Институт Инновационного Проектирования | Селюцкий А.Б., Дерзкие формулы творчества
 
Гл
Пс
Кс
 
Изобретателями не рождаются, ими становятся
МЕНЮ
 
   
ВХОД
 
Пароль
ОПРОС
 
 
    Слышали ли Вы о ТРИЗ?

    Хотел бы изучить.:
    Нет, не слышал.:
    ТРИЗ умер...:
    Я изучаю ТРИЗ.:
    Я изучил, изучаю и применяю ТРИЗ для решения задач.:

 
ПОИСК
 
 



 


Все системы оплаты на сайте








ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сертификация инноваторов
инновационные технологии
БИБЛИОТЕКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Это интересно
ПРОДУКЦИЯ
 

 


Инновационное
обучение

Об авторе

Отзывы
участников

Программа
обучения

Вопрос
Ю.Саламатову

Поступить на обучение

Общественное
объединение



Молодому инноватору

FAQ
 

Сертификация
специалистов

Примеры заданий

Заявка на
сертификацию

Аттестационная
комиссия

Список
аттестованных
инноваторов

Инновационное
проектирование

О компании

Клиенты

Образцы проектов

Заявка
на проект

Семинары

Экспертиза проектов

   

Книги и статьи Ю.Саламатова

Теория Решения Изобретательских Задач

Развитие Творческого Воображения

ТРИЗ в нетехнических областях

Инновации 
в жизни науке и технике

Книги по теории творчества

Архивариус РТВ-ТРИЗ-ФСА

Научная Фантастика
 
 
Статьи о патентовани
   

Наука и Техника

Политика

Экономика

Изобретательские блоги 

Юмор 
 
Полигон задач

ТРИЗ в виртуальном мире
медиатехнологий
       

Книги для
инноваторов

CD/DVD видеокурсы для инноваторов

Програмное обеспечение
инноваторов

Покупка
товаров

Отзывы о
товарах
           

Селюцкий А.Б., Дерзкие формулы творчества

 


ТРИЗ В КАРЕЛИИ

Когда в 1958 году я начал работать в бюро рационализации Онежского тракторного завода, передо мной, естественно, встал вопрос: как привлечь к рационализации возможно большее число людей? Завод тогда еще только начинал выпуск тракторов, и его инженерные кадры комплектовались, что называется, «с нуля», выпускниками различных вузов страны. Мы все тогда одинаково «болели» за производство, но рационализаторов среди нас было не так уж много. Деятельность свою в качестве начальника бюро рационализации я начал с выяснения причин, почему далеко не всякий инженер или рабочий становится рационализатором. Опрос показал, что в первую очередь в этом виноват я сам: люди не знали, что рационализировать. Иначе говоря, они не видели задач. И я стал разрабатывать темник (задачник) для рационализаторов: разослал запросы по всем цехам и отделам и получил список так называемых «узких мест» производства с ориентировочным вознаграждением за «расшивку» этих «узких мест», распечатал во множестве экземпляров и разослал по всему заводу. Тогда мне казалось, что стоит людям узнать задачи, как они тотчас забросают бюро рационализации своими решениями. Увы! Этого не произошло. Уже гораздо позже, изучая теорию решения изобретательских задач, я понял, что «узкие места» — это еще не задачи, это лишь ситуации, из которых предстоит выбрать задачи. Линия переработки древесины на технологическую щепу имеет «узкое место»: освобожденные от коры стволы деревьев длиной до 3 м и диаметром до 80 см необходимо строго по одному подавать в рубительную машину. На транспортер же они сваливаются кучей. Как быть?
Здесь целый клубок задач: можно попробовать подавать бревна по одному на транспортер, можно изменить жерло рубительной машины, чтобы она перерабатывала сразу несколько бревен, можно изменить сам транспортер, чтобы он захватывал только одно бревно, и т. д., и т. п. Выбор задачи означает выбор стратегии дальнейшей работы. Зачастую неправильно сформулированная задача заводит человека в тупик, и он может отказаться от ее решения.
На мои настойчивые призывы решать задачи из темника некоторые молодые инженеры вполне откровенно признавались, что на маленькие улучшения конструкции или технологии подавать предложения им просто неудобно, а на крупные — «нет таланта». Тем не менее некоторые из них оформляли очень хорошие рацпредложения, и мне казалось, что ни по знаниям, ни по смекалке эти инженеры от других особенно не отличались. Так, может быть, рационализации (и даже изобретательству) можно научиться? И я принялся изучать литературу на эту тему. К сожалению, вся литература хорошо описывала, каким должен быть изобретатель (что читать, как психологически готовить себя к моменту «озарения» и т. п.), но сам процесс решения нигде членораздельно не объяснялся. Крупные изобретатели просто описывали решенные ими задачи на фоне своего жизненного пути, но это для практики опять-таки ничего не давало. И тут мне неожиданно повезло: в библиотеке я наткнулся на маленькую книжку Тамбовского книжного издательства, на переплете которой стояло незнакомое тогда мне имя — Г. Альтшуллер,— «Как научиться изобретать». Издана она была в 1961 году. Именно эта книжка во многом определила мою дальнейшую судьбу. Я понял — изобретательству можно обучиться.
На одном из совещаний патентных работников в Москве я познакомился с заслуженным изобретателем РСФСР Александром Николаевичем Трусовым из Челябинска. Мы разговорились. Я рассказал ему, что пытаюсь применить методику Г. Альтшуллера к составлению темника, но пока не все получается. Александр Николаевич сказал, что он знаком с Генрихом Сауловичем Альтшуллером по переписке и напишет ему о моих проблемах. И вот не прошло и месяца с момента моей встречи с Александром Николаевичем, как я получил письмо из Баку от автора книжки «Как научиться изобретать». С тех пор я стал членом общественной лаборатории теории изобретательства (ОЛТИ), бессменным руководителем которой является Г. С. Альтшуллер.
Уже в качестве члена ОЛТИ я сделал свое первое изобретение («Способ очистки водоемов от затонувшей древесины»), чтобы доказать, прежде всего себе самому, что теория изобретательства мною освоена. Собственно, как таковой теории изобретательства тогда еще не было. Был алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) — система работы над задачей «по шагам», позволяющая путем последовательных операций выявить заложенное в задаче противоречие и разрешить его с помощью набора типовых приемов устранения технических противоречий.
И хоть тогда АРИЗ еще был далек от совершенства, он сразу помогал избавиться от бессистемных поисков решения («А если сделать так? Не вышло. Тогда, может быть, так? и т. д.»), что делало сам процесс решения более осмысленным, а человек приобретал уверенность в успехе. К этому времени я перешел работать на «Тяжбуммаш» и здесь начал пропагандировать АРИЗ среди инженеров. Одним из первых и самым активным пользователем АРИЗа стал молодой тогда инженер-конструктор, а ныне кандидат технических наук Геннадий Иванович Слугин. В процессе работы над диссертацией он решил с помощью АРИЗ семь задач, признанных изобретениями.
Первые попытки обучения группы слушателей теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) были нами (мной и Г. И. Слугиным) сделаны в семидесятые годы.
В основе ТРИЗ лежит постулат о том, что техника развивается по определенным законам и что эти законы надо выявлять и использовать для дальнейшего развития самой техники. Иначе говоря, развитие техники диалектично и не зависит от воли человека — «выживают» только те технические системы, которые соответствуют законам развития. Обобщая свой преподавательский опыт, мы опубликовали серию статей в газете «Комсомолец», а издательство «Карелия» выпустило книгу (А. Б. Селюцкий, Г. И. Слугин «Вдохновение по заказу», 1977 г.).
Для широкого внедрения ТРИЗ в массы необходимы были преподаватели-энтузиасты: разработка и популяризация требовали массу времени и энергии. Одного такого энтузиаста я нашел в лице Эдуарда Курги — студента Петрозаводского государственного университета им. О. В. Куусинена, где я вел курс ТРИЗ на факультете общественных профессий. Именно с него начал складываться коллектив преподавателей и разработчиков ТРИЗ в Карелии. Вся наша работа велась и в настоящее время ведется под постоянным руководством автора ТРИЗ Г. С. Альтшуллера.
Результатом этого содружества стала вторая книга о теории изобретательства, выпущенная издательством «Карелия» в 1980 году (Г. С. Альтшуллер, А. Б. Селюцкий «Крылья для Икара»). В том же году в Петрозаводске был проведен первый семинар преподавателей и разработчиков ТРИЗ со всего Советского Союза. Научным руководителем семинара, как и всех последующих, был Г. С. Альтшуллер. Теперь такие семинары стали традиционными, и каждый раз они собирают все большее количество преподавателей и разработчиков. Именно на первом Петрозаводском семинаре (организаторы ОС ВОИР и ДКиТ «Машиностроитель») был отработан текст АРИЗ-82. В этот период уже была разработана серия учебных программ, появились первые рукописные учебные и самодельные наглядные пособия, активно шла подготовка преподавателей, организация школ, курсов ТРИЗ и т. п. (организаторы ОС ВОИР, ОП НТО Машпром, ДКиТ «Машиностроитель») .
На втором Петрозаводском семинаре, который состоялся в 1982 году, рассматривался более широкий круг вопросов: выявлялись законы развития технических систем, перспективы курса развития творческого воображения, анализировался опыт работы лучших институтов и школ ТРИЗ и т. д. К этому времени ТРИЗ начала завоевывать широкую популярность не только в Советском Союзе, но и за рубежом. Книги и статьи о ТРИЗ переведены в США, Англии, Франции, Японии, Финляндии, ГДР, Болгарии, Польше, Чехословакии, Вьетнаме. Например, в ГДР за последнее время вышли переводы двух книг — Г. С. Альтшуллера «Творчество как точная наука» и Г. С. Альтшуллера и А. Б. Селюцкого «Крылья для Икара». ТРИЗ изучается на курсах в Болгарии (за 1984 и 1985 гг. через такие курсы прошли более 8000 человек). В ГДР ТРИЗ проходят в школах новаторов. В ЧССР и ПНР ТРИЗ используют в группах функционально-стоимостного анализа.
А вот письмо автору ТРИЗ от Калеви Рантанена (автора обзорной книги по ТРИЗ на финском языке): «Рад сообщить, что ТРИЗ пробивает себе дорогу в Финляндии. В ноябре 1985 года состоялся первый семинар (двухдневный) по ТРИЗ в Государственном техническом научно-исследовательском институте. Этот институт — самый крупный НИИ в области технических наук у нас. Семинар прошел настолько успешно, что решено было провести новый семинар (трехдневный). И три недели назад мы провели такой семинар в городе Оулу. Осенью у нас будет курс, продолжительность которого шесть дней, занятия организует центр повышения квалификации инженеров».
Третий Петрозаводский семинар состоялся в июле 1985 года под названием «Функционально-стоимостный анализ (ФСА) и теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) — действенный путь обеспечения научно-технического прогресса». Семинар был организован Карельским ОС ВОИР, ОП НТО Машпром, секцией повышения эффективности энергетики и предприятий металлургии и машиностроения Совета комплексного развития народного хозяйства Карельской АССР при областном комитете КПСС и ДКиТ «Машиностроитель». Само по себе количество организаторов говорит о том значении, которое придается ТРИЗ в Карелии. На семинаре много внимания уделялось функционально-стоимостному анализу, его связи с ТРИЗ. На многочисленных примерах было показано, насколько эффективнее становится ФСА в объединении с ТРИЗ. Особый разговор шел о воспитании творчества у детей, выявлении общих закономерностей развития не только технических, но и художественных, музыкальных, лингвистических систем, то есть о поиске общих закономерностей различных видов творчества. В качестве главного направления на ближайшие годы определено воспитание творческой личности (теория развития творческой личности, ТРТЛ).
Очередной, четвертый Петрозаводский семинар намечено провести в 1987 году. Нет сомнения, что он станет следующим шагом как в развитии ТРИЗ, так и ТРТЛ — ведь ТРИЗ позволяет предсказать, что от творческих личностей надо переходить к творческим коллективам.
В Петрозаводске широкое изучение и применение ТРИЗ началось с 1981 года. Тогда был организован Народный университет научно-технического творчества, в котором обучались инженеры и рабочие различных предприятий города. Честно говоря, мы не ждали от нашего университета быстрой материальной отдачи, да и ставку на это не делали, считая, что гораздо полезней и для наших слушателей и для всего государства отдача моральная — дать слушателям основы теории и привить вкус к творческому образу жизни. Материальной отдачи мы ждали лишь через 2—3 года, когда слушатели уже систематически на практике начнут применять свои знания. Однако, еще на первом курсе рабочий-котельщик ПО «Петрозаводскбуммаш» Виктор Прямое в содружестве с механиком цеха КСК-1 Василием Киризлиевым осуществили на практике (на КСК-1) решение задачи о защите трубопровода от износа сыпучими материалами. Решение дало экономический эффект 3,5 тыс. рублей и окупило с лихвой все затраты на обучение (стоимость обучения группы специалистов в течение года около 900 рублей).
Первый выпуск нашего университета состоялся в 1983 году. Было защищено 15 дипломных работ, часть из них впоследствии была защищена авторскими свидетельствами на изобретение. Среди выпускников было четверо рабочих. Тезис о том, что изобретательству можно и нужно обучать всех и любой, имеющий желание, может этому обучиться, мы подтвердили тем, что наши слушатели нашли и продолжают находить оригинальные решения, которые позволяют с минимальными затратами решать сложные задачи. И хоть не всегда эти решения признаются изобретениями, но все они — отличные рационализаторские предложения, а главное, во всех них есть «изюминка» оригинальности. Примером такого решения может служить диплом Николая Пименкова. Николай Пименков — электросварщик. В качестве дипломной работы он взял улучшение маски сварщика.
Для того, чтобы защитить глаза электросварщика от ослепляющих лучей электросварки, его лицо закрывается специальной маской, имеющей черное стекло. Через это стекло при обычном дневном свете невозможно ничего видеть, зато в процессе сварки хорошо виден раскаленный шов. Плохо то, что каждый раз, прерывая по какой-либо причине процесс сварки (кончился электрод, надо начинать новый шов и т. п.), сварщику приходится приподнимать маску и ждать, когда глаза, привыкшие к темноте внутри маски, адаптируются к обычному свету. На это уходит около минуты. Чего только ни придумывали изобретатели для сокращения процесса адаптации глаз! Например, вводили под маску маленькие лампочки, чтобы они освещали пространство под маской, не давая глазам привыкнуть к темноте. Но это не только усложняет конструкцию маски, но и создает определенный тепловой раздражитель.
Пименков подошел к конструированию новой маски с позиций ТРИЗ. Маска — техническая система, призванная защищать лицо сварщика от искр, стекло же предназначено сразу для двух целей: для защиты глаз от яркого света и для наблюдения.
Идеальное стекло — это когда стекла нет, а глаза защищены. Черное стекло хорошо выполняет свои функции по защите глаз от слишком яркого света и от искр, но оно же мешает быстрой адаптации глаз к дневному или обычному освещению. Сформулировав физическое противоречие (ФП), Николай пришел к выводу, что стекло должно быть в одно и то же время темным, чтобы предотвращать попадание в глаза лучей электросварки, и прозрачным (светлым), чтобы глаза постоянно были адаптированы к нормальному освещению. Такое противоречие можно разрешить либо во времени, либо в пространстве. Есть японское решение, которое разрешает этот вопрос во времени: стеклу придается свойство темнеть при ярком освещении, т. е. оно само реагирует на яркость. Но это решение достаточно дорогое для массового применения. Пименков разрешил это противоречие путем разделения его в пространстве. Пусть стекло состоит из двух частей — верхней прозрачной и нижней темной, а чтобы искры и яркий свет не попадали в верхнюю часть стекла, между стеклами перпендикулярно к маске или даже слегка наклонно вверх установлен специальный темный козырек.
Когда рабочий сваривает детали, он смотрит на шов через нижнюю часть стекла, в то же время, через верхнюю часть в глаза постоянно попадает обычный свет. Это решение расширяет возможности сварщика, теперь он может производить работу, находясь в положении, когда у него заняты обе руки (например, одной рукой он вынужден держаться за лестницу, а другой производить сварку). Раньше в этом случае, чтобы установить электрод на место сварки, он вынужден был поднимать маску рукой, в которой у него электродержатель с электродом (что весьма нежелательно с точки зрения техники безопасности). Теперь ему не надо поднимать маску, а достаточно лишь наклонить голову и посмотреть сквозь прозрачное стекло.
Чтобы отбить шлак со шва при работе с обычной маской, надо снять маску, надеть прозрачные очки и только после этого отбивать шлак. Но очки в этом случае спасают только глаза, попадание же шлака на лицо не исключено. В маске Пименкова не надо терять время на снимание маски и надевание очков, при этом лицо сварщика полностью защищено. Нам, преподавателям, приятнее всего то, что большинство наших выпускников и в настоящее время продолжают жить, что называется, в творческом ключе. Вот отзыв начальника цеха, в котором трудились два уже упоминавшихся наших выпускника — Виктор Прямов и Николай Пименков: «Исключительные ребята, образец рабочего 21 века, я бы сказал. Такими они стали, освоив курс АРИЗ и ТРИЗ. Очень широко, инженерно мыслят. Всегда, когда надо, готовы внести усовершенствования, являются незаменимыми помощниками мастера, технологов».
Но у всех школ и университетов ТРИЗ, в том числе и у нашего, есть одна общая проблема. Занятия в университете научно-технического творчества проводятся один раз в неделю по вечерам. Люди приходят на занятия после своей основной работы, в это время у них повышена утомляемость, поэтому работать в творческом режиме, да еще и вести конспект им весьма сложно, отсюда — снижение качества усвояемости материала.
ТРИЗ, как и всякая наука — система развивающаяся. Новаторам необходимо постоянно быть в курсе новых разработок. Цикл книг «Техника — молодежь — творчество» поможет решить сразу несколько проблем.
Во-первых, он познакомит читателей с отечественной теорией решения изобретательских задач и ее постепенным перерастанием в теорию развития творческой личности (ТРТЛ). Во-вторых, он снабдит молодого новатора основными инструментами ТРИЗ: АРИЗом, стандартами на решение изобретательских задач, указателями физических, химических, геометрических и других эффектов. В-третьих, он даст практические рекомендации по самосовершенствованию человека как творческой личности: умению выбирать достойные жизненные цели, вести личные картотеки, экономно распоряжаться своим временем, решать творческие задачи и т. д. В-четвертых, поможет привлечь к чтению научно-фантастической литературы, предложит методы ее анализа и оценки. Этот пункт требует некоторого пояснения. Еще проводя первые опыты по обучению, мы столкнулись с проблемой, о которой предупреждал Альтшуллер,— проблема эта в теории изобретательства называется «психологической инерцией».
Допустим, необходимо усовершенствовать крышку мешального бассейна. Мешальный бассейн представляет собой бетонный резервуар около 15 м в диаметре. Внутри бассейна находится чрезвычайно химически активная масса, которую надо постоянно перемешивать. Для того, чтобы ядовитые пары не отравляли атмосферу в районе бассейна, его закрывают мощной чугунной крышкой, через отверстие которой по трубопроводу отводят пары. Чтобы перемешивать массу по всему периметру бассейна от двигателя, установленного над центром крышки, вращается рычаг, на конце которого, уже под крышкой над массой находится двигатель, вращающий «мешалку», опущенную в массу. От едких испарений двигатель, находящийся под крышкой, очень быстро выходит из строя, а замена двигателя — процесс трудоемкий и весьма вредный для здоровья. АРИЗ в этом случае выводит на необычное решение: «крышка должна быть жидкой». А специалист знает, что и у нас в стране и за рубежом все решения направлены на совершенствование конструкции крышки. О том же говорит и анализ патентной литературы. Вот специалист и отвергает «жидкую» крышку как неперспективную, тем самым закрывая путь принципиально новому направлению. Ведь если поверхность массы покрыть, например, специальной полимерной пеной, то, во-первых, не будет никаких испарений, во-вторых, двигатель будет работать в идеальных условиях, и, в-третьих, мы сэкономим колоссальное количество металла, который шел на изготовление крышек.
Как же бороться с этой психологической инерцией? Для этой цели в ТРИЗ есть большой раздел, который носит название курса развития творческого воображения (курс РТВ). Основу курса составляет чтение и анализ научно-фантастической литературы (НФЛ). НФЛ сегодня самая читаемая молодежью литература. На занятиях многочисленных школ и университетов ТРИЗ (а их сейчас в стране более 300) выяснилось, что легче всего воспринимают самые «дикие» идеи и быстрее обучаются изобретательству те, кто любит и много читает научную фантастику. Поэтому в цикл «Техника — молодежь — творчество» введена как одна из неотъемлемых его частей научная фантастика.
В первую книгу цикла «Техника — молодежь — творчество» собраны три части. Первая — «Дерзкие формулы творчества» (автор Генрих Саулович Альтшуллер) знакомит с теорией решения изобретательских задач (ТРИЗ), с ее основными положениями и понятиями, описывает законы развития технических систем и дает общее представление о языке изобретателей — веполе, о понятии «изобретательский стандарт». Для закрепления материала даны упражнения.
Вторая часть книги — «Магический кристалл физики» знакомит читателя с новой отраслью знаний — изобретательской физикой. Сегодня это неотъемлемая часть ТРИЗ, его информационный фонд. Информация об этой новой отрасли знания разбросана в специальной литературе и фактически недоступна молодым новаторам. Материал в книге организован таким образом, что его можно использовать и при решении задач по АРИЗу и как самостоятельный арсенал изобретателя.
И, наконец, третья часть книги — «Звезда психологии», в которой представлены научно-фантастические рассказы В. Журавлевой. Выше уже говорилось о том, какую роль научная фантастика играет в творчестве. Эти рассказы — о психологии творчества. И, быть может, именно вам, наши читатели, удастся осуществить те фантастические сегодня идеи, которыми они насыщены.
Выступая на встрече в ЦК КПСС с ветеранами стахановского движения, передовиками и новаторами производства 20 сентября 1985 года, Михаил Сергеевич Горбачев, в частности, сказал, что ни одна сколь-нибудь масштабная историческая задача не может быть решена без активного, деятельного и разностороннего участия молодежи и что сегодня, как никогда, важно полностью использовать энергию молодого поколения для решения грандиозных новаторских задач, которые стоят перед нашим обществом.
Искренне хочется надеяться, что цикл «Техника — молодежь — творчество» станет одним из инструментов для решения этих задач.

