагов. Свободно владеющим этим приемом может считать себя тот, кто быстро и убедительно сможет доказать, что белое – это черное, и наоборот. Изучать новый предмет мы начинаем обычно с простых положений. Потом переходим к сложным, более сложным, еще более сложным и, наконец, приступаем к… простым. Заново открываем скрытую глубину в тех положениях, с которых начинали . Лекция 6 Правила рационального мышления Декарта, изложенные им примерно 350 лет назад, относятся как раз к числу таких простых положений. Методологию поиска новых решений Декарт выразил в четырех правилах. Первое – никогда не принимать за истинное ничего, что я не познал бы таковым с очевидностью, иначе говоря, тщательно избегать опрометчивости и включать в свои суждения только то, что ясно и отчетливо, что не дает никакого повода подвергать их сомнению. Традиционное конструирование идет от рассмотрения возможностей изменения известного изделия и приспособления его для новых требований и нужд. Функциональный подход, развивая первое правило Декарта, предполагает не принимать за конечную истину, имеющуюся конструкцию, а начинать поиск с того, что является более очевидным, – с функции изделия. Второе – делить каждое из исследуемых затруднений на столько частей, сколько это возможно и нужно для лучшего их преодоления. Следуя второму правилу, разработчики современных методов поиска дробят процесс решения поисковых задач, воспринимавшийся ранее как единый творческий акт. На все более мелкие и простые процедуры и операции. Разрабатываются, говоря словами Декарта, лестницы, позволяющие надежно преодолевать самые высокие препятствия. Третье – придерживаться определенного порядка мышления, начиная с предметов наиболее простых и наиболее легко познаваемых; восходить постепенно к познанию наиболее сложного, предполагая порядок даже и там, где объекты мышления вовсе не даны в их естественной связи. В современных методах поиска и эта рекомендация развивается и конкретизируется. Например, в учебном пособии А.И. Половинкина «Методы инженерного поиска» специальная глава посвящена основным (инвариантным) понятиям техники, рассмотрены различные виды описаний технических объектов и порядок перехода в процессе поиска от более простых описаний к более сложным и детализированным. Четвертое – составлять всегда перечни столь полные и обзоры столь общие, чтобы была уверенность в отсутствии упущений. В XVII веке еще можно было при проведении поиска в обозримые сроки составлять перечни и обзоры достаточно полные для того, чтобы «была уверенность в отсутствии упущений». В наше время традиционные формы информационного обеспечения уже не позволяют выполнять четвертое правило Декарта. Но без его выполнения невозможен и рациональный поиск. Поэтому мы являемся свидетелями все более интенсивного развития специальных видов информационного обеспечения поисковых работ. Банки физических эффектов и явлений, словари технических функций списки эвристических приемов помогают в наше время следовать и четвертому правилу. Прежде всего, эти правила хорошо согласуются с основными закономерностями мышления. Уже после Декарта психологи экспериментально обнаружили такую закономерность нашей кратковременной памяти – в ней может одновременно хранится не более семи понятий, точнее 7 ± 2 для большинства людей, 7 ± 4, если говорить практически обо всем человечестве. «Наша память, – говорят психологи, – подобна кошельку, в котором умещается лишь семь монет». Не зная об этой закономерности, многие работники умственного труда учитывают ее в своей работе. Анализ литературных творений выдающихся мастеров прозы показал, что в каждой главе их произведений действуют, как правило, не более семи основных героев. Сравнивая кратковременную память с кошельком, психологи указывают еще на одну «параллель»: понятия, хранящиеся в памяти, так же, как и монеты, могут быть разного достоинства. Инженер, строящий плотину, не может ограничивать свои знания изучением только рельефа, геологического строения местности и прочности строительных материалов. Он неминуемо должен считаться и с защитной ролью лесной растительности, предупреждающей снежные заносы, и с ливнями, вызывающими рост оврагов, и со способностью еле заметных ручейков превращаться в обширные болота, и с другими особенностями местного климата и природы. Рационализация даже простейшей детали требует размышлений не только о ее конфигурации, но и о способе изготовления, об условиях хранения, транспортировки, эксплуатации, ремонте. Для решения любой поисковой задачи необходимо перерабатывать целые горы разнородной и разрозненной информации, превращать ее в цепь хорошо увязанных между собой элементов и суждений. Причем величина каждого звена цепи должна быть согласована с возможностями памяти. А это значит, что нам нужно уметь расчленять проблему на части, начинать с простейшего и… далее следовать всем остальным правилам Декарта. Современные методы поиска новых технических идей и решений опираются, естественно, не только на правила Декарта. Но и сегодня начинающим изобретателям освоение правил Декарта может помочь при проведении первых поисковых работ и будет способствовать более глубокому пониманию современных методов поиска. ОСНОВОПОЛОГАЮЩИЕ РЕСУРСЫ ТЕОРИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ Создание и использование теории решения изобретательских задач Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) – действенная практическая методика, которая управляет процессом мышления, предохраняя от ошибок и заставляя совершать необычные (талантливые) мыслительные операции, т.е. ТРИЗ это технология мышления. ТРИЗ базируется на объективных законах развития технических систем. Основателем ТРИЗ является Генрих Саулович Альтшуллер, который начал работу над созданием научной технологии творчества в 1946 году. При создании ТРИЗ был использован обширный изобретательский фонд по техническим решениям в Советском Союзе. В 1956 году основные положения ТРИЗ были опубликованы в журнале «Вопросы психологии». Суть ТРИЗ в том, что она принципиально меняет технологию производства новых технических идей. Вместо перебора вариантов ТРИЗ предлагает мыслительные действия, опирающиеся на знание законов развития технических систем. В основе ТРИЗ лежат три принципа. Принцип объективности законов развития систем – строение, функционирование и смена поколений систем подчиняются объективным законам. Отсюда: сильные решения – это решения, соответствующие объективным законам, закономерностям, явлениям, эффектам. Принцип противоречия – под воздействием внешних и внутренних факторов возникают, обостряются и разрешаются противоречия. Проблема трудна потому, что существует система противоречий – скрытых или явных. Системы эволюционируют, преодолевая