А. Селюцкий

 

ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ ЗАДАЧИ

Иерархия технических систем
Применение и развитие техники связано с решением многочисленных и разнообразных технических задач. Например, при строительстве дома, измерении глубины скважины, доставке груза из одного города в другой и т. п.
Для решения технических задач используются известные технические средства и знания, однако в ряде случаев они оказываются непригодными. Предположим, поставлена задача защитить от молнии антенну радиотелескопа. Средство для защиты известно — молниеотвод, специальный металлический стержень. Но молниеотводы, установленные вокруг антенны, непроходимы для радиоволн. В системе «молния — молниеотвод — антенна — радиоволны» с улучшением «молниеотводных» свойств ухудшаются «антенные» и наоборот — для улучшения работы антенны надо уменьшить число молниеотводов или совсем их убрать, т. е. ухудшить «молниеотводные» свойства системы. Подобные конфликты между частями или свойствами системы называются техническими противоречиями (ТП).
Задача, содержащая ТП, может быть решена либо нахождением компромисса между противоречивыми характеристиками системы, либо определением путей устранения противоречия. Первый путь типичен для конструкторских решений, второй — для решений изобретательских.
Таким образом, изобретательская задача — это такая техническая задача, которая содержит техническое противоречие, неразрешимое известными техническими средствами и знаниями, причем условия задачи исключают компромиссное решение. Если техническое противоречие преодолено — изобретательская задача решена, получено изобретение. Появление новых изобретений — основная форма развития техники и качественного повышения ее уровня.
Известные технике средства и знания следует отличать от средств и знаний, известных науке. Например, в науке известен эффект исчезновения магнитных свойств вещества при нагреве выше точки Кюри. Однако первое использование этого эффекта для автоматического поддержания определенной температуры системы является изобретением. Оно повышает уровень технических знаний: в технику входит новая идея управления температурой (и другими связанными с ней характеристиками) не с помощью сложных и ненадежных устройств, а самим веществом системы.
Изобретательские задачи бесконечно многообразны, но всем им присуща неопределенность условий. Даже в тех случаях, когда задачу формулируют, казалось бы, достаточно конкретно, некоторая неопределенность остается. Например, задачу ставят так: для такой-то цели надо улучшить работу такого-то механизма. Может, однако, оказаться, что для достижения цели, указанной в условиях задачи, необходимо улучшить совсем другой механизм или вообще иную техническую систему. Да и сама цель может быть полностью изменена в ходе решения.
В школе и вузе будущий инженер привыкает к тому, что условиям задачи следует безоговорочно доверять. Если в условиях сказано, что даны А и Б и надо найти X, то это значит, что найти надо именно X и что приведенные данные и Б) достоверны и вполне достаточны. В изобретательской задаче все иначе: в процессе решения может выясниться, что найти надо не X, а У, и для этого нужны не А и Б, а В и Г. Поэтому первые встречи с изобретательскими задачами порождают недоумение и неуверенность в том, правильно ли они сформулированы, конкретно ли поставлены и т. д. На самом деле правильно сформулированных изобретательских задач не бывает. Если абсолютно правильно сформулировать изобретательскую задачу, она перестанет быть задачей, ее решение будет очевидным или же станет ясно, что задача нерешима при данном уровне науки и техники.
Процесс решения изобретательской задачи и состоит в многократном переформулировании и постепенном углублении ее условий. Задача вновь и вновь перестраивается, становясь все более и более правильной, и, наконец, после очередной перестройки появляется очевидный ответ.
Неопределенность изобретательских задач обусловлена природой техники. Техника — это сложная иерархическая система. Технические системы низшего ранга входят в состав систем более высокого ранга, а те в свою очередь входят в системы еще более высокого ранга и т. д. В табл. 1 приведена одна из важных схем иерархии технических систем. Ранги в этой таблице крупные, каждый из них можно разделить на несколько более мелких. Однако и по этой таблице видно, сколь высока иерархическая лестница технических систем.
Характеристики технической системы любого ранга в принципе зависят от влияния характеристик технических систем всех других рангов, как «вышестоящих», так и «нижестоящих». Взаимное влияние очень сильно на дистанциях в 1—2 ранга и, естественно, значительно слабее на дальних дистанциях, однако в той или иной мере оно всегда сохраняется. Этот факт имеет принципиальное значение для теории решения изобретательских задач.
Изобретательская задача чаще всего возникает вследствие появления потребности в улучшении той или иной характеристики конкретной технической системы. Формулировка задачи оказывается привязанной к системе определенного ранга, и изобретатели пытаются решить задачу путем изменения системы, указанной в условиях задачи. Между тем во многих случаях менять надо систему совершенно иного ранга — более высокого или более низкого (как в медицине: если болит голова, то совсем не обязательно лечить надо голову). Бывают ошибки и противоположного характера: изменяется система, значительно удаленная по шкале рангов от данной, хотя для решения достаточно изменить именно ее.
Положение осложняется еще и тем, что реальные технические системы обычно включают много систем одного и того же ранга. Так, двигатель внутреннего сгорания (система 8-го ранга) состоит из десятков однородных механизмов (систем 9-го ранга) и сотен узлов, пар и деталей (систем 10—13 рангов). Если, например, перегревается какой-то механизм, не обязательно изменять именно его: решение задачи может заключаться в изменении всей системы, одного из механизмов или же узла, пары, детали. Так возникает неопределенность: какой бы объект не назывался в задаче, всегда кроме него существует множество других, каждый из которых может оказаться «очагом» возникновения задачи, а поскольку все эти объекты могут быть изменены множеством способов, общее

количество вариантов, среди которых находится единственно нужный, чрезвычайно велико даже для задачи средней трудности.
На практике число подлежащих рассмотрению вариантов сокращают, руководствуясь здравым смыслом, опытом и т. д. Такая тактика вполне оправдана при решении несложных задач, но уже при решении задач средней трудности здравый смысл и опыт чаще всего не приводят к компромиссному решению, а если приходится работать со сложной задачей, то они, как правило, и вовсе ведут в тупик.
Изобретение — результат преодоления технического противоречия
Системная природа техники осложняет решение задач и в тех случаях, когда произведен правильный и точный выбор объекта, подлежащего изменению. Всякое изменение выбранного объекта сказывается (чаще всего отрицательно) на других объектах, на подсистеме, в которую входит объект, и на подсистемах, из которых он состоит. Возникают технические противоречия: выигрыш в одном сопровождается проигрышем в чем-то другом. Поэтому для решения изобретательской задачи недостаточно улучшить ту или иную характеристику объекта — необходимо, чтобы это улучшение не сопровождалось ухудшением в иерархии систем.
С точки зрения науки о технике преодоление противоречия — обязательный признак изобретения. Но с юридических позиций изобретениями признаются и многие конструкторские и даже просто технические решения. Например, по авторскому свидетельству (а. с.) № 427423 задача определения давления газа внутри лампы накаливания решена так: лампу разбивают, газ выпускают в мерный сосуд и измеряют давление. Чтобы точно проконтролировать давление газа в партии изготовленных ламп, надо разбить их как можно больше (в идеале — все лампы), а чтобы сохранить лампы, их, естественно, не надо бить (в идеале необходимо, чтобы уцелели все лампы). Противоречие не устранено, налицо даже не конструкторское, а тривиальное техническое решение. Однако юридически оно признано изобретением.
На такого рода «неизобретательские изобретения» выдается значительная часть патентов и авторских свидетельств, хотя эти изобретения и не расширяют возможности техники, не повышают уровень технических знаний. Патентная охрана «неизобретательских изобретений» обусловлена причинами исторического и экономического характера. Патентное право начиналось с выдачи привилегий на торговлю тем или иным видом товара. Цель состояла в создании условий, обеспечивающих получение прибыли от торговли, а совсем не в регистрации творческих достижений.
И до сих пор в патентном праве на первом месте стоят коммерческие интересы. Так, в выдаче патента будет отказано, если суть изобретения, хотя бы и гениального, была изложена в статье или в книге до подачи заявки. Мотивируется это тем, что после публикации предприниматели уже могли вложить средства в реализацию изобретения и выдача патента обесценила бы эти капиталовложения. Интересно отметить, что при выдаче дипломов на открытия, когда нет необходимости защищать чьи-то коммерческие интересы, предварительная публикация не только не возбраняется, но, напротив, является обязательной.
Идея о том, что изобретениями следует считать только те решения, которые обеспечивают устранение ТП, впервые выдвинута сравнительно недавно — в 50-е годы1. В последнее время эта идея попала в поле зрения патентоведов2 и начала находить применение в практике работы некоторых экспертов ВНИИГПЭ, не будучи еще, однако, зафиксированной в официальных документах.
Изобретательская ситуация
Рассмотрим некоторые особенности изобретательских задач на конкретном примере.
Задача 1. При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак (температура около 1000° С), который сливают в ковши, установленные на железнодорожных платформах, и увозят на шлакоперерабатывающие установки. Шлак, залитый в ковш, охлаждается, на его поверхности появляется твердая корка. Чтобы вылить шлак из ковша, в корке с помощью специального копрового устройства пробивают два отверстия. Однако отверстия эти приходится делать не у самого края ковша, поскольку ковш имеет конусную форму и шлак может находиться на разных уровнях (корка шлака имеет разную толщину). В результате затвердения часть шлака остается в ковше, его неполный слив приводит к потерям примерно одной трети шлака. Приходится сооружать специальные эстакады, где выбивают затвердевший в ковшах шлак, сливают остатки жидкого, охлаждают водой, грузят на самосвалы и увозят в отвалы, громоздящиеся вокруг заводов.
В условиях приведенной задачи нет традиционного требования об усовершенствовании конкретных показателей, технологии и т. д., но именно эта незавершенность и делает формулировку задачи сравнительно корректной — в той мере, в какой это возможно для изобретательских задач. Действительно, дополнить условия задачи можно самыми различными требованиями: механизировать выбивку твердого шлака, усовершенствовать копровое пробивное устройство и т. д.
Обычно постановка задачи привязывает к наиболее «больному» месту, в данном случае это может быть выбивка затвердевшего шлака из ковшей — тяжелая и малопроизводительная работа, осуществляемая вручную, т. е. нужно предложить более эффективный способ очистки ковшей. Однако нет никакой уверенности в том, что именно такая постановка задачи приведет к наилучшему решению, более того, нет гарантии, что эта формулировка не ведет в тупик.
Чтобы избежать сужения задачи или, наоборот, постановки ее в излишне широком виде, необходимо начинать с формулировки, охватывающей иерархическую группу задач — без указания, какую именно задачу из этой группы надо решать. Такую исходную формулировку мы будем называть изобретательской ситуацией. Она охватывает не менее трех-четырех иерархических уровней. Так, в ситуации с перевозкой шлака упомянуты: выплавка чугуна, утилизация шлака, перевозка жидкого шлака в ковшах, пробивка отверстий в шлаковой корке. Каждый уровень (кроме высшего для этой ситуации уровня — производства чугуна) представлен несколькими системами одного ранга, поэтому число объектов, которые могут быть изменены для получения нового и положительного эффекта, оказывается весьма большим. Еще больше число возможных изменений в каждом объекте.
Ситуация со шлаком была предложена в разное время трем группам инженеров — до начала обучения теории решения изобретательских задач. В ходе обсуждения свободно выдвигались различные идеи, никакой определенной процедуры поиска решения не было. Единственное условие состояло в том, что после обсуждения нужно назвать идею, рекомендуемую в первую очередь. Итоги эксперимента приведены в табл. 2. Нетрудно заметить, что идеи, рекомендуемые группами, относятся к разным иерархическим уровням. Изменение конструкции пробивного устройства — это частичное изменение одной из небольших систем. Применение крышки требует введения новой системы, обеспечивающей ее подъем и опускание. Наконец, переработка шлака без перевозки затрагивает всю систему утилизации шлака.
Уровни изобретений
Изобретения, сделанные в результате решения изобретательских задач, можно разделить на пять уровней — в зависимости от •степени новизны.
Первый уровень — мельчайшие изобретения («неизобретательские изобретения»), не связанные с устранением технических противоречий. Задача и средства ее решения лежат в пределах одной профессии, поэтому задача под силу каждому специалисту. Варианты, которые надо рассматривать, немногочисленные, обычно их не более десяти. Примером может служить изобретение по а. с. № 313047: «Способ крепления газовых баллонов в вертикальном положении, отличающийся тем, что с целью повышения надежности баллоны попарно связаны гибким шнуром». Еще один пример: «Вкладыш к поддону для изложницы, устанавливаемой в ее гнезде перед разливкой стали, отличающийся тем, что с целью надежной приварки к слитку он выполнен из пористого металлического материала» (а. с. № 542412, 20 авторов).
Такие изобретения, незначительно меняя объект, никак не отражаются на иерархии систем.
Задача 2. В трубе движется жидкость. Для очистки жидкости на первых циклах нужен керамический фильтр. Выполнен он в виде плоского круглого диска. После очистки жидкости фильтр бесполезно увеличивает гидравлическое сопротивление системы. Как избежать этого?
Эта задача была предложена группе из 18 человек с разной технической подготовкой. Каждый решал задачу отдельно, причем испытуемые были предупреждены, что надо записывать все возникающие варианты. Всего (во всех записях) оказалось шесть вариантов, наибольшее их число в одной работе — три. Контрольный ответ у всех одинаков: после окончания фильтрации поворачивать диск плоскостью вдоль течения. Типичная задача, решаемая на первом уровне, хотя итог решения считается патентоспособным изобретением и даже приведен в качестве примера в журнале «Вопросы изобретательства» (1969, № 3, с. 28).
Второй уровень — мелкие изобретения, полученные в результате устранения ТП способами, известными в данной отрасли (например, машиностроительная задача решается способами уже известными в машиностроении, но применительно к другим техническим системам). При этом меняется (частично) только один элемент системы. Для получения изобретения второго уровня обычно приходится рассмотреть несколько десятков вариантов решения.
Задача 3. В трубе, по которой движется газ, установлена поворотная заслонка. Иногда температура газа неконтролируемо меняется (повышается на 20—30°). С повышением температуры уменьшается плотность газа, падает количество газа, проходящего через трубу в единицу времени. Нужно обеспечить постоянный расход газа (для каждого угла поворота заслонки). Задача была предложена той же группе испытуемых. Максимальное время на решение — 42 минуты, всего предложено 26 вариантов, наибольшее количество вариантов в одной записи — 12. Контрольных ответов только — 6 (а. с. № 344199: «Дроссельная заслонка с поворотным диском, закрепленным на оси, отличающаяся тем, что в диске с целью компенсации изменения расхода газа в зависимости от температуры выполнено сквозное отверстие, а на диске установлен биметаллический чувствительный элемент, перекрывающий отверстие»). Анализ вариантов показал, что сначала почти все (15 человек из 18) пытались идти наиболее очевидным путем: предлагали измерять температуру и регулировать положение заслонки в зависимости от изменения температуры. Это решение явно противоречило условиям задачи (изменение температуры неконтролируемо) и конструктивно оказывалось довольно сложным. Возникла вторая серия идей: использовать для саморегулирования тепловое расширение. Оно характеризуется малым изменением размеров при сравнительно больших перепадах температуры. При этом выгоднее использовать биметаллические пластины, способные значительно менять свою форму (изгиб) даже при небольших изменениях температуры.
Третий уровень — средние изобретения. Противоречие преодолевается способами, известными в пределах одной науки (механическая задача решается механически, химическая задача — химически и т. д.). Полностью меняется один из элементов системы. Количество возможных вариантов измеряется сотнями.
Задача 4. Существует специальный вид фотографирования с использованием взрывного затвора: с помощью сильного электрического разряда уничтожают шторку, перекрывающую путь световому потоку. Решено было использовать этот принцип при киносъемке. Но при киносъемке нужно снимать один кадр за другим непрерывно. Возникает проблема: каким образом быстро менять шторку, уничтоженную взрывом?
Задачу решала группа из 14 человек. На решение было затрачено приблизительно 2—3 часа, в записях много одинаковых вариантов, в одной из записей — 22 варианта (и нет правильного ответа). Большинство предложений связано с различными способами замены одной «взорванной» шторки другой. Многие идеи выходят за рамки ограничений, поставленных условиями задачи (вместо сохранения взрывного затвора предлагают различные механические затворы). Контрольный ответ — а.с. № 163487: «Способ перекрытия светового пучка с использованием взрывного затвора, например, при скоростной киносъемке, отличающейся тем, что с целью многократного использования одного и того же прерывателя светового пучка взрыв и искровой разряд производят в жидкости, помещенной между двумя защитными стеклами так, чтобы ее свободная поверхность в спокойном состоянии касалась светового канала оптической системы». В записях лишь двух членов испытуемой группы есть приближение к контрольному ответу: предложение заранее сломать и измельчить шторку, т. е. сделать шторку из порошка.
Четвертый уровень — крупные изобретения. Синтезируется новая техническая система. Поскольку эта система не содержит технических противоречий, иногда создается впечатление, что изобретение сделано без преодоления ТП. На самом же деле ТП было, однако относилось оно к прототипу — старой технической системе. В задачах четвертого уровня противоречия устраняются средствами, подчас далеко выходящими за пределы науки, к которой относится задача (например, механическая задача решается химически). Число вариантов, среди которых «прячется» правильный ответ, измеряется тысячами и даже десятками тысяч.
Задача 5. На заводе, выпускающем сельскохозяйственные машины, был небольшой полигон для испытания машин на трогание с места и развороты. Завод получил заказ на поставку продукции в 40 стран. Выяснилось, что нужно проводить испытания на 150 видах почв. Чем больше полигонов — тем надежнее испытания. Но с увеличением числа полигонов резко возрастает стоимость испытаний и, следовательно, стоимость продукции.
В 1973—1977 гг. эта задача предлагалась многим учебным группам изобретателей, но контрольного ответа не поступило. Он опубликован ранее: почвой на полигоне служит ферромагнитный порошок, удерживаемый магнитным полем. Меняя силу тока, можно легко менять механические характеристики «почвы»1.
Пятый уровень — крупнейшие изобретения. Число вариантов, которое необходимо перебрать для решения, практически не ограничено. Изобретения пятого уровня создают принципиально новую систему 7—9 рангов, она постепенно обрастает изобретениями низших уровней и превращается в систему 4 или даже 3 ранга, при этом нередко создается новая отрасль техники. Примерами могут служить самолет (изобретение самолета положило начало авиации), радио (радиотехника), киносъемка (кинотехника), лазер (квантовая оптика).
Задача 6. Нужно предложить подземоход, способный передвигаться в земной коре со скоростью до 10 км/ч при запасе хода в 300—400 км.
В этом примере хорошо видна характерная особенность задач пятого уровня: к моменту постановки подобных задач средства их решения лежат за пределами современной науки. Неизвестны те физические эффекты, явления, принципы, на основе которых может быть создан подземоход (а вместе с ним новая отрасль техники — глубинный транспорт).
Условия задачи пятого уровня обычно не содержат прямых указаний на противоречие. Поскольку системы-прототипа нет, то нет и присущих этой системе противоречий. Противоречия возникают в процессе синтеза принципиально новой системы. Так, предположим, что решено обеспечить продвижение подземохода путем расплавления горных пород. Сразу образуется узел сложнейших противоречий: расплавляя окружающие породы, мы облегчаем движение машины, но резко увеличиваем расход энергии, создаем гигантский теплоприток внутрь подземного корабля, затрудняем использование известных навигационных средств, следовательно, лишаем машину управления.
Основные этапы развития технических систем
Технические системы, как и биологические (и любые другие), не вечны: они возникают, переживают периоды становления, расцвета, упадка и, наконец, сменяются другими системами. Типичная история жизни технической системы показана на рис. 1 а, где на оси абсцисс отложено время, а на оси ординат — один из главных показателей системы (скорость самолета, грузоподъемность танкера, число выпущенных телевизоров и т. д.). Возникнув, новая техническая система далеко не сразу находит массовое применение: идет период обрастания системы вспомогательными изобретениями, делающими новый принцип практически осуществимым. Быстрый рост начинается только с точки 1. Далее система энергично развивается, ассимилируя множество частных усовершенствований, но сохраняя неизменным общий принцип. С какого-то момента (точка 2) темпы развития замедляются. Обычно это происходит после возникновения и обострения противоречий между данной системой и другими системами или внешней средой. Некоторое время система продолжает развиваться, но темпы развития падают, система приближается к точке 3, за которой исчерпывают себя физические принципы, положенные в основу системы. В дальнейшем система остается без изменений (велосипед за последние полвека) или быстро регрессирует (газовое освещение после появления электрического). На смену системе А приходит система Б. При этом абсцисса точки 1 системы Б обычно близка к абсциссе точки 3 системы А. Теоретически систему Б нужно было бы развивать значительно раньше — так, чтобы точка 1 совпала с точкой 2, но на практике это происходит лишь в очень редких случаях. Старая система А оттягивает силы и средства, при этом действует мощная инерция финансовых интересов и узкопрофессиональных представлений. Разумеется, новая система в конечном счете неодолима, но она блокируется старой системой, и эта блокировка преодолевается лишь после того, как старая система одряхлеет и вступит в резкий конфликт с внешней средой.
На рис. 1 б показано изменение количества изобретений на разных этапах развития системы. Первый пик связан с переходом к массовому применению системы, второй — с попытками любыми средствами продлить жизнь одряхлевшей системы. На рис. 1 в показаны наивысшие уровни изобретений на разных этапах жизни системы: рождение системы связано с одним или несколькими изобретениями пятого уровня, затем число изобретений снижается, но в районе точки 1 наблюдается некоторый пик — изобретения, позволяющие перейти к массовому применению системы, нередко достигают третьего-четвертого уровней. После этого уровень, изобретений вновь падает — и на этот раз необратимо.
Были проанализированы изобретения по 14 разным классам за 1965 и 1969 гг.1 Анализ дал следующие цифры: изобретения первого уровня составили 32%, второго — 45, третьего — 19, четвертого — менее 4, пятого — менее 0,3%.
Таким образом, свыше 3/4 зарегистрированных изобретений фактически представляют собой результат решения мелких и мельчайших изобретательских задач. Существует точка зрения, согласно которой такое преобладание «мелочи» — явление нормальное и положительное. «Как в математике бесконечно малые приращения способны образовывать конечные и вполне ощутимые суммы, так незначительные, казалось бы, но организованные и целенаправленные усовершенствования, зафиксированные юридической формулой, создают техническую базу того, что принято называть научно-технической революцией».
Аналогия с математикой ошибочна: чтобы получить конечную величину, надо сложить бесконечно большое число бесконечно малых величин. Вопрос о ценности мелких и мельчайших изобретений не так прост. Некрупные изобретения всегда нужны на начальном этапе становления технической системы (до точки 1): они наращивают «плоть на костях» новой идеи, позволяют перейти от схемы к реальной вещи. Небольшие изобретения необходимы и на этапе зрелости системы (между точками 1 и 2), но основная масса мелких изобретений относится к старым техническим системам (от точки 2 до точки 3) и далее. Массовая инъекция таких изобретений призвана искусственно продлить рост и жизнь устаревших по своим принципам систем. Смена систем могла бы идти в быстром темпе: при приближении системы А к точке 2 мог бы происходить переход к системе Б, заранее развитой до состояния 1'. В отдельных случаях так и бывает. Например, реактивные самолеты (система Б) почти без потерь времени сменили самолеты с поршневыми двигателями (система А). Однако в подавляющем большинстве случаев жизнь систем стремятся продолжить и после прохождения точки 2. Это выгодно тем, кто вкладывал средства в эти системы и рассчитывает на получение прибыли. Себестоимость перевозки нефти на танкере водоизмещением в 540 тыс. т на 56% ниже, чем на танкере в 80 тыс. т. Инженерные силы направлены не на поиск новых принципов транспортирования нефти, а на разработку усовершенствований, позволяющих строить и эксплуатировать супертанкеры все более громадных размеров. Поток небольших усовершенствований на них неуклонно увеличивается, но эти изобретения не способны обеспечить безопасность движения супертанкеров и предотвратить загрязнение мирового океана.
На рис. 1 г показано изменение средней эффективности одного изобретения, т. е. размер даваемой им экономии. Великие изобретения пятого уровня и первые крупные и средние изобретения, превращающие новый принцип в отрасль техники, не дают прибыли, они убыточны. Прибыль появляется потом, когда новая машина находит массовое применение. Тогда любая мелочь дает большую экономию и, следовательно, большое авторское вознаграждение (если оплата производится в зависимости от величины экономии). Пример: сотрудники Института электросварки им. Е. О. Патона заменили пайку бокового вывода к цоколю лампы автоматизированной сваркой. Экономится лишь капля припоя. Замена пайки сваркой давно стала типовым приемом. Как максимум, это изобретение второго уровня, а скорее всего «неизобретательское изобретение» (изобретение первого уровня или даже обычная технологическая разработка). Но в целом по стране экономия составляет около миллиона рублей в год, авторы могут рассчитывать на большое вознаграждение, хотя лампа осталась все той же старой, ненадежной и крайне неэкономичной системой.
1

 Рис. 1. Схема этапов развития технических систем

Упражнения и задачи
1.1. Из инструкции по эксплуатации электрической фотолампы накаливания: «Через 5 мин. непрерывного горения требуется выключение лампы не менее чем на 5 мин.» Определить техническое противоречие, присущее фотолампе.
1.2. Привести примеры изобретений, относящихся к техническим системам низкого (12—15) и высокого (2—3) рангов.
1.3. Привести пример изобретения, относящегося к системе среднего (7—9) ранга, но вызвавшего создание новой отрасли техники.
1.4. На предприятии имелся парк резервуаров для хранения нефтепродуктов. Налицо потери нефтепродуктов вследствие испарения. Известны способы хранения, по которым поверхность нефти прикрывают различными плавающими экранами. Однако использование таких экранов наталкивается на противоречие. Если зазор между экраном и стенками резервуара мал, то и испарение нефти мало, но стенки, деформируясь под действием меняющихся нагрузок, мешают свободному движению экрана. Если же зазор велик, то экран передвигается свободно, но и нефть имеет возможность испаряться. При обсуждении проблемы были высказаны следующие мнения:
— заключить с НИИ хоздоговор на решение этой проблемы,
— укрепить стенки резервуара, чтобы они не деформировались, и использовать известные конструкции экранов,
— разработать систему охлаждения резервуаров,
— построить систему улавливания паров нефти,
— сделать резервуары герметичными, способными выдерживать повышенное давление паров нефти,
— пригласить пожарную команду,
— проконсультироваться с химиками,
— разработать экраны с гибкими («притирающимися») стенками. Задание: расположить эти предложения в порядке убывания ценности, дать
обоснование полезности двух наиболее ценных предложений.
1.5. Привести примеры изобретений разных уровней (можно по бюллетеню изобретений). Объяснить, почему то или иное изобретение отнесено к определенному уровню.
1.6. Привести примеры систем, находящихся: а) на начальном этапе развития, т. е. до точки 1 (см. рис. 1); б) между точками 1 и 2; е) между точками 2 и 3; г) после точки 3.
МЕТОД ПРОБ И ОШИБОК
История развития метода
Решение изобретательских задач — один из древнейших видов (если не самый древний вид) человеческой деятельности. Основным методом решения изобретательских задач был и остается метод проб и ошибок. Суть его заключается в последовательном выдвижении и рассмотрении всевозможных вариантов решения: если выдвинутая идея оказывается неудачной, ее отбрасывают, а затем выдвигают новую. Правил выдвижения идей нет, в принципе может быть выдвинута любая идея, даже самая нелепая. Нет и определенных правил оценки идей: пригодна или непригодна идея — об этом судят субъективно. Во многих случаях нет и субъективных критериев: приходится ставить эксперименты, на опыте определяя достоинства и недостатки того или иного варианта. Когда-то перебор вариантов вели буквально наугад. Однако по мере развития технических знаний формировались представления о том, что в принципе возможно и что невозможно. Сообразно с этими представлениями человек, решающий задачу, «фильтрует» варианты, отбрасывая то, что кажется неудачным. Увеличение степени «фильтрации» — главная тенденция исторического развития метода проб и ошибок. Современный инженер, приступая к работе, прежде всего знакомится с опытом предшественников, отраженным в технической или патентной литературе. Изучение этого опыта позволяет перейти от ситуации к задаче и наметить определенную концепцию поиска — направление, в котором следует искать решение. На выработку поисковой концепции оказывают сильное влияние и специальность инженера, и личный опыт решения творческих задач. В результате выделяется, подчас весьма произвольно, узкая область поисков.
Другая тенденция развития метода проб и ошибок — замена вещественных экспериментов мысленными. Объем знаний, доступных современному инженеру, настолько велик, что результаты многих проб могут быть предсказаны заранее. Инженер может при этом опираться не только на личные знания, но и на необъятную научно-техническую литературу, может консультироваться с другими специалистами. Все это позволяет теоретически оценивать большинство вариантов, не прибегая к реальным, вещественным опытам. Мысленные эксперименты идут намного быстрее, в этом их основное преимущество. Но мысленные эксперименты субъективны, они не защищены от психологических помех. Кроме того, в отличие от реальных мысленные эксперименты, как правило, не сопровождаются неожиданными побочными открытиями, обнаружением всевозможных непредвиденных явлений и эффектов.
Двум группам слушателей, приступающим к изучению ТРИЗ, был дан текст задачи (ситуации) о шлаке и перечень вариантов решения. Слушателей попросили отметить плюсами те варианты, которые представляются им подходящими или хотя бы заслуживающими проверки, и минусами — варианты, отвергаемые в принципе. В первой группе было 19 инженеров, в том числе 11 металлургов. Вторая группа включала 8 инженеров и 12 студентов, металлургов в группе не было. Результаты эксперимента приведены в табл. 3.