противоречия на основе объективных законов, закономерностей, явлений и эффектов. Отсюда: сильные решения – это решения, преодолевающие противоречия. Принцип конкретности – каждый класс систем, как и отдельные представители внутри этого класса, имеет особенности, облегчающие или затрудняющие изменение конкретной системы. Эти особенности определяются ресурсами: внутренними – теми, на которых строится система, и внешними – той средой и ситуацией, в которых находится система. ТРИЗ позволяет перейти от неясной и расплывчатой проблемы к конкретным задачам и противоречиям, к решению этих задач с помощью специальных приемов и принципов и получить сразу несколько идей, из которых осознанно выбрать наилучшие. Теория решения изобретательских задач – это успешно применяемая, дающая высокие результаты технология мышления. Поэтому данная технология очень быстро была взята на вооружение новаторами и уже в 1989 году была образована международная Ассоциация ТРИЗ. Тогда же на рынке впервые появился программный продукт "Изобретающая Машина", который базируется на некоторых ТРИЗ-технологиях и помогает инженерам решать технические проблемы. За два года в СССР было продано более 1000 копий "Изобретающих Машин". В настоящее время компании, специализирующиеся на применении и развитии ТРИЗ работают во многих странах Европы и Азии. Курс ТРИЗ читается в ряде университетов Америки, Канады, Франции, Англии, Германии, Швейцарии, Израиля, Японии, России. Создана Европейская Ассоциации ТРИЗ. Имеются региональные Ассоциации ТРИЗ во Франции, Англии, Голландии, Израиле, в станах бывшего СССР и других странах.  Методы ТРИЗ были успешно применены на производственных и сервисных предприятиях, а также в консалтинговых компаниях США, Европы, Японии, Кореи и других стран. ТРИЗ получила мировое признание как метод инновационного технического и бизнес–мышления. Используя ТРИЗ, компании по всему миру экономят значительные ресурсы, снижают издержки, усовершенствуют свои продукты и изобретают новые. Следуя алгоритмам ТРИЗ, можно находить весьма прогрессивные решения, над которыми конкуренты могут безрезультатно биться годами. Последние примеры из практики ведущих мировых компаний – таких как Ford, Sumsung, Hewlett Packard, Siemens, IBM, LG – подтверждают работоспособность методов ТРИЗ. ТРИЗ — научная технология творчества, направленная на сознательное управление подсознательными процессами. И как всякая наука, живущая на границе познания, она сочетает в себе строго научные подходы и определенное искусство. И то, и другое требует усилий и времени на их освоение. Поэтому эффективное использование ТРИЗ-технологий возможно только после серьезной и длительной подготовки. Законы развития технических систем Законы развития технических систем представляют собой фундамент, на котором формируется ТРИЗ. На основании этих законов строятся все остальные части ТРИЗ, кроме того, законы используются для прогнозирования развития технических систем и развития сильного мышления. Изучая (эволюцию) технических систем во времени Генрих Альтшуллер открыл законы развития технических систем, знание которых помогает инженерам предсказывать пути возможных дальнейших улучшений продуктов: 1. Закон увеличения степени идеальности системы. 2. Закон S-образного развития технических систем. 3. Закон динамизации. 4. Закон полноты частей системы. 5. Закон сквозного прохода энергии. 6. Закон опережающего развития рабочего органа. 7. Закон перехода «моно–би–поли». 8. Закон перехода с макро- на микроуровень. Закон увеличения степени идеальности системы. Техническая система в своём развитии приближается к идеальности. Идеальная ТС это система, масса, габариты и энергоемкость которой стремятся к нулю, а ее способность выполнять работу при этом не уменьшается. Достигнув идеала, система должна исчезнуть, а её функция продолжать выполняться. Закон увеличения идеальности наиболее эффективно применяется к тому элементу, который непосредственно расположен в зоне возникновения конфликта или сам порождает нежелательные явления. При этом повышение степени идеальности, как правило, осуществляется применением незадействованных ранее ресурсов (веществ, полей), имеющихся в зоне возникновения задачи. Чем дальше от зоны возникновения конфликта будут взяты ресурсы, тем в меньшей степени удастся продвинуться к идеалу. В стремле­нии к «идеалу» ТС должны ничего не весить, не занимать объема, не потреблять энергии и т. д., и при этом выполнять то, для чего они предназначены. «Идеальный» грузовик  самодвижущийся, ничего не весящий кузов. Чем грузовик больше, тем большую часть общей массы составляет перевозимый груз  отсюда стремление конструк­торов создавать большегрузные автопоезда. Транспортное средство, очень близкое к идеальному, существует на самом деле  это обычный плот. На время перемещения груза, т. е. бревен, он, как транспортное средство — есть, а затем, прибыв на место, исчезает, и остается один груз — бревна. Закон повышения степени идеальности технических систем по­зволил сформулировать понятие об идеальном решении, идеальном конечном результате (ИКР) решения. Не случайно формулирование ИКР  один из важнейших инструментов ТРИЗ в целом и АРИЗ в частности. Ориентация на идеальность позволяет резко улучшить работу инженера (конструктора, проектировщика), выбрать среди множества направлений решение наиболее перспективное, так как хотя оно и недостижимо, но в непосредственной близости от него лежит область сильных изобретательских решений. Закон S-образного развития технических систем. В процессе развития любая техническая система проходит несколько этапов, обычно три или четыре (см. рис.). N IV III N – параметры системы Т - время I – зарождение ТС II II – активное развитие III – замедление развития I IV – постоянство параметров T Рис. Этапы жизни технических систем Первый этап характеризует зарождение технической системы. На этом этапе создается макетный или опытный образец, в котором реализован новый принцип действия. В этот момент ТС имеет больше недостатков, чем преимуществ и ее развитие осуществляется только за счет энтузиазма авторов новшества. На втором этапе происходит интенсивное развитие ТС, ее массовое производство. Этот период характеризуется увеличением коллектива создателей за счет привлечения большого числа специалистов, участвующих в технологическом процессе выпуска ТС. После перехода на третий этап происходит замедление подъема показателей ТС, которая исчерпала свои потенциальные возможности. Возросший коллектив участников является энергичным защитником данной системы, тормозя и препятствуя тем самым созданию новой более эффективной ТС. Четвертый этап отражает постоянство или даже спад показателей системы. Это говорит о том, что ТС