 Как видно из таблицы, группа, в которой преобладают специалисты, придерживается традиционных вариантов и весьма единодушно отвергает идеи «дикие», группа же неспециалистов значительно более терпима к таким вариантам. Можно было бы просто констатировать, что специалисты, намного лучше знающие реальные условия доменного производства, действуют увереннее, решительно отклоняя явно неподходящие варианты. Однако приходится учитывать чрезвычайно важный факт: обе группы отвергли наиболее «невероятный» вариант № 4, который ближе всего к контрольноному ответу. Метод проб и ошибок вполне пригоден для решения задач первого уровня. Этот метод приемлем и тогда, когда приходится решать задачи второго уровня: перебрав несколько десятков вариантов, изобретатель почти всегда находит верное решение. Иначе обстоит дело с задачами третьего уровня. Если решение «спрятано» среди сотен всевозможных неиспробованных вариантов, путь к правильному ответу может растянуться на долгие годы. Далеко не всякий инженер способен терпеливо перебирать сотни вариантов, да и на производстве на это просто нет времени. К тому же нет никакой гарантии, что даже неисчерпаемое упорство будет вознаграждено: правильный ответ можно вообще не заметить или, заметив, неверно оценить, счесть неудачным. Будет нарастать общее количество рассмотренных вариантов, в ход пойдут все более сложные умственные построения, а правильный ответ затеряется где-то позади... Иногда, так и не найдя эффективного решения, изобретатель соглашается на идею, не поднимающуюся над первым уровнем. Примером может служить упомянутое ранее а. с. № 427423, выданное изобретателю на способ определения давления газа в лампе путем... излома стеклянной колбы.
Темпы развития техники зависят прежде всего от создания принципиально новых систем. Но именно здесь, при решении изобретательских задач высших уровней, метод проб и ошибок в сущности бессилен. Нет людей, которые могли бы уверенно — одну за другой — решить задачи четвертого-пятого уровней. Даже если счастливый случай поможет кому-то решить одну такую задачу, нет никакой гарантии, что этот человек сумеет справиться со следующей.
Возникает вопрос: каким же образом решаются задачи «ценой» в миллионы проб? До 70-80-х гг. прошлого века несовершенство метода проб и ошибок ничем не компенсировалось. Решение трудных задач растягивалось на десятки и сотни лет. Задачу постепенно «перемалывало» несколько поколений изобретателей. С конца прошлого века (в особенности после Эдисона) несовершенство метода проб и ошибок стали компенсировать, сосредотачивая на решении одной задачи усилия многих разработчиков. Обширное «поисковое поле» делится на небольшие участки, и на каждом участке действуют многочисленные коллективы. Участки становятся все более и более узкими, а сосредоточенные на каждом участке силы — все более значительными.
Исследование метода проб и ошибок
Свидетельства изобретателей о ходе решения задач немногочисленны и немногословны. Обычно повторяется одна и та же схема: долгие размышления, перебор всевозможных вариантов и внезапная догадка в результате какой-то случайной подсказки. Психологи пытались воспроизвести в эксперименте процесс решения задач. При этом обычно использовались простые задачи первого уровня, а порой вообще не изобретательские задачи, а головоломки, загадки. Психологи-бихевиористы, считающие, что нужно просто наблюдать за поведением человека (от английского Behaviour — поведение), констатировали чисто внешние черты процесса решения: человек сосредотачивается и перебирает вариант за вариантом. Гештальт-психологи объясняли суть дела так: человек создает мысленный образ объекта, о котором говорится в задаче (это и есть гештальт), а затем перестраивает этот образ, меняет связи между его элементами, и вот неожиданно появляется новое понимание задачи, усматривается некая связь между элементами или новая особенность объекта и его элементов.
Наиболее обстоятельные эксперименты провел в 20-30-х гг. немецкий психолог К. Дункер1. Как и его коллеги, он работал с простыми задачами и головоломками. Предполагалось, что полученные выводы удастся распространить на решение более сложных задач. Между тем многовековая история изобретательства отнюдь не давала тому оснований. Опыт свидетельствует, что решение простых задач доступно всем. Не имеет практического значения — будет ли получено решение со второй или с десятой попытки. Вся проблема — в неясности механизма решения трудных задач. При решении их проявляется что-то еще, кроме перебора вариантов. Нередко ответ на сложную задачу оказывается очень простым: не требовалось никаких особых знаний, чтобы прийти к этому ответу, но многие пытались — и не смогли решить задачу, а какой-то один человек ее решил. Как это происходит, почему это не повторяется, почему человек, решивший трудную задачу в «момент озарения», беспомощен при решении следующей задачи, и вообще почему трудны задачи — эти и подобные вопросы интересовали исследователей процесса изобретательства.
Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо исследовать процесс решения сложных реальных задач К. Маркс отмечал в «Капитале», что все крупнейшие изобретения сделаны не одним человеком, а «кооперацией современников». Психологи за сто лет изучения творчества не поставили ни одного эксперимента по решению крупной реальной задачи «кооперацией современников». Лишь в последние годы появились сведения об опытах, в которых фигурировали небольшие, но все-таки реальные изобретательские задачи, решаемые одним человеком или небольшой группой. Вот одна из таких задач.
Задача 7. Авиационный высотомер (альтиметр) работает, измеряя падение давления с высотой. В сущности, это обычный барометр, но шкала градуирована в единицах длины (высоты). Высотомер имеет две круговые шкалы: большая шкала показывает метры, малая — километры (такие высотомеры можно видеть, например, в пассажирской кабине самолета Ил-18). Из-за этих шкал произошло немало аварий, так как пилоты часто их путали. Поэтому инженеры-психологи решили установить новый высотомер, на циферблате которого километры показывались бы на горизонтальной шкале, а метры — на круговой.
Спроектировать такой прибор было поручено высококвалифицированным инженерам. С задачей они справились, но вместо нескольких шестеренок и колесиков в новом высотомере пришлось установить их около сотни. Трение в них было столь велико, что точность нового прибора оказалась сведенной на нет. Все попытки уменьшить число шестеренок ничего не дали. Тогда решение задачи было поручено человеку, мало знакомому с такого рода проблемами.

 Авиационный высотомер

 Усовершенствованный высотомер

 Надо сразу подчеркнуть, что задача действительно не требует никаких специальных знаний. Высотомер в принципе не отличается от манометра, устройство которого описано в учебнике физики для шестого класса: это согнутая в дугу металлическая трубка, один конец ее запаян, а другой подсоединен к объему, в котором измеряют давление. При увеличении давления трубка разгибается, запаянный ее конец приходит в движение, которое с помощью рычагов и шестеренок передается стрелке.
Приведем описание эксперимента по решению задачи1 (за этим неспециалистом наблюдали ученые, изучающие процесс творчества):
«Записи позволили точно установить, как все происходило. Изобретатель бился над проблемой, подступая к ней с разных сторон, но безуспешно. Он размышлял над ней дни и ночи. Она стала казаться ему неразрешимой. Но упорные поиски продолжались. Они были похожи на какую-то странную игру, в которой изобретатель начал находить удовольствие. Появились галлюцинации, которые неотступно преследовали его. Потом он обнаружил, что проблема совершенно овладела им, и он не может не думать о ней. Изобретатель решил как-нибудь отвлечься и поехал за город, в лес. Осенние листья плавно кружились в воздухе, изобретатель медленно брел вдоль лесной просеки в полузабытьи, какие-то образы мелькали в его уме.
И вдруг перед его мысленным взором возникла непрерывно свивающаяся и развивающаяся пружина альтиметра. Неожиданно и вопреки воле изобретателя на пружине появилась черная точка, описывающая небольшую дугу по мере того, как пружина свивалась и развивалась. В следующий момент задача была решена: движение точки на пружине и есть та самая горизонтальная линия, которую он так безуспешно искал».
Это типичное внешнее описание процесса решения. И хотя взята реальная изобретательская задача, наблюдение за процессом ее решения не дало ничего нового. Новые сведения могли быть получены, если бы исследование велось принципиально иначе, и в центре внимания оказались бы не субъективные переживания изобретателя, а объективные изменения — переход от одной модели высотомера к другой, от плохой модели, характеризующейся сложной системой передачи от «двигателя» (пружина) к «рабочему органу» (горизонтально перемещающаяся стрелка), к хорошей, отличающейся тем, что передача вообще отсутствует: стрелка прямо «замкнута» на пружину. Передачи нет — отсюда предельная простота устройства, и передача как бы есть — ее функции по совместительству выполняет пружина. Неудачи были связаны с попытками построить хорошую передачу, а ее, оказывается, вообще не нужно. Одно из двух: либо прием «выбрось передачу, поручив ее функции двигателю или рабочему органу» годится только для одной этой задачи, либо это общий прием для всех задач или, по крайней мере, для какого-то достаточно обширного их класса. Первую возможность сразу отбросим: она ведет в тупик, исследование на этом обрывается. Вторая возможность приводит к понятию «идеального объекта»: технический объект идеален, если его нет, а функция его выполняется. Идеальный объект заведомо лучше любых других объектов потому, что он ничего не стоит, абсолютно надежен (не может сломаться), не создает никаких побочных вредных эффектов (например, шума), не требует ухода и т. д.

2

 Пружинная модель высотомера

Логично теперь перейти к проверке этого предложения, ибо оно выведено на основе только одного изобретения. Для проверки не нужны громоздкие эксперименты-наблюдения, материал имеется в практически неограниченном количестве. Это — миллионы описаний изобретений. В каждом описании четко объяснено, «что было» и «что стало». Можно легко проверить, действительно ли технические системы развиваются в направлении увеличения степени идеальности.
Анализ патентного фонда показывает: увеличение степени идеальности технических систем — всеобщая закономерность, хотя прием передачи функции — далеко не единственный путь реализации этой закономерности. Такой вывод мог бы положить начало научной технологии решения задач: если найдена одна закономерность, могут быть обнаружены и другие, если найден один прием, могут быть найдены и другие. Однако исследователи, как мы видели, остановились там, где, собственно, надо было начать работу. Это типично для всех психологических исследований, изначально ограниченных неверным постулатом, что изобретение — это некий чисто психологический процесс: важно, мол, только то, что происходит в голове изобретателя. На самом деле изобретение — закономерный переход технической системы от одного состояния к другому. Опираясь на знание закономерностей развития технических систем, можно планомерно решать задачу, сознательно преодолевая трудности, в том числе психологические.
Существует огромная инерция традиционных представлений о методе проб и ошибок, как о единственно мыслимом механизме творчества. Тысячи лет люди решали творческие задачи методом проб и ошибок. Тысячи лет укоренялось и укреплялось представление, что иных методов нет и быть не может. Само понятие «творчество» в конце концов слилось с технологией решения задач путем перебора вариантов, на ощупь. Тысячи лет в качестве основных атрибутов творчества фигурировали озарение, интуиция, прирожденные способности, счастливый случай. Это импонировало изобретателям, и они немало сделали, чтобы закрепить такое представление о творчестве.
За тысячи лет в научно-техническом мировоззрении произошло множество крупнейших переворотов. Все изменилось — незыблемым осталось только представление о неуправляемости творческого процесса. Более того, считается, что и в будущем — через сто или тысячу лет — сохранятся те же особенности творчества. Мы говорим: «От каждого по способностям». Это подразумевает неравенство способностей, существование способных решать творческие задачи и неспособных к этому.
Сила старых представлений о природе творчества колоссальна. Потому так трудно увидеть то, что, казалось бы, само бросается в глаза: технические системы развиваются закономерно, эти законы можно познать и использовать для сознательного и мощного развития техники.
Применение метода проб и ошибок

Приведем характерный пример решения задач методом проб и ошибок1.
Здесь все типично: обычная лаборатория, решающая обычные задачи обычным методом проб и ошибок, однако работа идет крайне неэффективно.
Задача 8. При распылении растворов химикатов с самолетов важно, чтобы капли были определенного размера (от 20 до 1000 микронов — таковы пределы). Для регулирования размеров капель нужно сначала научиться их измерять.
В лаборатории с помощью аэродинамической трубы создавался воздушный поток, в котором раствор химикатов дробился на капли. Задача исследователей состояла в определении размеров капель и соотношения этих размеров. Группа исследователей шла к решению проблемы почти на ощупь. Перебрали множество теорий, каждая из которых, однако, нуждалась в практической проверке. Поставили тысячи экспериментов, испытали десятки конструкций приборов, перепаяли сотни метров проводов и извели неподдающееся учету количество кинопленки, но к решению задачи не пришли.
Посмотрим теперь, как шла работа. Главная задача была разделена на ряд подзадач. Прежде всего нужен был генератор стандартных капель.
Задача 9. Имеется прибор: мотор, шкив, диск, на который падает струйка жидкости. Центробежные силы создают капли определенных размеров, причем эти размеры зависят от числа оборотов диска. В приборе, однако, шкив проскальзывает, движение диска неритмично, вследствие чего размеры капель непостоянны. Цель задачи — получить генератор капель стандартного размера.
На решение задачи в лаборатории потратили год, а потом просто посадили диск на ось электромотора, т. е. выбросили шкив и соединили мотор и диск «накоротко» (идеальный шкив — когда шкива нет, а функции его выполняются двигателем или рабочим органом системы). Год дорогостоящей работы на задачу, которая решается мгновенно, если использовать понятие об идеальном объекте. Такова плата за методологическую безграмотность: понятие об идеальном объекте изложено в литературе по теории решения изобретательских задач, и одного этого достаточно, чтобы сразу, с первой попытки, решить задачу.
Итак, нужно определить, из каких капелек состоит поток. Прибор уже существовал: поперек потока вводили миниатюрную кассету, открывали крышку, капельки попадали на ленту, крышка закрывалась — проба отобрана, можно считать. Работал прибор плохо, потому что капли расплющивались при ударе о ленту. Попробовали на приемную ленту нанести слой масляной смазки. Это типичное изобретение первого уровня: жестко падать — подложим что-то мягкое. Так или иначе новшество внедрили. Научились ловить капли на ленту, отбирать пробы. Кадр (проба) имеет диаметр 0,6 мм и на нем 700—800 капель. Надо их сфотографировать, сосчитать и обмерить. Чтобы изображение было четче, капли подкрашивали. Снимок проецировали по очереди два сотрудника, затем один из них прикладывал линейку к экрану и называл цифры, второй записывал. Были использованы сотни снимков, сотни тысяч измерений, однако работа двигалась крайне медленно.
В сущности исследование зашло в тупик. Взяли плохой прибор, чуть-чуть усовершенствовали и, естественно, получили крайне медленную технологию.
Идеальный счетчик — когда счетчика нет, а счет ведется. Если отказаться от отбора проб, остается одна возможность — считать капли прямо в потоке. Возможно ли это? Да, есть простые правила, выводящие на этот способ. Рассмотрим их позже, а пока конкретный пример — а.с. № 272645: «Способ анализа различных веществ, основанный на определении степени затухания импульсов электромагнитных волн, прошедших через исследуемое вещество, отличающийся тем, что с целью осуществления анализа многокомпонентных систем определяют степень затухания электромагнитных волн при различных частотах колебания». Сквозь поток проходят электромагнитные волны. Поглощение волн потоком зависит от резонанса, происходящего при совпадении длины волны излучения с размерами частиц. Меняя длину волны, можно получить кривую, соответствующую распределению частиц в потоке. В авторском свидетельстве, к сожалению, не приведены данные о точности способа, но если даже допустить, что точность меньше требуемой, все равно — именно этот способ надо брать за прототип, направив усилия на повышение его точности. Способ имеет принципиальные преимущества: быстродействие, возможность автоматизации измерений. Он неизмеримо сильнее примитивного способа «отлова» капель и счета их «на пальцах».
Может возникнуть вопрос: почему же в лаборатории взялись за «счет на пальцах»? Ответ прост: был прибор для «отлова» капель, психологическая инерция заставила совершенствовать именно этот прибор.
Итак, работа зашла в тупик. Что же дальше? Помогли коллеги из другого НИИ. Они создали телевизионный анализатор — для определения спектра капельного распыла в облаках.
Таковы итоги восьмилетней работы и перспективы на дальнейшее: ручной счет капель на снимке заменен телевизионным, но счет можно вести только по участкам, придется создавать «устройство с кнопкой» — для перехода с участка на участок.

 О потерях, обусловленных применением метода проб
и ошибок
Быть может, в самых передовых отраслях техники, где сосредоточены лучшие научно-технические силы и созданы наиболее благоприятные условия для разработки технических новшеств, работа идет как-то иначе?
Обратимся к статье научного обозревателя газеты «Правда» В. Губарева «110 минут среди тайн»1. Речь идет о станции «Венера-12»: «Был в спускаемом аппарате центровочный груз. Да и как обойтись без него, если необходимо, чтобы «шарик» занимал строго определенное положение в пространстве?».
Идеальный центровочный груз — когда груза нет, а функции его по совместительству выполняет какой-то другой объект. В виде общего правила это было сформулировано в 1956 г. в первой же печатной работе по ТРИЗ: «...на данную систему дополнительно переносятся функции другой системы, за счет устранения которой появляется возможность увеличить вес первой системы»2. В очерке В. Губарева рассказывается о том, как однажды к конструкторам пришел ученый из Института геохимии и аналитической химии, попросил разместить на «Венере-12» еще один прибор весом в 6 кг. В ответ — взрыв смеха. Это уже слишком — предлагать такое...
О каком приборе может идти речь, если аппарат давно сделан и каждый грамм веса рассчитан? Ученый настаивал: надо разместить прибор. Идея пришла неожиданно: снять центровочный груз. Прибор выполнял свои функции и одновременно играл роль груза.
Использование прибора в качестве конструктивного элемента (центровочного груза) — это прием, азбучный для ТРИЗ. Если этот прием оказался «неожиданным», наверняка он не был применен в более тонких и не столь очевидных случаях. К тому же это всего-навсего один прием — капля в океане действительно смелых и неожиданных идей современной ТРИЗ.
В 1962 г. в журналах «Мисайлз энд рокетс» и «Авиэйшн вик» появилось сообщение, что фирма «Грумман эйркрафт» собирается изготовить часть внутренних элементов лунной кабины корабля «Аполлон-С» из спрессованной пищевой смеси, которую в аварийных ситуациях можно использовать как продукт питания. Обозреватель английского журнала «Нью сайентис» опубликовал статью с градом издевательств: «Наверное, скоро у нас будет создана «цельно-рисовая-хлебная» ракета... Какой великолепный дождь технологических новшеств прольется теперь у нас! Взять хотя бы такой самый тривиальный шаг вперед, как создание съедобного автомобильного двигателя. Нет ничего лучше для автомобилиста, отправляющегося в дальний путь. Ведь в случае аварии он наверняка будет избавлен от голода... «Если вещь вышла из строя, съешьте ее!» — так будет звучать лозунг нашей повседневной жизни. Воцарится всеобщее процветание, особенно в тех отраслях промышленности, которые выпускают различные соусы, придающие особый вкус старой швейной машине или паре съедобных футбольных бутс». Статья была перепечатана «Неделей»1 под заголовком «На закуску... скафандр». Прошло несколько лет и журналы запестрели заголовками: «Мебель из пищи», «В космосе отходов нет!» и т. п. Идея, над которой издевались, оказалась вполне разумной. Предельно наглядный урок для конструкторов космических кораблей: прием идеализации путем совмещения функций прямо использован в космической технике. Метод проб и ошибок не предусматривает учета неудач даже внутри одной отрасли: люди тысячи раз проходят буквально через одни и те же неудачи, не делая из этого никаких выводов. Метод проб и ошибок связан не только с огромными потерями времени и сил при решении задач. Пожалуй, наибольший ущерб он наносит, не давая возможности своевременно увидеть новые задачи. Тут потери могут измеряться десятилетиями и даже столетиями. Так, менисковый телескоп, по признанию его изобретателя Максутова, мог быть создан еще до времени Декарта и Ньютона. Была потребность и была возможность создания такого телескопа. Задачу просто не увидели, до попыток решения дело дошло только в середине XX века.
Метод проб и ошибок «несет ответственность» и за отсутствие критериев оценки новых технических идей. Даже если задача своевременно замечена и быстро решена, новая идея подвергается насмешкам, ее просто не понимают.
Трудно оценить суммарные потери от применения метода проб и ошибок. Думается, что эти потери намного больше убытков от самых страшных ураганов и землетрясений. Метод проб и ошибок давно исчерпал свои возможности. Раньше несовершенство этого метода компенсировали увеличением числа людей, занятых решением задач. Теперь близка к исчерпанию и эта возможность.
Проблема стоит так: или замедление темпов развития техники, или последовательный переход на иную, более эффективную технологию совершенствования техники.
Упражнения и задачи
2.1. Участникам дрейфующих полярных станций постоянно приходится сталкиваться с ситуацией, когда примерзают лыжи самолетов, лыжи, на которых стоят домики и различное оборудование. Трогаться же с места всегда надо в аварийном порядке (трещины, торошение льдов и т. д.). Как быть? Требуется найти средство столь же простое и безотказное, как кувалда, но значительно более эффективное.
2.2. Для того чтобы выбрать надежное место расположения дрейфующей станции, необходимо определить толщину льда. Задание это выполняет «ледовая разведка» путем посадки самолета в предполагаемом месте и путем бурения льда. Посадка — смертельный риск. Отсюда задача: определить толщину льда с самолета. Хороший (для организации станции) лед должен иметь толщину 1,5 — 3,0 м. Способ измерения должен быть простым и достаточно эффективным.

МЕТОДЫ АКТИВИЗАЦИИ ПЕРЕБОРА ВАРИАНТОВ Предварительные соображения
Существуют две принципиально отличные возможности перехода к новой технологии решения изобретательских задач:
— интенсифицировать метод проб и ошибок, использовав различные приемы для более активного генерирования вариантов;
— выявить законы развития технических систем и применить для выявления и решения изобретательских задач.
Первый путь сохраняет и углубляет метод проб и ошибок, второй полагает необходимым замену перебора вариантов точными операциями, основанными на знании законов развития технических систем.
К методам активизации перебора вариантов относят метод фокальных объектов, морфологический анализ, мозговой штурм, метод контрольных вопросов, синектику и десятки других методов, представляющих собой фрагменты или, наоборот, сочетания этих пяти «базовых» методов. Мы рассмотрим «базовые» методы и попутно некоторые их модификации и комбинации.
Метод фокальных объектов
Любая изобретательская задача прямо или косвенно содержит упоминание о каком-то техническом прототипе — объекте, который необходимо усовершенствовать. С этим прототипом связаны определенные укоренившиеся представления. Так, например, бу

ровая вышка мыслится в виде конструкции, возвышающейся над земной поверхностью, хотя в принципе возможна и «подземная» вышка. Многие неудачные варианты, выдвигаемые при решении задач, характеризуются своей привязанностью к привычным представлениям о прототипе. Поэтому в основе одной из первых попыток повысить эффективность метода проб и ошибок лежала идея искусственного наделения прототипа посторонними признаками. В 20-х гг. профессор Берлинского университета Ф. Кунце предложил «метод каталога»: нужно наугад открыть любой каталог (словарь, книгу, журнал), взять любое слово и «состыковать» с исходным словом (названием прототипа). Например, если прототипом является «фреза», а случайным словом — «снег», то получается сочетание «снежная фреза». Это сочетание можно развить, используя ассоциации: ледяная фреза, холодная фреза, скользкая фреза и т. д.
В 50-е гг. метод был несколько усовершенствован Ч. Вайтингом (США) и получил название метод фокальных объектов (МФО). Из условной задачи выделяют прототип, подлежащий усовершенствованию (фокальный объект), затем наугад выбирают из словаря, книги или журнала 4—6 случайных объектов. Составляется перечень свойств (5—8 наименований) каждого случайного объекта (отсюда и название метода: прототип как бы находится в фокусе линий, идущих от случайных объектов). Полученные сочетания развивают, пользуясь ассоциациями. Среди многих неудачных идей может оказаться и нечто полезное, новое, неожиданное.
МФО очень прост, полностью осваивается после одного-двух упражнений. Однако и результаты получаются весьма скромными. Как мы увидим в дальнейшем, ответы на сложные изобретательские задачи представляют собой сочетания разных изменений прототипа, между тем МФО дает простые (преимущественно одинарные) изменения. Отсюда принципиальная ограниченность метода. В практике обучения теории решения изобретательских задач метод фокальных объектов используют для начальных упражнений по развитию воображения.
Одна из современных модификаций МФО, названная методом гирлянд случайностей и ассоциаций, подробно описана Г. Бушем'. Приведена задача: «Предложить новые и оригинальные полезные модификации стульев для расширения ассортимента мебельной фабрики». Фокальным объектом, таким образом, является «стул». Прежде всего составляют гирлянду синонимов: стул — кресло — табуретка — пуф и т. д. Затем, как и при обычном МФО, выбирают случайные объекты: электролампочка, решетка, карман, кольцо, цветок, пляж. Составляют список признаков случайных объектов (электролампочка — стеклянная, свето- и теплоизлучающая и т. д.), после чего получают гирлянду признаков путем присоединения признаков случайных объектов к гирлянде синонимов: стеклянный стул, теплоизлучающее кресло и т. д. Далее образуют гирлянды ассоциаций для каждого из признаков. Обратимся к книге Г. Буша.
«Рассмотрим, например, генерирование гирлянды ассоциаций по первому признаку объекта «электролампочка». Этим признаком является эпитет «стеклянная». Гирлянда ассоциаций создается путем постановки вопроса: что напоминает слово «стеклянный»? Ответ может быть, например, стеклянное волокно. Далее задается второй вопрос: что напоминает слово «волокно»? Кому-нибудь это может напомнить плетение, вязание. Аналогично, продолжая поиск элементов гирлянды ассоциаций, можно увеличить длину гирлянды. Вязание может напомнить бабушку, лечащую ревматизм на курортах юга, где от жары можно укрыться в тени или под зонтиком, напоминающим крышу садовой беседки... Гирлянда ассоциаций в этом случае будет выглядеть следующим образом: стекло — волокно — спасение — тень — зонтик — крыша...». К элементам гирлянды синонимов поочередно пытаются присоединить элементы гирлянд ассоциаций: кресло из стекловолокна, вязаный пуф, табуретка для бабушки, кресло для лечения от ревматизма. Полученные сочетания рассматривают, стараясь найти нечто рациональное. «Если в течение короткого времени, — пишет Г. Буш,— можно найти тысячи вариантов решения, то нас вполне удовлетворит положение, при котором хотя бы несколько вариантов будут рациональными». Здесь, однако, допущен принципиальный просчет: дело не в количестве генерируемых вариантов, а в их качестве. Если попытаться генерировать осмысленные слова, наугад ударяя по клавишам пишущей машинки, то имеются реальные шансы получить двухбуквенные слова: не, ни, но, об, да и т. д., но шансы получить слово в семь или десять букв практически равны нулю. Так обстоит дело и с МФО и его модификациями: МФО дает лишь простые сочетания типа «кресло для бабушки», но их можно получить и без МФО.
Решая задачу методом проб и ошибок, изобретатель обычно начинает с простых вариантов, полученных каким-то одним изменением прототипа. Если задача долгое время не поддается решению, постепенно совершается переход к более сложным вариантам, основанным на сочетании двух, трех и более изменений. Когда мы говорим «изобретатель совершает тысячу проб» — речь идет о разных пробах. Скажем, 900 безуспешных попыток решить задачу одним изменением прототипа, 90 безуспешных попыток найти подходящую комбинацию двух изменений и, наконец, 10 сочетаний трех изменений, одно из которых дало нужный результат. Если бы изобретатель продолжал генерировать только варианты, основанные на одном или двух изменениях, число неудачных вариантов можно было наращивать неограниченно.
Сила того или иного метода определяется не количеством генерируемых идей, а способностью выводить на нужные сочетания изменений. Поскольку сложных сочетаний изменений может быть чрезвычайно много, необходимы правила отбора, являющиеся основными механизмами каждого работоспособного метода. МФО и все его разновидности правил отбора не имеют.
Метод гирлянд, в отличие от обычного МФО, предусматривает многократное образование гирлянд, но качество полученных идей от этого не меняется.
Морфологический анализ
В современной форме морфологический анализ создан швейцарским астрофизиком Ф. Цвикки, который в 30-е годы применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и предсказал существование нейтронных звезд. В годы мировой войны, когда Цвикки привлекли к американским ракетным разработкам, морфоанализ — уже вполне сознательно — был использован для решения технических задач. Сущность морфологического анализа заключается в стремлении систематически охватить все (или хотя бы все главнейшие) варианты, исключив влияние случайности.
Прообразом морфологического анализа можно считать «Арс магна» — «Великое искусство» Раймундо Луллия (XIII в.).
Основная идея «Великого искусства» состоит в том, что структура любого знания определяется изначальными понятиями, категориями. Комбинируя эти понятия, можно вывести все знания о мире. Гегель пишет в «Средневековой философии» о том, что Луллий систематичен, но вместе с тем он становится механистичным. Луллий строил приборы в виде концентрических окружностей. На каждой окружности были записаны определенные понятия. Перемещая окружности относительно друг друга, можно было получить различные высказывания и суждения. Сохранились рисунки этих приборов («фигур»). Наиболее крупной «фигурой» был прибор с 14 окружностями. Диковинная машина как бы воплощала в себе некий всеобъемлющий ум, способный выразить в формализованных суждениях все, что можно знать обо всем на свете: она давала 18 квадрильонов сочетаний1. В простейшем случае морфологический анализ предусматривает построение двухмерной морфологической карты: выбирают две важнейшие характеристики технической системы, составляют по каждой из них список всевозможных видов и форм, а затем строят таблицу, осями которой являются эти списки. Клетки такой таблицы соответствуют вариантам технической системы. Возьмем, например, задачу 2.1 о борьбе с примерзанием лыж. Чтобы освободить примерзшую лыжу, прежде всего нужен запас энергии. Составим список разных источников энергии, не предопределяя заранее годится или нет тот или иной способ: электроаккумуляторы, взрывчатые вещества, горючие вещества, химические реактивы, гравитационные устройства, механические устройства (например, пружинные), пневмо- и гидроаккумуляторы, биоаккумуляторы (человек, животные), внешняя среда (ветер, волна, солнце). Далее запишем всевозможные формы воздействия на лыжи и лед: механическое ударное воздействие, вибрация, ультразвуковые колебания, встряхивание проводника при прохождении тока, взаимодействующего с магнитным полем, световое излучение, тепловое излучение, непосредственный нагрев, обдув горячим газом или жидкостью, электроразряд. Если теперь построить таблицу, получится 81 вариант, каждый из которых заслуживает рассмотрения. Разумеется, таблицу нетрудно расширить.
Обычно для морфоанализа строят морфологический ящик, т. е. многомерную таблицу. Построение начинают с выбора главных характеристик — осей ящика. В качестве осей берут части объекта или этапы процесса. Их обозначают буквами А, Б, В... Записывают возможные альтернативы по каждой оси (элементы оси), например, А-1, А-2, А-3 и т. д. Затем строят морфологический ящик, например:
А-1, А-2, А-3, А-4, А-5; Б-1, Б-2, Б-3, Б-4, Б-5, Б-6, Б-7; В-1, В-2, В-3; Г-1, Г-2, Г-3, Г-4, Г-5; Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6, Д-7, Д-8. Общее количество вариантов в таком ящике соответствует произведению элементов осей, в данном случае 5X7x3x5x8= =4200.
Самый трудный этап морфоанализа — выбор нужного сочетания. Правил отбора нет, поэтому действовать приходится наугад. Между тем сильное сочетание «прячется» среди миллионов слабых и бессмысленных. Длительные наблюдения за применением морфоанализа в школах ТРИЗ показали, что наиболее распространенная ошибка состоит в стремлении получать сочетания путем выбора на каждой оси наиболее «яркого», внешне привлекательного сочетания. Разумнее действовать иначе: выбрать несколько главных элементов, а остальные подбирать так, чтобы они соответствовали, «подыгрывали» им. Фактически это означает возврат к применению двухмерной таблицы. Однако и применение двухмерных таблиц наталкивается на трудности: надо правильно выбрать ось, от чего зависит плодотворность сочетаний. В связи с этим возникает логический вопрос: нельзя ли построить универсальную таблицу, пригодную для морфологического анализа многих технических систем?
Такая таблица получила название фантограммы (предложена Г. С. Альтшуллером в 1970 г.), так как в школах ТРИЗ она применялась в основном не для решения технических задач, а в упражнениях по развитию воображения. Вертикальной осью фантограммы служат следующие универсальные показатели, характеризующие любую систему — от часового механизма до человеческого общества: химический состав вещества, физическое состояние вещества, объект, элементы микроструктуры объекта (например, для дерева — клетка, для общества — человек), надструктура (система, в которую входит объект, например, для дерева — лес), направление развития, воспроизведение, энергопитание, способ передвижения, сфера распространения, управление, цель, назначение, смысл существования. В качестве горизонтальной оси используют перечень приемов изменения: уменьшить, увеличить, объединить, разъединить, раздробить, заменить данное свойство «антисвойством», ускорить, замедлить, сместить во времени назад, сместить во времени вперед, сделать свойства меняющимися во времени (а если они уже меняются, наоборот — сделать их постоянными), отделить функцию от объекта, изменить связь со средой (включая полную замену среды). Из 144 сочетаний, даваемых фантограммой, обычно 60—70% имеют определенный смысл. В этом преимущество метода фантограммы по сравнению с обычным морфоанализом. Однако и здесь возможности весьма ограничены. Следовало бы увеличить число элементов по каждой оси, одновременно повысив их точность и конкретность, а следовательно, и определенность сочетаний. Но с увеличением числа элементов начинает снижаться доля осмысленных сочетаний, фантограмма теряет компактность и удобство использования. Тут мы сталкиваемся с явлением, характерным для всех методов перебоpa вариантов: эти методы не имеют резервов развития, они могут видоизменяться, но не развиваться, оставаясь в пределах исходного принципа.
Мозговой штурм
Существует несколько десятков разновидностей данного метода, но все они лишены красоты, присущей идее чистого мозгового штурма. Автор метода — американец А. Осборн. В основе мозгового штурма лежит четкая мысль: процесс генерирования идей необходимо отделить от процесса их оценки. При обсуждении задачи многие не решаются высказать смелые, неожиданные идеи, опасаясь насмешек, ошибок, отрицательного отношения руководителя и т. д. Если же такие идеи все-таки высказываются, их зачастую подвергают уничтожающей критике другие участники обсуждения. Идеи гибнут, не получив развития. Осборн предложил вести генерирование идей в условиях, когда критика запрещена и, наоборот, всячески поощряется каждая идея, даже шуточная или явно нелепая. Для этого отбирают небольшую и по возможности разнородную группу (6—8 человек) генераторов идей. В эту группу не включают руководителей, а сам процесс генерирования стремятся вести в непринужденной обстановке. Высказанные идеи записывают на магнитофон или в виде стенограммы. Полученный материал передают группе экспертов для оценки и отбора перспективных идей.
Что же дает такое разделение труда? По складу ума люди делятся на «фантазеров» и «скептиков». Разумеется, это условное деление, как и деление на четыре типа темперамента (чаще встречаются смешанные типы). Но все-таки в группу генераторов идей всегда можно отобрать «почти фантазеров». Такой отбор плюс запрет на критику и требование подхватывать и развивать любые высказывания создают благоприятные условия для появления смелых, нетривиальных идей: за 25—30 минут штурма набирается не менее 50 идей, из которых 10—15% (если взята посильная задача) не лишены смысла. Группа экспертов получает, во-первых, идеи, высказанные смело, до конца, без оговорок, а во-вторых, часть идей уже развита участниками штурма, получила хотя бы первоначальное подкрепление.
Интересна сама обстановка штурма. В непринужденной обстановке группа не стесняющихся друг друга людей наперебой высказывает идеи. Существует не только запрет на критику, запрещено и приводить доказательства, поэтому генерирование идей проходит в быстром темпе. В пиковые минуты «коллективного вдохновения» возникает своего рода ажиотаж, идеи выдвигаются как бы непроизвольно, прорываются и высказываются смутные догадки, предположения. Именно эти стихийно прорывающиеся идеи считаются наиболее ценной продукцией мозгового штурма.
Философская основа мозгового штурма — теория австрийского психолога Фрейда. По Фрейду, сознание человека представляет собой тонкое и непрочное наслоение над бездной подсознания. В обычных условиях мышление и поведение человека определяются в основном сознанием, в котором властвуют контроль и порядок, сознание «запрограммировано» привычными представлениями и запретами. Но сквозь тонкую корку сознания то и дело прорываются темные и грозные стихийные силы и инстинкты, бушующие в подсознании, они толкают человека на нарушение запретов, нелогичные поступки. Поскольку для изобретения приходится преодолевать психологические запреты, обусловленные привычными представлениями о возможном и невозможном, нужно создать условия для прорыва смутных иррациональных идей из подсознания — такова философская концепция мозгового штурма.
Мозговой штурм, появившись в США, попал на хорошо подготовленную фрейдизмом почву. Первые 10—15 лет с ним связывались большие надежды, метод казался потенциально неограниченно сильным. Постепенно выяснилось, что мозговой штурм хорошо «берет» разного рода организационные задачи, например, рекламные, однако современные изобретательские задачи ему не поддаются. Надежды, связанные с мозговым штурмом, не оправдались.
Началась эпоха всевозможных видоизменений метода.
Существует десятка полтора разновидностей мозгового штурма: индивидуальный, парный, массовый, двух- и трехстадийный, поэтапный, конференция идей, «совещание пиратов», кибернетическая сессия и т. д.
Все эти методы слабее чистого мозгового штурма, поскольку попытки ввести управление в стихийный процесс генерирования идей пагубно сказываются на самом ценном механизме штурма — создании условий для проявления иррациональных идей, спонтанно прорывающихся из подсознания.
Синектика
Единственной научной попыткой усовершенствовать мозговой штурм следует считать синектику, что в переводе с греческого «объединение разнородных элементов» (подразумевается нечто вроде того объединения, которое имело место при использовании метода фокальных объектов). Однако синектика отнюдь не сводится только к состыкованию разнородных понятий.
Автор синектики У. Гордон (США) разработал метод в 50-е гг.
Вся «соль» мозгового штурма, вся его сила — в запрете на критику. Но здесь же и его слабость: для развития и видоизменения идеи нужно выяснить ее недостатки, т. е. нужна критика. Гордон преодолел это противоречие путем формирования более или менее постоянных групп. Члены этих групп постепенно привыкают к совместной работе, перестают бояться критики, не обижаются, когда кто-то отвергает их предложения. Постоянные группы вообще имеют много преимуществ. Постепенно накапливается опыт решения задач. Состав группы можно совершенствовать, вводя новых участников. Растет взаимопонимание, идеи схватываются с полуслова.
Гордону удалось смягчить и другое противоречие — между хаотичностью мышления и последовательностью решения. Он сумел несколько упорядочить процесс решения задачи, сохранив стихийность, присущую мозговому штурму.
Руководитель синектической группы направляет процесс решения, призывая к поочередному использованию аналогий: это стимулирует генерирование идей и не стесняет свободу поиска.
Теоретические основы синектики, как и других методов активизации перебора вариантов, несложны. По мнению Гордона, творческий процесс познаваем и поддается усовершенствованию: надо изучать записи решения задач, регулярно тренироваться на самых различных задачах. Нечто подобное настойчиво повторяет в своих работах и Осборн, но он ничего не говорит о механизме решения. Получается так: каждый должен пытаться изобретать, все вещи поддаются улучшению, все зависит от вашей настойчивости и, конечно, от удачи. Гордон делает упор на необходимости предварительного обучения, на существовании специальных приемов, на определенной организации процесса решения. В целом это значительно более глубокий, чем у Осборна, подход к проблеме.
По мнению Гордона, существуют два вида механизмов творчества: неоперационные (в смысле «неуправляемые») — интуиция, вдохновение и т. д.— и операционные — использование разного вида аналогий. Нужно учить применению операционных механизмов, это обеспечивает повышение эффективности творчества и, кроме того, создает благоприятные условия для проявления неоперационных механизмов.
Гордон заметил, что очень многое зависит от понимания задачи: первоначальные условия не всегда ясны, нередко они подталкивают к неверному направлению. Поэтому процесс решения лучше начинать с уяснения и уточнения задачи: путем обсуждения перейти от начальной формулировки (проблема как она дана — ПКД) к рабочей (проблема как она понята — ПКП). Например, была поставлена задача: предложить недорогой экспресс-метод обнаружения мест утечки воздуха в автомобильной шине (для контроля при изготовлении). В ходе обсуждения возникли три разные формулировки ПКП: как найти места утечки, как предсказать возможное расположение этих мест, как найти способ самоустранения утечки. В сущности, здесь три разные задачи.
Для творческого процесса, пишет Гордон, очень важно умение превращать непривычное в привычное и, наоборот, привычное — в непривычное. Речь идет о том, чтобы за новой (а потому непривычной) проблемой, ситуацией увидеть нечто знакомое и, следовательно, решаемое известными средствами. С другой стороны, очень важен взгляд на то, что уже стало привычным, давно примелькалось. Люди получают наследство из замороженных слов и способов понимания, придающих окружающей действительности удобную привычную форму, но от этого наследства нужно отказываться.
Рабочими механизмами для выработки свежего взгляда на задачу являются следующие виды аналогий: прямая — любая аналогия, например, из природы; личная эмпатия — попытка взглянуть на задачу, отождествив себя с объектом и войдя в его образ; символическая — нахождение краткого символического описания задачи или объекта; фантастическая — изложение задачи в терминах и понятиях сказок, мифов, легенд.
Руководитель синектического штурма поочередно напоминает о разных видах аналогий, предлагает использовать соответствующие приемы. Например, для применения символической аналогии ищут название книги (из двух слов), в парадоксальной форме характеризующее суть задачи или объекта. Так, при решении одной задачи, связанной с мрамором, для слова «мрамор» было найдено словосочетание «радужное постоянство». Гордон спросил человека, предложившего это словосочетание, почему он так охарактеризовал мрамор. Ответ был такой: «Отшлифованный мрамор (не белый, конечно) многоцветен. Он весь в узорах очень ярких, напоминающих радугу. Но все эти узоры постоянны». Другие примеры символической аналогии: видимая теплота (пламя), энергичная незначительность (ядро атома), взвешенная неразбериха (раствор), надежная прерывистость (храповой механизм).
Гордон правильно выбрал метод исследования: изучение записей решения реальных изобретательских задач. Но при этом все понимание было сосредоточено на действиях человека, а дело вовсе не в них. Технические объекты развиваются закономерно, и действия изобретателя успешны только тогда, когда они вольно или невольно изменяют объект в том направлении, в каком идет развитие. В частности, технические объекты Становятся идеальнее, т. е. действие, во имя которого существует объект, все в большей и большей степени осуществляется само по себе (действия, так сказать, становится больше, а объекта — меньше). Это всеобщая закономерность. Незачем прибегать к аналогиям, метафорам, незачем надеяться на иррациональные факторы, незачем привлекать игру слов, чтобы натолкнуться на формулировку «действие осуществляется само собой». Такая формулировка должна быть запрограммирована в любом процессе решения, и не в общем виде, а конкретно — с указанием части объекта, к которой она относится, и с точным определением физического действия.
Синектика — предел того, что можно достичь, сохраняя принцип перебора вариантов. Во всяком случае, синектика близка к такому пределу. Если сравнить метод фокальных объектов с примитивным воздушным шаром, то синектика — дирижабль. И беда не в том, что дирижабль недостаточно совершенен — воздухоплавание вообще тупиковый путь. Завоевание воздушного океана требует принципиально иных средств.
Поскольку синектика эффективнее других методов перебора вариантов, оказалось возможным организовать продажу методологии решения изобретательских задач. Фирма «Синектикс инкорпорейтед» (г. Кембридж, штат Массачусетс), судя по проспекту, предлагает самые разные услуги: курсы синектики рассчитаны на сроки от половины дня до нескольких недель, есть повторные курсы для обновления знаний, курсы для студентов, фирма берется за участие в решении задач, проводит открытые и закрытые синектические сессии и т. д. Разумеется, за короткий срок синектику не освоишь. Гордон писал о более серьезной подготовке, например, в течение месяца, когда обучающиеся постоянно контактируют с сотрудниками фирмы, посвящая все время решению задач и обсуждению записей решения. После этого еще пять месяцев обучающиеся неделю в месяц посвящают освоению синектики, а остальное время работают в своих фирмах. Наконец, еще в течение шести месяцев обучающиеся (уже без отрыва от основной работы) принимают участие в синектических заседаниях. Стоит такой курс немало — сотни тысяч долларов за каждую группу.