достигла своего предельного уровня и дальше развиваться не может. Как правило, в это время происходит зарождение новой более совершенной по своим показателям ТС, основанной на другом физическом принципе. В качестве примера рассмотрим паровоз. Вначале был достаточно долгий экспериментальный этап с единичными несовершенными экземплярами, внедрение которых вдобавок сопровождалось сопротивлением общества. Затем последовало бурное развитие термодинамики, совершенствование паровых машин, железных дорог, сервиса – и паровоз получает публичное признание и инвестиции в дальнейшее развитие. Затем, несмотря на активное финансирование, произошёл выход на природные ограничения: предельный тепловой КПД, конфликт с окружающей средой, неспособность увеличивать мощность без увеличения массы – и, как следствие, в области начался технологический застой. И, наконец, произошло вытеснение паровозов более экономичными и мощными тепловозами, и электровозами. Паровой двигатель достиг своего идеала – и исчез. Его функции взяли на себя ДВС и электромоторы – тоже вначале несовершенные, затем бурно развивающиеся и, наконец, упирающиеся в развитии в свои природные пределы. Затем появится другая новая система – и так бесконечно. Лекция 7 Закон динамизации. Данный закон показывает, что развитие ТС идет в направлении повышения динамичности и управляемости, как отдельных частей, так и всей системы в целом. Динамизация характеризует повышение подвижности ТС и входящих в нее подсистем. Примером может служить убирающееся шасси на самолете, самолеты с изменяющейся геометрией крыла, с откидывающимся носом и т.д. Закон полноты частей системы. Необходимым условием жизнедеятельности любой ТС является минимальная работоспособность основных ее частей. Каждая техническая система должна включать четыре основные части: двигатель, трансмиссию, рабочий орган и орган управления. При этом каждая из упомянутых частей ТС должна быть работоспособной в условиях, в которых работает вся ТС. Так, например, в ТС «экскаватор» имеется двигатель, от которого посредством трансмиссии (коробка передач, насос, гидромоторы, гидроцилиндры и т.д.) передается энергия к рабочему органу (стрела, рукоять, ковш). Органом управления является система рычагов в кабине машиниста, с помощью которой производится процесс копания, транспортирования и выгрузки грунта. Закон сквозного прохода энергии. Закон объясняет. Что любая ТС для выполнения своих функций должна обеспечить сквозной проход энергии ко всем частям системы. Данный закон вместе с предыдущим законом определяет условия жизнеспособности любой ТС. Рассмотрим пример решения задачи с использованием этого закона. По конвейеру движутся кнопки – одни острые другие тупые. Как их рассортировать? Ясно, что энергия должна проходить сквозь основание кнопки и стерженек, а затем поступать на измерительный прибор. При этом между острием стерженька и входом измерительного прибора желательно иметь свободное пространство «воздушный промежуток», чтобы не затруднять движения кнопок. Полученная цепь: «кнопка – острие стерженька – воздух – вход прибора». Данная цепь может быть легко реализована, если энергия электрическая. Следовательно, надо использовать процесс с потоком электрической энергии. Ответ. Необходимо использовать коронный разряд, сила тока в котором прямо зависит (при прочих равных условиях) от радиуса кривизны (т.е. от степени заостренности) электрода. Закон опережающего развития рабочего органа. В технической системе основной элемент — рабочий орган. И чтобы его функция была выполнена нормально, его способности по усвоению и пропусканию энергии должны быть не меньше, чем двигатель и трансмиссия. Иначе он или сломается, или станет неэффективным, переводя значительную часть энергии в бесполезное тепло. Поэтому желательно, чтобы рабочий орган опережал в своём развитии остальные части системы, то есть обладал большей степенью динамизации по веществу, энергии или организации. Часто изобретатели совершают ошибку, упорно развивая трансмиссию, управление, но не рабочий орган. Такая техника, как правило, не даёт значительного прироста экономического эффекта и существенного повышения КПД. Например, производительность токарного станка и его техническая характеристика оставались почти неизменными на протяжении многих лет, хотя интенсивно развивались привод, трансмиссия и средства управления, потому что сам резец как рабочий орган оставался прежним, то есть неподвижной моносистемой на макроуровне. С появлением вращающихся чашечных резцов производительность станка резко поднялась. Ещё больше она возросла, когда была задействована микроструктура вещества резца: под действием электрического тока режущая кромка резца стала колебаться до нескольких раз в секунду. Наконец, благодаря газовым и лазерным резцам, полностью изменившим облик станка, достигнута невиданная ранее скорость обработки металла. Закон перехода «моно–би–поли». Первый шаг – переход к бисистемам. Это повышает надежность системы. Кроме того, в бисистеме появляется новое качество, которое не было присуще моносистеме. Переход к полисистемам знаменует собой эволюционный этап развития, при котором приобретение новых качеств происходит только за счет количественных показателей. Расширенные организационные возможности расположения однотипных элементов в пространстве и времени позволяют полнее задействовать их возможности и ресурсы окружающей среды. Например, двухмоторный самолет (бисистема) надёжней своего одномоторного собрата и обладает большей маневренностью (новое качество). Конструкция комбинированного велосипедного ключа (полисистема) привела к заметному снижению расхода металла и уменьшению габаритов в сравнении с группой отдельных ключей. Лучший изобретатель – природа – продублировала особо важные части организма человека: у человека два легких, две почки, два глаза и т. д. Многослойная фанера намного прочнее доски тех же размеров. Но на каком-то этапе развития в полисистеме начинают появляться сбои. Упряжка более чем из двенадцати лошадей становится неуправляемой, самолет с двадцатью моторами требует многогократного увеличения экипажа и трудноуправляем. Возможности системы исчерпались. Что дальше? А дальше полисистема снова становится моносистемой… Но на качественно новом уровне. При этом новый уровень возникает только при условии повышения динамизации частей системы, в первую очередь рабочего органа. Например, вспомним тот же велосипедный ключ. Когда динамизировался его рабочий орган, то есть губки стали подвижными, появился разводной ключ. Он стал моносистемой, но в то же время способным работать с многими типоразмерами болтов и гаек. Многочисленные колёса вездеходов превратились в одну подвижную гусеницу. Закон перехода «моно – би – поли» тесно связан с законом перехода с макро- на микроуровень. Закон перехода с макро- на микроуровень. Переход с макро- на микроуровень – главная тенденция развития всех современных технических систем. Для достижения высоких результатов задействуются возможности структуры вещества. Вначале используется кристаллическая решетка, затем ассоциации молекул, единичная молекула, часть молекулы, атом и, наконец, части атома. Например, в погоне за грузоподъёмностью на закате поршневой эры самолёты снабжались шестью, двенадцатью и более моторами. Затем рабочий орган – винт – всё же перешел на микроуровень, став газовой струёй, т.