Метод контрольных вопросов (МКВ)
Использование аналогий в синектике можно рассматривать как применение наводящих вопросов, правда, довольно однообразных. Но список вопросов может быть значительно расширен. Такие списки существуют, их применение для активизации перебора вариантов получило название метода контрольных вопросов (МКВ) или метода наводящих вопросов.
Разными авторами и в разное время предлагались самые различные списки. Приведем список А. Осборна, состоящий из девяти групп вопросов:
1) как по-новому применить объект,
2) как упростить объект,
3) как модифицировать объект,
4) что можно увеличить в объекте,
5) что можно уменьшить,
6) что можно заменить,
7) что можно преобразовать,
8) что можно перевернуть наоборот,
9) возможные комбинации элементов объекта.
Каждая из этих групп включает 5 — 10 вопросов. Так, в четвертую группу входят вопросы: что можно увеличить в техническом объекте; что можно присоединить; возможно ли увеличение времени службы, воздействия; увеличить частоту, размеры, прочность; дублировать; повысить качество; присоединить новый ингредиент; возможны ли мультипликации рабочих органов, позиций и других элементов; возможны ли преувеличение, гиперболизация элементов или всего объекта.
МКВ внутренне противоречив. Хороший список должен быть возможно более полным и подробным, но чем полнее становится список, тем яснее видно, что все вопросы можно заменить одним универсальным правилом: «Настойчиво перебирай любые варианты». В сущности, списки контрольных вопросов просто подталкивают изобретателя, тормошат, не дают остановиться. Годен любой вопрос — лишь бы он давал возможность перебрать еще одну серию вариантов. Это хорошо видно на вопросах одного из лучших списков, составленного английским изобретателем Т. Эйлоартом. Вот некоторые из этих вопросов:
— набросать фантастические, биологические, экономические, молекулярные и другие аналогии;
— попробовать различные виды материалов и энергии;
— узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных людей;
— устроить «сумбурное» групповое обсуждение, выслушать каждую идею без критики;
— попробовать «национальные» решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское;
— бродить среди стимулирующей обстановки: на свалках лома, в технических музеях, в магазинах дешевых вещей;
— определить идеальное решение и т. д.
Работая «чистым» методом проб и ошибок, способный и настойчивый изобретатель сам задает себе подобные вопросы, даже и не зная о существовании МКВ. Поэтому как в списке Т. Эйлоарта, так и в других нет откровений. Некоторое полезное воздействие МКВ основано на психологическом влиянии: есть список, есть вопросы — это подталкивает продолжать перебор вариантов, не дает возможности остановиться.
Есть наводящие вопросы, которые ведут в правильном направлении при решении любых задач. Но практический результат даже таких вопросов незначителен. Возьмем, например, вопрос из списка Эйлоарта об идеальном решении. Технические объекты, развиваясь, становятся идеальнее. Это универсальный закон, и напоминание об идеальном решении всегда подталкивает мысль в правильном направлении. А дальше? Как конкретно представить идеальное решение? Как, скажем, выглядит идеал парусного корабля — судно со множеством парусов, что-то вроде сверхклипера, или судно вообще без парусов? Нужны правила, позволяющие для каждой задачи формировать образ идеального решения, а таких правил у МКВ нет. Это относится ко всем вопросам. Самое же главное — не «что», а «как». Как правильно построить аналогию, как правильно заменить материал, как правильно «перевернуть наоборот» и т. д. Никакие списки этого не объясняют.
МКВ имеет и другой принципиальный недостаток: вопросы относятся к одиночным изменениям объекта. Между тем, для решения мало-мальски сложных задач нужна комбинация изменений. Не просто «расплавить» или «перевернуть наоборот», а «расплавить и одновременно перевернуть расплав наоборот». Списки, включающие такие комбинации, практически невозможно составить, они получились бы чрезвычайно громоздкими. Если же попытаться их как-то сжать, свернуть, мы придем к морфологическому ящику.
Прочие методы
Выше рассмотрены основные методы активизации перебора вариантов. Они граничат друг с другом, кое-где даже пересекаются, но в общем, это разные методы. Наряду с этими «чистыми» разновидностями, существуют всевозможные видоизменения и комбинации. Все они значительно слабее чистых методов.
Прежде всего необходимо отметить, что пять основных методов нередко встречаются под другими названиями. Так, Д.Джонс метод контрольных вопросов описал под названием метода ликвидации тупиковых ситуаций. Знакомство с основными методами позволяет легко распознать, что скрыто под тем или иным «псевдонимом».
Часто приходится сталкиваться с комбинациями основных методов. Примером может служить метод психоэвристической активизации, разработанный в Институте кибернетики АН Грузинской ССР под руководством А. В. Чавчанидзе. Первоначально схема метода была такой: два человека — ведущий и испытуемый — ведут диалог; ответы испытуемого анализирует ЭВМ, подсказывающая ведущему вопросы, которые следует задавать. Требовать от современной ЭВМ такой работы — совершенно нереально. И вскоре в описании метода вместо ЭВМ стал фигурировать комплект перфокарт. Выяснилось однако, что перфокарты тоже не нужны, так как в них слишком мало наводящих вопросов. В конце концов стали использовать список контрольных вопросов, а вместо двух человек к обсуждению привлекли многочисленную группу1. В результате получилось сочетание мозгового штурма (или синектического заседания) с методом контрольных вопросов. Такое сочетание ослабляет оба метода. Мозговой штурм требует предельной раскованности, применение же вопросника, введение в группу экспертов и оппонентов, одновременное участие в штурме руководителей и подчиненных — все это целиком исключает свободное генерирование случайных и полусознательных идей, то есть то, во имя чего и существует штурм. По сути это обычное групповое обсуждение.
Порой комбинирование метода бывает весьма многослойным. Такова, например, стратегия семикратного поиска, предложенная Г. Я. Бушем 2. Первоначально эта стратегия основывалась на «магическом» числе семь: процесс решения делился на семь стадий, использовались семь ключевых вопросов и т. д. В дальнейшем схема была изменена: действия на каждой стадии рекомендуется вести по таблицам, дающим наводящие вопросы, причем в качестве вопросов выступают отдельные методы, например, составление морфологических матриц, использование метода фокальных объектов (гирлянды ассоциаций), организация творческих дискуссий и изобретательских игр, проведение «диких» экспериментов и т. д. Г. Я. Буш неоднократно описывал стратегию семикратного поиска, но никогда не приводил никаких примеров решения задач с помощью такой стратегии.
Выводы
Мысль о необходимости создания эффективных методов решения творческих задач высказывалась давно, по крайней мере, со времен древнегреческого математика Паппа, в сочинениях которого впервые встречается слово «эвристика». Однако только в сороковых годах XX века стало очевидно, что создание таких методов не только желательно, но и необходимо.
Появление методов активизации перебора вариантов — знаменательная веха в истории человечества. Впервые на практике была доказана возможность — пусть в ограниченных пределах — управлять творческим процессом. Американские методологи творчества Осборн, Цвикки, Гордон показали, что способность решать творческие задачи можно и нужно развивать посредством обучения. Был подорван миф об «озарении», не поддающемся управлению и воспроизведению.
Методы активизации перебора вариантов представляют собой усовершенствование метода проб и ошибок. Поэтому возможности развития этих методов крайне невелики. МФО, например, несколько раз менял названия, но при этом сущность его оставалась неизменной. Не было сколько-нибудь значительных изменений и в других методах. За тридцать лет прогресс выразился только в механическом увеличении числа процедур. Одни и те же действия в МФО или в мозговом штурме предлагается повторять дважды или трижды. Полной неудачей кончилась и попытка как-то объединить, скомбинировать методы активизации или их элементы, стало совершенно ясно, что в чистом виде методы активизации работают лучше, чем в различных комбинациях.
Методы активизации перебора вариантов, как уже отмечалось, можно сравнить с воздушными шарами: подобно тому, как воздушные шары позволили впервые оторваться от земной поверхности, методы активизации впервые показали возможность усиления интеллектуальных операций при решении творческих задач. Но завоевание воздушного океана стало возможным только с появлением принципиально иного летательного аппарата — самолета, точно так и освоение безбрежного «творческого пространства» требует средств, принципиально отличающихся от методов активизации.
Технические системы развиваются закономерно. Закономерности эти познаваемы, их можно использовать для сознательного совершенствования старых и создания новых технических систем, превратив процесс решения изобретательских задач в точную науку развития технических систем. Здесь и проходит граница между методами активизации перебора вариантов и современной теорией решения изобретательских задач.
Методы активизации появились примерно в одно время с ТРИЗ. Простые и не требующие разработки, эти методы получили довольно широкое распространение. Их легко приняли: они не меняли основу старой технологии, не требовали коренной ломки устоявшихся взглядов. На определенном этапе распространение методов активизации помогло и распространению ТРИЗ.
Еще 15—20 лет назад противники ТРИЗ отрицали какое бы то ни было вмешательство в «сокровенный творческий процесс». Сегодня ТРИЗ противопоставляются методы активизации перебора вариантов. Исход этого противоборства предрешен. К участию в техническом творчестве ныне привлечены огромные массы людей. Отказ от кустарного метода проб и ошибок и переход к принципиально иной технологии совершенствования технических систем — это историческая необходимость.
Упражнения и задачи
3.1. Придумать новую игрушку, используя метод фокальных объектов. Хорошие игрушки просты (волчок, мяч, кукла и т. д.), поэтому игрушек со встроенными ЭВМ не предлагать.
Должна быть запись решения: что взято в качестве фокального объекта, что взято в качестве случайных объектов и т. д.
3.2. Предположим, что вы пишете рассказ, который должен начинаться словами «Взошла Луна». Необходимо придумать свежее определение к слову «луна». Багровая, золотая, большая и т. д.— все это уже было множество раз. Нужно найти что-то новое.
Конечно, определение зависит от ситуации, с которой начинается рассказ (в хорошем рассказе о войне Луна не такая, как в рассказе о любви). Можно взять любую исходную ситуацию или придумать ее после того, как найдется определение Луны. Условием задачи требуется только первая фраза плюс краткое пояснение ситуации.
Разрешается дать определение не к слову «Луна», а к «взошла», причем не одной фразой, а больше, лишь бы был результат — новое и яркое определение Луны. Впрочем, вместо Луны можно взять горы, лес, море и т. д. Желательно не относить место действия к другим планетам, пусть имеется в виду наше время и наша Луна.
При решении задачи надо обязательно использовать метод фокальных объектов. Первоначальные его шаги (выбор случайных объектов, составление списка их признаков, перенос признаков на фокальный объект) — это только вступление. Главное — развитие первоначальной идеи.
3.3. Составить морфологическую карту, где на каждой из осей будет обозначен перечень наук (не менее 20 названий). Каждая клетка даст одну науку, находящуюся на стыке двух других, например, геохимия, астрофизика и т. д. Среди сочетаний, которые можно получить с помощью такой карты, будут уже известные науки (например, физическая химия) и науки, которые пока не известны. Задание: подобрать новую науку и попытаться ее обосновать, чем она должна заниматься, почему раньше ее не было, что может дать такая наука и т. д.
Можно построить морфологическую карту с разными осями, например, на одной оси — названия наук, на другой — различные объекты (галактика, звезда, планета... клетка, молекула, атом...). Вторая ось может основываться и на других принципах (перечень искусств, перечень агрегатных состояний вещества и т. д.). Суть задачи — смело экспериментировать, подбирая интересную вторую ось. Надо только, чтобы на выходе была «продукция»— новая, оригинальная наука.
Придумать с помощью морфологической карты интересное сочетание нетрудно, сложнее — додумать его. Самые интересные сочетания на первый взгляд кажутся дикими, бессмысленными. Нужно додумать выбранные комбинации, преодолевая психологическую инерцию. Поэтому спешить с решением этой задачи не следует.
3.4. Дождь, снег, град, эхо, радуга и т. д.— реальные природные явления. Нужно придумать фантастическое природное явление, такое, чтобы оно было не менее интересным и впечатляющим.
Для решения задачи следует использовать морфоанализ. Сначала разобраться, что такое природное явление, дать «формулу» природного явления вообще. Все это поможет составить морфотаблицу. Пусть в таблице сначала будут только две оси, на одной из них — известные природные явления. Когда она будет готова (не исключено, что в ходе работы придется менять оси, чтобы таблица начала «работать»), можно ввести еще несколько осей.
Из всего этого надо «выжаты» всего одно, но впечатляющее фантастическое природное явление, коротко описать его, указать отличительные особенности.
3.5. Используя фантограмму, придумать фантастическое транспортное средство (для перемещения человека или груза). Прототип — реальное транспортное средство. Применить один из универсальных показателей (энергопитание, воспроизведение или физическое состояние вещества) и какой-либо прием его изменения, например: «сделать свойства меняющимися во времени» или «заменить данное свойство антисвойством».
ОСНОВНЫЕ ИДЕИ ТРИЗ Предварительные соображения
Сравним формулы двух изобретений:
А. с. № 210662. Индукционный электромагнитный насос, содержащий корпус, индуктор и канал, отличающийся тем, что с целью упрощения запуска насоса индуктор выполнен скользящим вдоль оси канала насоса.
А. с. № 244266. Колонка для замораживания горных пород, включающая замораживающую и питающую трубы, а также турбулизатор, отличающаяся тем, что с целью обеспечения возможности управления процессом образования ледопородного цилиндра по высоте зоны замораживания турбулизатор установлен на питающей трубе с возможностью перемещения вдоль ее оси.
Эти изобретения относятся к разным областям техники, однако суть технических решений одинакова. Имеются некая труба и некое устройство, жестко соединенное с этой трубой. Чтобы повысить управляемость системы, предложено заменить жесткое соединение нежестким, сделать устройство подвижным, перемещающимся вдоль трубы.
Если обратиться к патентному фонду, нетрудно найти множество подобных технических решений. Так, по а. с. № 232160 в электромагнитном гидроциклоне песковой патрубок выполнен перемещающимся относительно «надетого» на этот патрубок корпуса циклона. По а. с. № 499939 вал мешалки способен перемещаться относительно ванны с жидкой средой. Не менее часто встречаются изобретения, в которых части системы перемещаются относительно друг друга благодаря введению шарнирных связей. Например, шарнирное соединение использовано в а.с. № 179859 для придания подвижности головке сварочной горелки.
Возникает вопрос: не является ли переход от жесткой схемы к гибкой закономерностью, распространяющейся на все технические системы?
Историко-технические исследования и анализ патентного фонда дают положительный ответ на этот вопрос. «Молодые» технические системы имеют по преимуществу жесткие связи между частями. Такие связи не позволяют системе приспосабливаться к меняющимся внешним условиям. Поэтому каждая система неизбежно проходит этап «динамизации» — переход от жесткой, неменяющейся структуры к гибкой, поддающейся управляемому изменению. Общеизвестными примерами действия этого закона могут служить применение убирающегося шасси на самолете, появление самолетов с изменяющейся геометрией крыла, ТУ-144 с откидывающимся «носом» и т. д. Следует подчеркнуть, что закону динамизации подчинено и развитие систем, которые по самой своей природе должны бы быть жесткими.
Опора для шпалерных насаждений — это просто столбик, к которому крепится проволока. Но по а. с. № 324990 опора выполнена из двух шарнирно-соединенных частей: это позволяет осенью пригибать ветви. В а.с. № 243241 описан молоток, ударный элемент которого с целью получения постоянной силы удара соединен с рукояткой при помощи пружины.

Устройство для ввода сыпучих материалов

 Зная закон динамизации, можно прогнозировать развитие технических систем. Рассмотрим, например, а. с. № 193349 на устройство для ввода сыпучих материалов в горизонтальный трубопровод. Под течкой бункера на четырех болтах установлена площадка. Ее высоту подбирают так, чтобы угол отскока материала не позволял ему высыпаться за пределы площадки. Благодаря этому в поток воздуха поступает столько порошка, сколько поток может унести, и предотвращается образование пробок. Налицо типичная жесткая система. Очевидно, что можно перейти к динамической системе, имеющей заведомое преимущество — возможность регулирования подачи сыпучего материала. Для этого необходимо сделать площадку подвижной, чтобы мог меняться угол ее наклона к оси трубы. Динамичность можно обеспечить и вибрацией площадки, установленной на шарнирных или пружинных опорах (а. с. № 272064).
Задача 10. В а. с. № 235856 описан дозатор для ферромагнитных материалов, отличающийся тем, что вместо механических задвижек использованы кольцевые электромагниты. При выключенном верхнем электромагните материал из бункера поступает в калиброванную трубу — до уровня нижнего (включенного) магнита. Затем включают верхний магнит и выключают нижний. Отмеренная доза материала проходит вниз по трубе.

 Дозатор для ферромагнитных материалов

 Задание предложить другую, более эффективную конструкцию дозатора обычно вызывает недоумение, поскольку не указаны недостатки существующей конструкции. Для тех же, кто знает закон динамизации систем, решение задачи очевидно, т. е. надо перейти к системе гибкой, подвижной, динамичной. Это можно сделать, выполнив один магнит подвижным относительно другого. В результате будет обеспечена возможность регулирования отмеряемой дозы материала (а. с. № 312810).

 

Задача 11. Спортивный катамаран представляет собой два поплавка, соединенные площадкой, на которой стоит спортсмен. Чем больше расстояние между поплавками, тем устойчивее катамаран. Однако при опрокидывании (переворачивании) катамаран — именно из-за высокой устойчивости — не может быть без посторонней помощи возвращен в первоначальное положение. Как быть?

 Спортивный катамаран

 Задача легко решается. Катамаран — жесткая система. Именно поэтому катамаран не приспособлен к применению в других внешних условиях, в которых он оказывается после опрокидывания. Решение очевидно: либо поплавки должны сдвигаться друг к другу, либо — что проще — мачта должна перемещаться из нижнего (опрокинутого) положения в верхнее с тем, чтобы дальнейшее плавание продолжалось на обратной стороне площадки (обе стороны одинаковы). Для этого мачта должна быть шарнирно соединена с брусом на передней кромке площадки (англ. пат. № 1372642).

 Таким образом, знание закона динамизации позволяет прогнозировать развитие технических систем и решать некоторые изобретательские задачи. Однако этот закон отражает лишь одну из трансформаций технических систем: на каком-то этапе они становятся динамичными, причем степень этой динамичности постоянно увеличивается путем введения новых гибких связей. Естественно предположить, что существуют и другие законы развития технических систем.
В сущности, речь идет о том, чтобы признать материальность техники и диалектичность ее развития. Казалось бы, в этом не может быть ни малейших сомнений. Материальность технических систем очевидна, и столь же очевиден факт их развития, подчиняющегося, как и всякое развитие, всеобщим законам диалектики. Отсюда со всей непреложностью вытекает решающий для методологии изобретательства вывод: существуют объективные законы развития технических систем, эти законы можно познать и использовать для сознательного решения изобретательских задач без перебора вариантов.
Однако на протяжении целого столетия — с тех пор, как началось более или менее регулярное изучение творчества — внимание исследователей было сосредоточено на психологии изобретательства. Считалось (да и считается по сей день), что главное — это процессы, происходящие в голове изобретателя. Исследуя эти процессы, надеялись понять, как появляются новые технические системы. В лучшем случае допускалось, что раскрыв некие «секреты изобретательства», можно в какой-то мере повысить эффективность творчества. Возможность замены творчества принципиально иной технологией производства изобретений, переход к точной науке о развитии технических систем просто не рассматривались.
Интересно, что идея закономерной эволюции биосферы получила признание еще в XIX веке. Развитие биосферы происходило без участия человека, задолго до его появления. При всем желании нельзя было приписать деятельности человека появление новых видов животных и растений. Технические же системы развиваются от «вида» А к «виду» Б при участии человека, и это создает впечатление, что все зависит от него. На самом же деле переходы осуществляются по определенным законам, и никакой изобретатель не может существенно изменить ход развития: перейти от А не к Б, а скажем, к В или повернуть развитие вспять — от Б к А. Работа по созданию теории решения изобретательских задач началась в нашей стране с 1946 г. Первая публикация появилась в 1956 г., ее автором был Г. С. Альтшуллер 1. Первая публикация в массовом журнале — в 1959 г.2. Творческий процесс настолько привыкли считать не поддающимся управлению, что потребовалось около десяти лет (1959 — 1968 гг.) пропаганды ТРИЗ, прежде чем начался переход к коллективной работе. Только с конца шестидесятых годов удалось перейти от разрозненных семинаров к регулярному обучению ТРИЗ в общественных школах и институтах технического творчества.
Законы развития технических систем
Итак, в основе ТРИЗ — представление о закономерном развитии технических систем. Материалом для выявления конкретных закономерностей является патентный фонд, содержащий описания миллионов изобретений. Ни в одном другом виде человеческой деятельности нет такого огромного и систематизированного свода записей «задача-ответ».
Анализ патентных материалов позволил выявить ряд важнейших законов развития технических систем. Первая группа этих законов (законы статики) определяет критерий жизнеспособности новых технических систем.
Необходимыми условиями принципиальной жизнеспособности технической системы являются: наличие и хотя бы минимальная работоспособность ее основных частей, сквозной проход энергии через систему к ее рабочему органу, согласование собственных частот колебаний (или периодичности действия) всех частей системы.
Законы эти элементарны и очевидны, если речь идет о живых системах. Однако при создании и совершенствовании технических систем законы зачастую нарушаются. Примером может служить уже упоминавшееся изобретение по а. с. № 427423 — способ измерения давления газа в баллонах электрических ламп. По этому способу баллон разбивают, газ выпускают в мерный сосуд, а затем, измеряя изменения давления в мерном сосуде, вычисляют давление, которое было в разбитом баллоне. Автор этого изобретения впоследствии получил ряд других авторских свидетельств: совершенствовались все части устройства, кроме одной — «разбивательной». Но поскольку эта часть оставалась плохой, вся система тоже оставалась плохой.
Задача 12. По конвейеру движутся одна за другой металлические детали, похожие на кнопки: круглая пластинка размером с гривенник, а в центре — стерженек высотой 5 мм. У одних «кнопок» стерженьки тупые, у других — острые. Нужно автоматизировать разделение «кнопок» по этому признаку. Способ должен быть простым и надежным.
Это типичная задача на синтез измерительной системы. Измерение, как и изменение, всегда связано с преобразованием энергии. Но в задачах на изменение необходимость преобразования энергии видна намного отчетливее, чем при решении задач на измерение. Поэтому при решении задачи 12 методом перебора вариантов даже не вспоминают о законе обеспечения сквозного прохода энергии. В эксперименте задача была предложена четырем заочникам (живущим в разных городах), только приступающим к изучению ТРИЗ. Результат: выдвинуто 11 идей, контрольного решения нет. Предложения характеризуются неопределенностью: «Может быть, острые и тупые «кнопки» отличаются по весу? Тогда надо проверить возможность сортировки по весу...». Четыре заочника второго года обучения дали контрольные ответы, причем двое из них отметили тривиальность задачи.
В самом деле, если применить закон о сквозном проходе энергии, 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». Цепь «кнопка — острие стерженька — воздух — вход прибора» может быть легко реализована, если энергия электрическая, значительно труднее она реализуется при использовании других видов энергии. Следовательно, надо рассмотреть процесс в потоке электрической энергии, а также то, в каких случаях ток зависит от степени заостренности стерженька, контактирующего с воздухом. Такая постановка вопроса в сущности содержит и ответ на задачу: надо использовать коронный разряд, сила тока в котором прямо зависит (при прочих равных условиях) от радиуса кривизны (т. е. от степени заостренности) электрода.
Существуют и некоторые другие закономерности статики, которые пока еще не сформулированы достаточно четко. Таков, например, «принцип соответствия», по которому оптимальные размеры рабочего органа системы должны быть того же порядка (или на один-два порядка меньше), что и размеры обрабатываемой области изделия. Здесь ясно видна некоторая неопределенность: в каких случаях размеры должны быть равны, а в каких на два порядка меньше? Пока удалось только подметить, что в измерительных задачах почти всегда размеры инструмента (точнее, рабочих частей, рабочих частиц) примерно на два порядка ниже размеров измеряемого объекта.
Вторая группа законов развития технических систем (законы кинематики) характеризует направление развития независимо от конкретных технических и физических механизмов этого развития.
Развитие всех технических систем, во-первых, идет в направлении увеличения степени идеальности, во-вторых, происходит неравномерно — через возникновение и преодоление технических противоречий, причем чем сложнее система, тем неравномернее и противоречивее развитие ее частей. И в-третьих, развитие возможно до определенного предела, за которым система включается в надсистему в качестве одной из ее частей, при этом развитие на уровне системы резко замедляется или совсем прекращается, заменяясь развитием на уровне надсистемы.
Существование технической системы — не самоцель. Система нужна только для выполнения какой-то функции (или нескольких функций). Система идеальна, если ее нет, а функция осуществляется. Конструктор подходит к задаче так: «Нужно осуществить то-то и то-то, следовательно, понадобятся такие-то механизмы и устройства». Правильный изобретательский подход выглядит совершенно иначе: «Нужно осуществить то-то и то-то и сделать это необходимо, не вводя в систему новые механизмы и устройства». Примером может служить решение задачи 1 о шлаке: жидкий шлак сам себя защищает от теплопотерь с помощью «крышки» из шлаковой пены. Крышка есть (т. е. пена шлака играет роль крышки) и крышки нет (как специального объекта, который надо опускать и поднимать).
При решении задач перебором вариантов сознательное стремление к идеальному объекту встречается крайне редко. Но повышение степени идеальности систем — закон. К ответу, повышающему степень идеальности, приходят на ощупь после того, как отброшено множество «пустых» проб.
Как возникают новые виды животных? В результате действия различных мутагенных факторов появляются новые признаки. В огромном большинстве случаев эти признаки бесполезны или вредны. И лишь изредка появляется признак, полезный для организма. Естественный отбор «бракует» особи с неудачными новыми признаками и способствует сохранению и распространению особей с полезными признаками. Итак, беспорядочные «пробы» и естественный отбор.
Таков и механизм работы при совершенствовании технических систем перебором вариантов. Изобретатели, не зная законов технических систем, генерируют множество различных вариантов решения. Жизнеспособными оказываются только те «мутации», которые действуют в направлении, совпадающем с объективно существующими законами развития. В хороших изобретениях нетрудно заметить эффект повышения идеальности, хотя достигнут этот эффект чаще всего неосознанно, случайно, после многих попыток, связанных с уменьшением степени идеальности.
У природы нет сознания, разума: результаты мутаций не изучаются, борьба за повышение «процента удачных мутаций» не ведется. Если круто меняются внешние условия, организмы с большим циклом смены поколений (т. е. с небольшим числом мутаций в единицу времени) просто погибают. В технике есть возможность накопить опыт «мутаций» (таким накопителем, в частности, является патентный фонд), исследовать его, выявить «правила удачного мутирования», объективно совпадающие с законами развития технических систем. Это позволит вести «мутации» сознательно: первый же выдвинутый вариант должен быть наилучшим.