е. турбиной. Знание законов развития ТС позволяет прогнозировать направления совершенствования технических систем. Виды противоречий в технических системах Жизнь человека неразрывно связана с различными техническими средствами, которые создавались и создаются для удовлетворения тех или иных его потребностей. Потребности растут значительно быстрее возможностей их удовлетворения, что и является своего рода источником технического прогресса. Совершенствование и создание новых объектов характеризуется, как правило, улучшением тех или иных технических параметров системы. Но при этом неизбежно происходит ухудшение каких-то параметров, т.е. возникает противоречие. Задачу можно назвать изобретательской, если для ее решения нужно разрешить противоречие. В ТРИЗ различают три вида противоречий: административное, техническое и физическое. Административное противоречие (АП) возникает, когда необходимо что-то сделать, но не известно как. Это противоречие характеризуется большим количеством задач, из которых необходимо выделить наиболее важную, которую следует решать в первую очередь. Примером АП противоречия может служить задача, например, связанная с необходимостью повышения точности обработки какой-либо детали. Но как это сделать? То ли платить дополнительно рабочему за увеличение точности, то ли использовать более совершенный станок, то ли вообще сменить технологию обработки. Таким образом, АП только обозначают проблему и в ряде случаев дают некоторое обоснование ее возникновения. Техническое противоречие (ТП) лежит в глубине АП и его уточняет. При этом каждая задача, входящая в административное противоречие имеет свое техническое противоречие. Техническое противоречие представляет собой конфликт двух частей системы. Например, веспрочность, точностьпроизводительность и т.д. При этом улучшение известными путями свойства (параметра) системы недопустимо ухудшает другой параметр. Увеличение количества углерода в стали улучшает ее прочностные качества и одновременно ухудшает способность противостоять ударным нагрузкам. Рост грузоподъемности танкера увеличивает его транспортную эффективность, но, из-за соответствующего роста водоизмещения, ухудшает маневренные качества судна и создает повышенную экологическую опасность. Увеличение числа инструментов в наборе улучшает возможности дифференцированного воздействия на изделие, но ухудшает условия работы с набором, который становится более громоздким. Такое единство улучшения и ухудшения сторон технической системы, единство положительного и нежелательного эффектов, обусловленное изменением или состоянием некоторой части системы, называется техническим противоречием. ТП = ПЭ + НЭ, где ПЭ  положительный эффект; НЭ  нежелательный эффект. Следует заметить, что пока положительный эффект в ТС превышает нежелательный, ТП мало заметно. Когда же ухудшение начинает приближаться к границам допустимого, ТП начинает обостряться. Таким образом, новое техническое решение, предполагающее качественное изменение исходной системы, всегда связано с разрешением обостренного технического противоречия. При устранении обострения технического противоречия стороны технической системы, составляющие это ТП, либо остаются противоположностями, либо перестают быть ими. В последнем случае можно сказать, что данное техническое противоречие устранено полностью. Однако технических систем без противоречий не бывает. Вместо устраненного ТП возникает другое, которое должно быть не обостренным. Так, например, на валковом сепараторе для предотвращения заклинивания камней между многогранным диском и соседним валом было предложено на шейку вала устанавливать эластичную втулку. Когда камень попадал в промежуток между валом и диском, последний вдавливал камень в эластичную упругую втулку, исключая тем самым заклинивание. Установка эластичной втулки позволила полностью устранить ТП между диском и валом, но при этом увеличился диаметр вала и произошло уменьшение рабочего «просвета» сепарирующего устройства, что неизбежно вызывает некоторое снижение пропускной способности промежутка между дисками. Если не удается решить задачу на уровне технического противоречия, то необходимо углубить анализ ситуации и спустится на уровень составного элемента технической системы, выясняя причину ТП. Часто такой причиной являются взаимно противоположные физические требования к одному и тому же элементу. Например, количество углерода в стали должно быть большим (для улучшения прочностных качеств) и должно быть маленьким (чтобы не ухудшалась способность противостоять ударным нагрузкам) Или: число инструментов в наборе должно быть большим (чтобы улучшить возможности обработки изделия) и должно быть маленьким (чтобы набор не был громоздким). Совокупность таких требований (противоположные физические требования к одному и тому же элементу) называется физическим противоречием (ФП). Физическое противоречие возникает между параметрами технической системы в каком-либо одном элементе или даже его части. При формулировке ФП сначала указывают одно из физических требований к состоянию данного элемента ТС и поясняют, какое из требований ТП оно обеспечивает, а затем противоположное физическое требование к состоянию того же элемента, и поясняют, что оно обеспечивает противоположное требование ТП. Поэтому, кода догадались, что науглероженная твердая сталь нужна только на поверхности детали, а вся деталь может оставаться малоуглеродистой, была изобретена цементация, помирившая прочность и ударную вязкость. В соответствии с этим же принципом были разработаны резцы составной конструкции, авиационные композиты типа «сэндвич» и т.д. В рассмотренном выше примере с сепаратором также на уровне ФП к валу предъявляются противоположные требования: вал должен быть жестким при падении на него каменных частиц и должен быть подвижным при попадании камня между валом и торцом диска. Упругая эластичная втулка позволяет разрешить это ФП. Физические противоречия в простейших случаях можно разрешить, разделяя противоречивые требования во времени и в пространстве, иногда используют фазовые переходы и другие физические эффекты. Рассмотрим пример, который наглядно демонстрирует применение противоречивых требований во времени. На игрушечной фабрике решили освоить новинку – летающую куклу Карлсон. Но как сделать куклу достаточно эстетичной и заставить ее летать – непонятно (это административное противоречие). В результате разрешения административного противоречия пришли к техническому противоречию: если у куклы винт большой, то она летает, но внешний вид у нее ужасный – не Карлсон, а ветряная мельница. Если винт маленький, то внешний вид игрушки прекрасный, но летать кукла отказывается. Физическое противоречие в данном случае можно сформулировать так: винт должен быть большим, чтобы кукла летала, и винт должен быть маленьким, чтобы она была эстетичной. Это противоречие довольно легко разрешается: в «спокойном» состоянии лопасти винта свернуты в рулон, но при вращении они разворачиваются центробежной силой и становятся большими. Итак, для решения сложных задач новатор должен последовательно пройти всю цепочку противоречий: административное  техническое  физическое. Устранив все противоречия, автор может найти эффективное решение, стоящей перед ним задачи. Лекция 8 Вещественно-полевые ресурсы Вещественно-полевые ресурсы (ВПР)  одно из главных понятий современной ТРИЗ. Использование ресурсов  один из основных путей повышения идеальности технической системы, получения эффективных изобретательских задач 23. Ресурс  это запас, накопление, возможности (по словарю). В ТРИЗ ресурс  это все, что без особых затрат может быть использовано во благо системы, для ее совершенствования. Анализ патентного материала позволил разработать классификацию ВПР, основные характеристики которых представляют собой: вид, количество, ценность, степень готовности к применению, источник. По видам ресурсы подразделяются на: на энергетические, вещественные, пространственные, временные, функциональные, информационные и комбинированные. Энергетические ресурсы  это все виды энергии и полей (электрические, электромагнитные, тепловые и т. д.), которые не подводят к системе и не вырабатывают специально, а они уже есть в совершенствуемой системе или во внешней среде. Пример. Многие садоводы-любители для борьбы с вредителями пользуются опрыскивателем. Чаще всего в качестве энергетической установки при этом выступает сам человек, нагнетая давление в баллон с жидкостью. Точно так же поступает и автомобилист, накачивая шину колеса, хотя наверняка можно для этой цели приспособить и двигатель автомобиля. Вещественные ресурсы  это все материальные тела, которые есть в системе, надсистеме или внешней среде. Пример. При изготовлении составных прокатных валков: цилиндрическую гильзу надевают на ось с зазором, а затем ось сжимают с торцов, чтобы заполнить зазор. Вещественным ресурсом здесь является материал оси; изготовление валков значительно упрощается, поскольку не нужна точная обработка посадочных поверхностей (а.с.833347). Пространственные ресурсы  это свободное пространство, «пустота», которую можно использовать для изменения исходной системы или для повышения эффективности ее эксплуатации. Пример. Наблюдая много лет за развитием томатов, инженер И. Маслов пришел к выводу, что для получения большого количества плодов нужна мощная корневая система. Обычно рассаду сажают вертикально. И. Маслов предложил сажать ее горизонтально, для чего корень и часть стебля укладывают в заранее приготовленную борозду, предварительно очистив стебель от листьев. Урожайность повышается в 56 раз. В этом примере использовано пространство между отдельными саженцами, которое раньше пустовало. Временные ресурсы  это время до начала производственного процесса и промежутки времени между отдельными этапами производственного процесса. Эти временные отрезки могут быть использованы для улучшения основного функционирования системы. Пример. Если совместить процесс прокатки рельсов с их закалкой, то можно резко сократить расходы теплоты на повторный нагрев металла, необходимый для закалки. Функциональные ресурсы  это возможность использовать известную функцию объекта по иному назначению, либо выявление новой функции в системе, или возможность системы выполнять по совместительству дополнительные функции после некоторых изменений. Пример. Многие производства имеют дело с летучими и нелетучими взрывоопасными веществами. Взрывную волну стремятся «выпустить» за пределы здания, не дав ей разрушить оборудование и само здание; размещают взрывоопасное производство около остекленной стены — уж если что и произойдет, то пусть взрывная волна выбьет стекла, но стена не пострадает. Это решение очень напоминает прием «заранее подложенная подушка». Не правда ли? А что, если опасное производство находится в середине здания, или нельзя остеклить стену? В Центральном научно-исследовательском институте промышленных зданий и сооружений разработали конструкцию кровли, которая легко сбрасывается при взрыве, перемещаясь вертикально вверх (а.с. 604933). Энергия уходит вверх, не повреждая здания. Как видим, крыша приобрела вторую функцию. Информационные ресурсы  это данные о параметрах вещества, полей, изменения свойств или параметров объекта. При этом, чем больше мы обнаружим отличий одного вещества от другого, тем эффективнее может оказаться их разделение. Вещества различают по разным параметрам: размерам, твердости, отражательной и преломляющей способности, по магнитным и электрическим, химическим и биологическим и многим другим свойствам. Пример. Созрел ли арбуз? Эта задача имеет народнохозяйственное значение: не имея надежных приборов и методов, приходится «на авось» перевозить многие тонны ненужного покупателю груза. Однако специалисты провели серию опытов и выявили, что имеется четкая связь: чем тверже корка, тем спелее арбуз. Дело за малым: сконструировать надежный и компактный прибор, удобный для работы на бахче. Для определения твердости металлов такие приборы давно существуют — в поверхность металла с определенной силой вдавливают шарик и затем измеряют диаметр отпечатка, характеризующий твердость. Вряд ли это будет удобно для нашей задачи. А нет ли у арбуза какого-либо другого свойства, позволяющего проще решить задачу? Оказывается есть! В. В. Чаленко и Н. Е. Руденко из научно-иследовательско-го института орошаемого овощеводства и бахчеводства предложили судить о степени зрелости арбуза по его электросопротивлению. Комбинированные  это объединение, комбинация ресурсов. Пример. В Гипроцветмете разработана установка для комплексной очистки сточных вод от органических веществ, масел, шламов и различных взвесей. В этой установке стоки сначала превращают в газоводяную пену, а потом сжигают. При этом теплоту отходящих газов используют при подготовке стоков и при очистке, что значительно снижает энергоемкость процессов. По количественному показателю ресурсы бывают: неограниченные, достаточные, недостаточные. С позиции ценности для системы ресурсы могут быть: вредные, нейтральные, полезные. По степени готовности к применению ресурсы подразделяются на: готовые к применению, требующие модификации или разрушения путем использования различных физических, химических и геометрических эффектов. Классификация по источникам получения ресурсов включает: саму систему и ее подсистемы, надсистемы и соседние системы, внешнюю среду, другие системы. Рассмотрим ресурс «пустота», ценность которого заключается в его неограниченном количестве. Этот ресурс предельно дешев, легко «смешивается» с веществами, образуя полые, пористые, ячеистые структуры, изменяя при этом свойства смесей в очень широких пределах. Пустота – не обязательно вакуум. Если вещество твердое, пустота в нем может быть заполнена жидкостью, газом. В жидкостях она обычно находится в виде пузырей газа (пара). В технике примером использования «пустоты» могут служить: фасонные, трубчатые, коробчатые и подобные им конструкции; разработка разнообразных легких многослойных и ячеистых материалов. Проще всего использовать ресурсы, имеющиеся в неограниченном количестве, т.е. ресурсы из внешней среды: воздух, вода, их температура, солнечная и ветровая энергия и т.д. Если во внешней среде нужных нам ВПР нет, то рассматривают ресурсы, имеющиеся в достаточном количестве в самой ТС. При этом использование ресурсов, имеющихся в недостаточных количествах, наиболее затруднительно, так как требует каких-то дополнительных систем для их накопления. Пример. При запуске двигателей самолета АН-2 используют стартер, потребляющий ток, меньший, чем у двигателей «Жигулей». Как это делается? Ведь такой мощности явно недостаточно для запуска! Оказывается можно сначала маломощным стартером раскрутить маховик, накапливающий энергию, а потом уже маховик раскрутит двигатель самолета. Ресурсы необходимо рассматривать по степени их полезности в порядке ее возрастания. Сначала предпочтительнее использовать вредные ресурсы: отходы производства, загрязнители, неиспользованную энергию. Причем в первую очередь необходимо использовать ресурсы, имеющиеся в готовом виде, а при их отсутствии – производные. Практическое использование ВПР можно осуществить с помощью построения двумерной таблицы, в которой по горизонтали и вертикали рассматривают одни и те же ресурсы, т.е. их сочетание. В таблицу следует включать все ВПР и отдельной строкой – пустоту. Рассмотрим в качестве примера использования ресурсов следующую задачу. Пленочное гидрозащитное покрытие котлована нужно защитить от воздействия солнечных лучей, иначе оно быстро разрушится. Для этого его можно покрыть слоем грунта, который выравнивают бульдозером. Бульдозер хорошо разравнивает грунт, но во время передвижения часто рвет гидрозащитную пленку. Как быть? Из самой формулировки задачи явным образом следует, что необходимо найти такое вещество, которое бы смогло выдержать нагрузки от гусениц бульдозера. Перечислим имеющиеся вещественно-полевые ресурсы: бульдозер и его оборудование; гидрозащитная пленка, ее толщина, другие размеры, прочность; отходы производства (пульпа, состоящая из воды и твердых частиц); воздух, вода, грунт, магнитное поле Земли, гравитационное поле, температурное поле среды. Проанализируем перечисленные ресурсы с целью отсева ВПР, которые невозможно изменить или использовать для достижения результата. одновременно эта процедура позволит нам уменьшить размерность будущей двумерной таблицы. Из рассмотрения можно исключить следующие ресурсы: бульдозер (так как нецелесообразно изменять стандартную машину, имеющую универсальное назначение); магнитное поле Земли; гидрозащитную пленку (поскольку она не обладает требуемой прочностью, а сделать ее многослойной, по-видимому, невозможно). В окончательном виде ВПР представлены в таблице 3. Таблица симметрична, поэтому достаточно рассмотреть только верхний треугольник. Знаком «плюс» будем обозначать разумные сочетания ВПР, позволяющие получить вещество с требуемыми характеристиками. Анализ ВПР четко приводит к мысли о необходимости создания твердого вещества из воды, либо смеси воды с твердыми частицами (или влажных твердых частиц  грунта) с помощью низких температур в зимний период. Действительно, дождавшись зимы, можно залить котлован водой или даже пульпой, а по получившемуся поверх пленки льду разровнять бульдозером слой грунта. Весной лед растает и грунт окажется на пленке. Таблица 3 Комбинации вещественно-полевых ресурсов ВПР ВПР 1 2 3 4 5 6 7 1. Воздух 2. Вода 3. Грунт 4. Гравит. поле 5. Температура 6. Пульпа 7. Пустота х – х – – х – – – х – + + – х – – – – + х – – – – – – х Кроме того, с помощью таблицы можно получить и другой вариант: грунт формируют в опалубке, увлажняют, замораживают и в таком виде укладывают поверх пленки. Данный пример показывает, что анализ ВПР позволяет находить неплохие, а главное легко внедряемые решения технических задач. Лекция 9 Метод предварительного анализа Метод предварительного анализа (ПА) ориентирован в основном на уточнение условий задачи с ТП. Метод ПА иногда позволяет сразу получить хороший ответ. Метод ПА содержит всего пять шагов, но при этом он является достаточно хорошим инструментом, как анализа условий задачи, так и поиска решений, особенно на начальных стадиях изучения ТРИЗ. Приступая к решению задачи с помощью ПА, рекомендуем руководствоваться следующими правилами : – любая задача, сформулированная на уровне административного противоречия, обычно разрешима; – приступая к анализу задачи, не загадывайте заранее, каким может быть решение; – получив решение, не задумывайтесь над его красотой, а проведите контроль его качества с помощью ЗРТС; – приступая к решению любой задачи, переформулируйте ее условие. Правила предназначены для преодоления инерции мышления, навязывающей определенные стереотипы ответов, и для отбрасывания второстепенных деталей с целью сосредоточения на устранении ТП, лежащего в основе задачи. Структурная последовательность метода ПА следующая. I. шаг. Необходимо ответить на вопрос: Какова конечная цель, с которой ставится задача? Часто задача ставится неточно и даже неверно! Правильный выбор конечной цели – важный шаг, какова конечная цель, таков и весь ход дальнейшего решения. Поэтому, приступая к решению практической задачи, необходимо еще и еще раз проверить себя: ту ли цель вы выбрали? При этом не исключено, что в ходе дальнейшего анализа по данному алгоритму, конечную цель придётся переформулировать. II. шаг. Следует ответить на вопрос: Что желательно получить в идеальном случае? На этом шаге формулируется идеальный конечный результат (ИКР), состо-ящий в том, что система сама (или ее часть) обеспечивает достижение конечной цели. Именно поэтому в ответе на этот вопрос обязательно должно присутствовать слово «сама» («сам», «само», «сами»). Такая формулировка ИКР в дальнейшем должна нацеливать на получение решений, основывающихся, прежде всего, на изменениях в элементах рассматриваемой системы. Существуют два полезных правила, помогающих точнее определить ИКР: не следует загадывать заранее, возможно или невозможно достичь идеального результата; не надо заранее думать о том, как и какими путями будет достигнут конечный результат. Следует отметить, что решение задачи может появиться на любом этапе прохождения шагов ПА, но для оценки качества найденного решения полезно провести анализ до конца, после чего проконтролировать ответ на соответствие законам развития технических систем (ЗРТС). III. шаг. Надлежит определить: Что мешает получению ИКР? В чем состоит помеха? Ответ на этот вопрос должен заканчиваться фразой «..., а это недопустимо». Этот шаг позволяет нам сформулировать и техническое противоречие (ТП), лежащее в основе рассматриваемой задачи. IV. шаг. Надо ответить на вопрос: В чем состоит конкретная научно- или технически обоснованная причина помехи?(почему мешает?) Мир "физичен": в основе взаимодействия систем и их частей лежат явления, подчиняющиеся законам природы, поэтому при формулировании этого шага могут возникнуть трудности – не хватает конкретных знаний. В этом случае целесообразно обратиться к справочной литературе, учебникам, побеседовать со специалистами в данной области знаний. V. шаг. Определить, при каких условиях помеха исчезнет. Сформулируйте для определенного на предыдущем шаге «свойства» его «анти-свойство», «анти-действие». Воспользуйтесь следующими рекомендациями: а) Привлеките для нахождения решения прямые аналогии (как эта задача решается в быту, в других отраслях), биоаналогии (как задача решается в живой природе – во флоре и фауне), личную аналогию (представить себя в роли объекта). б) Рассмотрите, прежде всего, возможность изменения в самой системе или ее элементах (это соответствует Вашей формулировке ИКР). Обратите внимание на имеющиеся в системе ресурсы. в) Если не удается реализовать предыдущий пункт, то рассмотрите возможность изменений во внешней среде, других объектах, работающих совместно с данной системой, в надсистеме. г) Рассмотрите, как решаются в технике задачи, обратные данной. Если решение задачи найти не удается, то, прежде всего, рекомендуется еще раз проверить формулировки шагов алгоритма, начиная со второго, и при необходимости переформулировать конечную цель, с которой ставится задача, а также ИКР, отнеся его к другому элементу системы. Если в качестве помехи получения ИКР на шаге 5 выступает недостаток или отсутствие энергии, то предлагается рассмотреть следующие возможности: использовать «вредную» энергию, силу; использовать бесплатную энергию, силу; выяснить: не простаивает ли рядом двигатель; уменьшить потери энергии, силы; скомпоновать простейшую машину (рычаг, клин, полиспаст, лук, домкрат и т. п.). Когда в качестве помехи выступают недопустимое увеличение (веса объекта, его длины, площади, объема, формы, расхода энергии или мощности, снижение надежности, малая производительность, противоречивое сочетание требований к условиям работы, возникновение вредных факторов), то рекомендуется рассмотреть возможность использования следующего набора приемов устранения типовых технических противоречий. Вес объекта: изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект; разделить объект на две части  «тяжелую» и «легкую», перемещать только «легкую» часть; передать объекту дополнительные функции, чтобы уменьшить вес других объектов, работающих совместно с данным; компенсировать вас внешними силами (магнитными, центробежными, аэродинамическими и т. д.); сделать движущиеся части неподвижными и, наоборот, подвижные части сделать движущимися; в процессе работы уменьшить вес объекта (например, отбрасывая отработанные части). Длина объекта: разделить объект на части, соединенные гибкими связями; положить объект набок; изменить длину объекта при переводе его в рабочее состояние. Площадь объекта: перейти от «одноэтажной» компоновке к «многоэтажной»; изменить в процессе работы площадь объекта. Объем объекта: разделить объект на две части  «объемную» и «необъемную», после чего вынести «объемную» часть за пределы, ограничивающие объем; совместить в пространстве несколько объектов по принципу «матрешки»; изменить объем объекта при переводе его в рабочее положение. Форма объекта: изменить положение объекта в пространстве (наклонить, перевернуть, положить набок, вывести из плоскости); разделить объект на части, соединенные гибкими связями; создать предварительное изменение формы (противоположное недопустимому); выполнить объект из материала, допускающего изменение формы при работе; перейти от постоянной формы объекта к переменной. Расход мощности, материалов, энергии: перейти от механической схемы к электрической или оптической; разделить объект на части, приблизить каждую часть к тому месту, где она работает; машина должна не только выполнять основную работу, но и сама себя обслуживать (например, разгружать); компенсировать расход энергии получением какого-либо дополнительного эффекта; перейти от непрерывной подачи мощности к периодической (например, импульсной). Снижение надежности: создать легко используемый запас рабочих органов; дорогостоящую долговечность заменить дешевой недолговечностью; разделить объект на несколько частей, с тем, чтобы при выходе из строя одной части объект в целом сохранил работоспособность. Снижение производительности: увеличить число одновременно действующих объектов; перейти от прерывистого процесса к непрерывному, например, от прямолинейного движения к вращательному. Изменить агрегатное состояние объекта; разделить объект на части, изготавливать, обрабатывать, грузить и т.д. каждую часть отдельно, а затем производить сборку; перейти от последовательного проведения этапов процесса к одновременному (например, самонарезающийся винт). Противоречивое сочетание требований к условиям работы объекта: изменить цвет объекта, сделать объект прозрачным; разделить объект на части; поставить каждую часть в благоприятные условия; совместить несовместимое оптически (например, стереоскопическая рентгеносъемка); объект должен менять свои свойства при изменении условий работы. Вредные факторы, например, внешние силы: изменить агрегатное состояние объекта; выделить из свойства объекта вредное свойство и ликвидировать его. выделить наиболее полезное свойство и использовать его без самого объекта; ликвидировать вредные факторы за счет частей объекта, имеющих другое основное назначение; компенсировать вредные факторы за счет самих этих факторов. использовать вредные факторы для выполнения полезной работы; усилить или преобразовать вредные факторы так, чтобы они перестали быть вредными (например, шумный звук перевести в ультразвук). Рассмотрим на конкретных примерах возможности использования метода предварительного анализа. Задача 1 [37]. На одном металлургическом комбинате произошла авария. Для ее ликвидации понадобился уникальный подъемный кран с вылетом стрелы не менее 50 метров. На комбинате оказался в наличии только кран с короткой стрелой – в 35 метров. Подходящий портальный кран с 50-метровой стрелой оказался в Мурманске, за 200км. А на его перегон в комбинат понадобится не менее 5 суток. Выяснили, что недалеко имеется еще один подходящий кран, но для его перевозки нужно восстановить мост через реку, а это – не меньше недели работ! А время очень критично – запас сырья для нормальной работы комбината, (поставка которого прекратилась из-за аварии) – оставалось всего на одни сутки, после чего комбинат будет вынужден остановиться… А это – колоссальные убытки, т. к. на повторный запуск комбината уйдет месяц! Что же делать? Срочно собранная комиссия из опытных инженеров-экспертов прилетела на место аварии, чтобы найти приемлемое решение. Она выяснила, что для ликвидации аварии нужно снять краном с высоты 45 м. тяжелый приводной барабан весом 2 т., у которого лопнул вал диаметром 30 см. В мастерской перепрессовать на гидравлическом прессе вал на запасной и водрузить барабан на место. И на все это понадобилось бы не более 4 часов, но только при наличии подходящего крана! Исходя из суточного лимита времени и предстоящих колоссальных убытков, комиссия предложила два вполне приличных варианта выхода: 1. Насыпать имеющимися в наличии мощными карьерными экскаваторами гору из камней высотой 30 м и установить на ее вершине имеющийся "короткий" 35-метровый кран — расходы на это будут неизмеримо меньше, чем от простоя комбината, а времени понадобится не более 8-10 часов! 2. Срочно изготовить в механической мастерской удлинительную 15-метровую насадку к стреле имеющегося "короткого" крана. Это тоже возможно было сделать за 10-15 часов! Решения комиссии вполне комбинат устраивали, но… тут возник инспектор Госгортехнадзора и… запретил оба варианта: "работа крана на свеженасыпном грунте" запрещена правилами техники безопасности, а "изготовление удлинителя стрелы в кустарных условиях" нарушает массу правил Госгортехнадзора. Предлагалось дать инспектору большую взятку, чтобы он закрыл глаза на нарушение правил Госгортехнадзора, а также взять всю ответственность на себя. Но эти решения отклонили. Окончательное решение комиссии было "взвешенное и мудрое": "Перегнать кран из Мурманска, а на эти пять дней простоя комбинат пусть перерабатывает вместо руды… пустую породу (Чтобы не останавливать печи)". Убытки будут большие, но все же меньше, чем от остановки печей на длительное время. Уже был выпущен соответствующий приказ по комбинату — но тут пригласили порешать эту проблему специалиста по ТРИЗ, владеющего методом ПА. Сначала необходимо найти "ключевую задачу" – ту, решив которую, мы избавимся от необходимости решать все остальные. Для этого возвращаемся к первоисточнику появления "нежелательного явления" — восстановим технологию работ по ремонту барабана поэлементно и определим, в каком месте произошел "сбой". Итак, для устранения аварии необходимо: демонтировать барабан на башне, плавно опустить его вниз, перевезти в мех-мастерскую, выпрессовать сломанный вал, запрессовать новый вал, перевезти барабан обратно, поднять барабан на башню, смонтировать на место. Трудности возникли с опусканием барабана и его последующим подъемом на место. Именно из-за этого "заварилась каша" с перегоном крана, строительством моста, изготовлением насадки, строительством "пирамиды Хеопса" и т. д. Это и есть: "Ключевая задача". Теперь можно перейти к пошаговому анализу этой ситуации. Первый шаг. "Какова конечная цель, с которой ставится задача? (из-за чего "заварилась каша"). Конечной целью является устранение какого-то недостатка, сбоя в цепи первичной технологии. В данном случае "нежелательный эффект" – это проблема с опусканием барабана. Итак, отвечаем: "опустить барабан плавно". Второй шаг. Строим фразу: "Барабан САМ БЕЗ НИЧЕГО, плавно опускается". А теперь постарайтесь мысленно включить ваше воображение –представьте невероятную картину – барабан, как в сказочном мультфильме, вдруг "ожил", шевельнулся на вершине и вдруг плавно "поплыл" вниз, не спеша опускаясь, метр за метром. Вот он приблизился к земле, коснулся ее и остановился.  Повторите эту мысленную картину несколько раз. Третий шаг. Наша задача – во время "воображения" на втором шагу – внезапно, на полпути, вдруг вернуться к реальной жизни и – самое главное – отметить: какие изменения при этом произойдут! Итак, барабан "сам по себе плавно плывет вниз" – и вдруг щелчок! – наступила реальность! – Барабан начинает стремительно набирать скорость и врезается в землю! Изменения: барабан разгоняется вниз! Четвертый шаг. Определяем точную и научно обоснованную причину этого изменения. Обычно важную информацию дает специалист в данной области. Если же специалиста нет, а вы сами нужной информацией не владеете, – начинайте поиск в библиотеках, архивах и т. д. Это наиболее трудоемкая операция! В данном случае причина разгона барабана известна даже школьнику – это сила тяжести. Если более научно – сила, вектор которой направлен вертикально вниз. Пятый шаг. Определяем, как устранить, компенсировать, нейтрализовать "причину"? Устранять гравитацию пока не умеют. Для компенсации же  достаточно приложить силу вертикально вверх! Итак. В результате методичных ответов мы пришли к совершенно новой и заведомо более перспективной постановке задачи: "барабан нужно тянуть вверх с определенной силой". Обратите внимание: понятие "кран" вообще автоматически исчезло из условия постановки задачи! В процессе анализа выяснилось, что кран — это "ложное ограничение". Обычно идеи решения при такой постановке появляются у многих инженеров почти сразу: "Установить вверху лебедку, закрепить вверху таль, тянуть вверх вертолетом или воздушным шаром и т. д."После этого идет отбраковка и отбор идей с помощью специальных методов. В результате этой работы получаем, приемлемый, практически бесплатный и быстро внедряемый для комбината ответ: "Наверху закрепили блок, перебросили через него трос, один конец которого соединили с барабаном, другой  зацепили за стоящий внизу работающий бульдозер". А теперь вернемся к решению комиссии и прикинем  во сколько сотен или тысяч раз мы с вами нашли более экономичное решение по сравнению с "профессионалами"!?