 В начале книги мы уже говорили о технических противоречиях, теперь кое-что уточним.
Существуют противоречия административные (АП): нужно что-то сделать, а как сделать — неизвестно. Такие противоречия отражают лишь сам факт возникновения изобретательской задачи, точнее, изобретательской ситуации. Они автоматически даются вместе с ситуацией, но ни в коей мере не способствуют продвижению к ответу. Технические противоречия (ТП) отражают конфликт между частями или свойствами системы (или «межранговый» конфликт системы с надсистемой, системы с подсистемой). Изобретательской ситуации присуща группа ТП, поэтому выбор одного противоречия из этой группы равносилен переходу от ситуации к задаче. Существуют типовые ТП, например, в самых различных отраслях техники часто встречаются ТП типа «вес-прочность», «точность-производительность» и т. д. Типовые технические противоречия преодолеваются типовыми приемами. Путем анализа многих тысяч изобретений (преимущественно третьего-четвертого уровней) удалось составить списки таких приемов. Более того, были составлены таблицы применения этих приемов в зависимости от типа противоречий. Поэтому ТП обладают определенной эвристической ценностью: зная ТП, можно по таблице выйти на нужную группу приемов. Однако при решении сложных задач такой путь не всегда оказывается эффективным, поскольку многое остается неопределенным: неизвестно, какой именно прием из группы надо использовать, к какой части конфликтующей пары его отнести, как именно применить (например, дробление) в обстоятельствах данной задачи. Положение осложняется еще и тем, что решения многих сложных задач связаны с использованием определенных сочетаний нескольких приемов (или сочетаний приемов и физэффектов). Поэтому анализ задач необходимо вести глубже, выявляя физическую суть ТП.
Физические противоречия
Современная ТРИЗ предусматривает анализ причин ТП и переход от технического противоречия к физическому (ФП).
ТП представляет собой конфликт двух частей системы, для перехода к ФП необходимо выделить одну часть, а в этой части одну зону, к физическому состоянию которой предъявляются взаимопротиворечивые требования. Формулируется ФП так: «Данная зона должна обладать свойством А (например, быть подвижной), чтобы выполнять такую-то функцию, и свойством не-А (например, быть неподвижной), чтобы удовлетворять требованиям задачи.
«Физичность» ФП, четкая локализация и предельная обостренность самого конфликта (быть А и не быть А) придают ФП высокую эвристическую ценность. Если ФП сформулировано правильно, задачу — даже сложную — можно считать в значительной мере решенной. Дальнейшее продвижение не вызывает принципиальных трудностей (хотя и требует обширного и сконцентрированного информационного аппарата, например, свода физических эффектов и явлений).
Задача 13. Имеется установка для испытания длительного действия кислот на поверхность образцов сплавов. Установка представляет собой герметично закрываемую металлическую камеру. На дно камеры устанавливают образцы (кубики). Камеру заполняют агрессивной жидкостью, создают необходимые температуру и давление. Агрессивная жидкость действует не только на кубики, но и на стенки камеры, вызывая их коррозию и быстрое разрушение. Приходится изготавливать камеру из благородных металлов, что чрезвычайно дорого. Как быть?
Перед нами изобретательская ситуация с четко видимым административным противоречием: нужно как-то снизить стоимость системы, а как именно — неизвестно. В системе три части: камера (т. е. корпус камеры, стенки), жидкость и кубик (достаточно рассмотреть один). Соответственно имеются три пары частей: камера — жидкость, камера — кубик, жидкость — кубик. Конфликтующими являются только первая и третья пары. Нетрудно заметить, что для возникновения конфликта нужно взаимодействие частей пары. Между камерой и образцом нет конфликта, поскольку нет взаимодействия. Две конфликтующие пары — это две разные изобретательские задачи со своими техническими противоречиями. Какую из них выбрать?
По задаче 13 за 1973—1979 гг. накопилась обширная статистика. Слушатели, не знакомые с ТРИЗ (732 человека), в 87% случаев выбирают в качестве конфликтующей пары «камеру — жидкость», т. е. ситуация переводится в задачу по борьбе с коррозией. Это крайне невыгодная стратегия: локальная задача по улучшению способа испытаний образцов заменяется несоизмеримо более общей и трудной задачей по защите металла от коррозии. В результате эти 87% слушателей (637 человек) дают свыше 80% заведомо «неверных» решений и около 20% весьма сомнительных и ненадежных (например, различные защитные покрытия камеры). Слушатели, знающие основы ТРИЗ (318 человек) в 85% случаев выбирают пару «кубик — жидкость». Из этих 85% (270 человек) 68 дали контрольные ответы, 12 — сомнительные, 20% — заведомо неверные.
Следует отметить, что неверные ответы возникают (при решении данной задачи) только из-за грубого нарушения правил ТРИЗ. Человек знает правила, но ему кажется, что в данном случае они «ведут не туда», и фактически решение по ТРИЗ подменяется перебором вариантов.
Задача 13 проста и ее можно решить перебором вариантов (хотя реально ее впервые решили по алгоритму решения изобретательских задач, а до этого применяли дорогостоящую облицовку, считая это неизбежным). Перебрав достаточно много вариантов, можно перейти от идеи защиты стенок к идее вообще обойтись без них. Это равносильно переходу к паре «кубик — жидкость». Правила выбора пары, основанные на законах развития технических систем, делают то же самое, но без «пустых» проб. Общее правило, вытекающее из закона повышения степени идеальности, гласит: в пару должны входить изделие и та часть инструмента, которая непосредственно ведет обработку изделия. Смысл правила: инструмент тем идеальнее, чем его меньше (при сохранении эффективности), значит, надо рассматривать только изделие и рабочую часть инструмента, как будто всего остального вообще нет. Тем самым мы от задачи переходим к ее модели. В данном случае модель выглядит так: кубик и вокруг него агрессивная жидкость. Реально этого не может быть — жидкость прольется. Модель задачи — это мысленная, условная ее схема, отражающая структуру конфликтного участка системы.

 Переход от задачи к ее модели облегчает выявление физического противоречия. При этом следует использовать следующее правило: менять надо не изделие, а входящую в модель часть рабочего органа системы (изменение изделия может вызвать острые противоречия в нескольких этажах иерархии систем). Инструмент в задаче 13 — жидкость. Эта жидкость должна свободно «висеть» вокруг кубика, чтобы не растекаться. Такая формулировка отсекает все мысленные варианты, кроме двух, где жидкость заменена вязким веществом типа пластилина, либо удерживается самим кубиком (для чего он должен быть сделан полым). Явно предпочтительнее последний вариант: он не связан с опасностью изменения свойств жидкости. В дальнейшем, используя специальные методы, мы увидим, что существует еще один неочевидный вариант.

Понятие о веполе
Переходя от ситуации к модели задачи, мы строим условную минимальную схему технической системы — два взаимодействующих вещества. Нечто подобное происходит, когда с помощью химических символов записывается формула соединения, например, Н2O. Два взаимодействующих вещества могут рассматриваться как своего рода «молекула» технической системы: если нет хотя бы одного вещества или взаимодействия — нет и работоспособной технической системы. Такая «молекула» получила название «веполь» — от слов «вещество» и «поле». Веществом обычно является изделие (точнее, подлежащая изменению или обнаружению часть изделия) и часть инструмента (внешней среды), непосредственно взаимодействующая с изделием. Например, в задаче 1 (о шлаке) взаимодействуют горячий жидкий шлак и холодный воздух над ним, в задаче 12 (о «кнопках») — острие стерженька «кнопки» и воздух, в задаче 13 (о кубиках) — кубик и агрессивная жидкость. Эти взаимодействующие вещества принято обозначать так: В1 — изделие, В2 — инструмент. Под взаимодействием подразумевают поля (обозначая их буквой П) — физические (электромагнитные, гравитационные, поля сильных и слабых взаимодействий) и технические (механическое, тепловое). Данные по условиям задачи вещества обычно записывают в строчку, поля «на входе» — над строчкой, поля «на выходе» — под строчкой. Связи веществ и полей принято обозначать черточками (связь в общем виде) или стрелками, показывающими направление действия. Веполь должен иметь как минимум две связи, объединяющие три элемента, например:

 Вепольные формулы позволяют записывать преобразования при решении изобретательских задач, т. е. показывают, что дано и что получено. Отбрасывая все случайное и несущественное, вепольные формулы дают представление о самой сути преобразования. В этом смысле они вполне подобны химическим формулам. Правила, по которым составляются химические формулы, отражают объективно существующие законы (например, уравнивая коэффициенты в записи химической реакции, мы исходим из закона сохранения вещества), точно так же правила вепольных преобразований отражают объективно существующие законы развития технических систем.
Задача 14. Имеется термопластичный материал (пластмасса). Из него надо изготовить (при массовом производстве) листы размером 1 м2 с ворсинками. Высота ворсинок 10 мм. Прессование и другие подобные методы дают неудовлетворительные результаты — они слишком грубы для производства такого изделия. Нужен какой-то другой способ. Контрольный ответ на эту задачу такой: в пластмассу добавляют мелкие ферромагнитные частицы, сверху подводят электромагнит в виде листа с выступами. Выступы соприкасаются с «омагниченной» пластмассой, и когда магнит приподнимают, то вытягивают столбики пластмассы, которые, застывая, образуют ворс. Запишем теперь решение задачи в вепольной форме:

 Дано (левая часть формулы) вещество B1. Двойная стрелка означает: для решения задачи необходимо перейти к ... . Первая часть формулы — это полученная вепольная структура (простейший веполь). Механическое поле, как сказано в условиях задачи, не обеспечивает необходимого действия на В1. Электромагнитному полю легко может быть придана структура, требуемая для формовки, но магнитное поле не действует на пластмассу. Пришлось пойти в обход: магнитное поле действует на вещество В2, которое связано с В1 и передает ему нужное действие. Очень трудно подобрать поле, которое хорошо взаимодействовало бы с веществом B1 (если это удается, изобретательская задача не возникает). Но почти всегда есть возможность подобрать подходящую пару П-В2. Тогда остается соединить B1 и В2, чтобы обеспечить нужное действие П на В1 . Нетрудно заметить, что записанная обходная «реакция» дает формулу преодоления ФП: поле должно действовать на B1 и не должно (поскольку не может) действовать на В1. Строя вепольную систему, мы преодолеваем это противоречие.
Многие изобретательские задачи решаются по правилу достройки веполя: невепольная система (один элемент) или неполная вепольная система (два элемента) должны быть достроены до полного веполя.
Задача 15. Для направленного бурения скважины используют отклонитель. Это изогнутая труба, установленная между турбобуром (или электробуром) и колонной труб, через которую прокачивают жидкость, приводящую в действие турбобур. Кривизна обычного отклонителя не поддается управлению с поверхности. Приходится часто прерывать бурение, поднимать всю колонну труб, чтобы заменить отклонитель. Как быть? Эта задача также решается по правилу достройки веполя: дано одно вещество, надо перейти к веполю. Труба должна состоять из двух взаимосвязанных веществ и менять изгиб под действием поля. Решение заключается в применении биметаллической трубы и теплового поля. Запись выглядит так:

 Вещество B1 здесь разделено на две части, неодинаково воспринимающие действие теплового поля.
Разумеется, возможны и более сложные вепольные формулы. В частности, решение измерительных задач часто приводит к двойному веполю (ромб, составленный из двух треугольников):

 Правило достройки веполя позволяет сразу определить, что надо ввести в систему: вещество, поле, два вещества, поле и вещество. Например, в задаче 8 (об измерении капель) даны два вещества B1' и B1'' — две капли разного диаметра. Для построения модели достаточно двух разных капель. Сразу можно сказать, что
для решения задачи необходимо ввести поле П, неодинаково действующее на разные капли:

 Нередко по условиям задачи уже дан веполь, но неуправляемый или плохо управляемый (неудовлетворительные связи обозначают волнистыми линиями или стрелками).
Задача 16. Расплавленный металл сливают из ковша через донное отверстие. Скорость слива зависит от уровня металла в ковше: меняется уровень — меняется и скорость. Нужен способ регулирования скорости слива металла. Менять площадь донного отверстия сложно. По условиям задачи веполь уже дан, но нет управляемых элементов, поэтому связи неудовлетворительны:

 Теоретически возможно такое решение: пусть гравитационное поле действует и на В2, т. е. пусть ковш В2 тоже падает:

 Тогда, меняя скорость падения В2, можно регулировать скорость слива металла В1. Практически такое решение неудобно, выгоднее построить двойной веполь, так как если на металл В1 действовать управляемым полем П, то будет обеспечена необходимая скорость слива, т. е. нужное взаимодействие между B1 и B2:

 Схемы достройки веполей всегда просты, вместе с тем они нередко открывают возможности, которые могли бы ускользнуть от внимания. Например, запись решения задачи 13 (о кубиках) выглядит так:

 Действие гравитационного поля на жидкость не передается кубику B1: нет связи между B1 и В2. Ее необходимо ввести, чтобы достроить веполь. Следовательно, жидкость должна опираться на кубик, который должен быть полым. Задача решена, однако теоретически есть и другая возможность построения веполя:

 В условиях свободного падения жидкость будет держаться вокруг кубика и без стенок. Практически это решение не приемлемо, поскольку мы имеем дело с длительным процессом. Однако сам по себе прием весьма интересный: он может быть применен при решении задач, связанных с различными быстропротекающими процессами.
Вепольные формулы
Существует ряд правил достройки, преобразования и разрушения веполей. Одно из этих правил мы уже сформулировали: невепольные и неполные вепольные системы надо достраивать до веполя. Рассматривая задачу 14 (об изготовлении листов с ворсом), мы использовали еще два правила:
— пространственная структура передается по цепи вепольных связей. Чтобы придать изделию определенную структуру, достаточно, чтобы эту структуру имел один из элементов веполя;
— чем мельче частицы вещества В2, тем выше управляемость систем.
В той же задаче 14, а также в задаче 5 (о полигоне для испытания сельхозмашин) мы встречаемся с веполями, в которых магнитное поле действует на мелкие ферромагнитные частицы, введенные в изделие (такие веполи называются феполями). Общее правило состоит в переходе (если есть возможность) от веполей к феполям, поскольку последние обладают высокой управляемостью.
Существует еще одно правило: веполи имеют тенденцию разворачиваться в двойные и цепные веполи. Примеры двойных веполей мы уже приводили. Цепные веполи возникают при замене вещества В2 двумя другими веществами — В3 и В4, управляемыми полем П2, т. е. при превращении инструмента В2 в самостоятельный веполь:

 Разрушение веполей также подчиняется определенному правилу: наиболее эффективный способ разрушения вредного или ненужного веполя состоит во введении между двумя веществами третьего, являющегося видоизменением имеющихся веществ:
Простое введение третьего вещества обычно наталкивается на различные трудности. Правило разрушения веполей дает формулу преодоления противоречия: вводимое вещество есть, но его как бы нет, поскольку оно является «своим» — это всего лишь видоизменение одного или двух имеющихся веществ. Примером может служить решение задачи 1 (о шлаке, где В3 — шлаковая пена).

 Задача 17. В лаборатории исследуют поверхность пористых тел для изучения расположения и формы пор. С этой целью делают срез и рассматривают его под микроскопом. Что надо предпринять для усовершенствования этого способа?

Запишем вепольную формулу упомянутого в задаче способа:

 Свет (оптическое поле) падает на вещество и отражается. В системе только одно вещество, ясно, что должно быть введено второе. Сейчас поры состоят из того же вещества, что и сплошные участки поверхности. Если поры будут из другого вещества (контрастного по отношению к первому), условия наблюдения резко улучшаются. Ввести второе вещество нетрудно: краской покрывается вся поверхность, затем сошлифовывается слой со сплошных участков, а краска остается только в порах (а. с. № 441481):

 Возможно и дальнейшее совершенствование системы, например, путем перехода к цепному веполю. Для этого вместо обычной краски В2 следует взять краску В3, включающую люминофор В4:

 Применение люминофора не только резко улучшит условия наблюдения, но и создаст предпосылки для автоматизации некоторых процессов, например, для определения суммарной площади пор.
Некоторые законы развития технических систем
Теперь можно сформулировать еще два закона развития технических систем (законы динамики). В отличие от предыдущих, они отражают тенденцию развития современных систем.
1. Развитие современных технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности, т. е.:
— невепольные и неполные вепольные системы превращаются в полные веполи,
— увеличивается степень дисперсности частиц В2,
— веполи переходят в феполи,
— веполи и феполи переходят в двойные и цепные системы,
— увеличивается количество управляемых связей в системах.
2. Развитие современных технических систем идет в направлении перехода от рабочих органов, выполненных на макроуровне, к органам, выполненным на микроуровне.
О тенденциях развития вепольных систем уже говорилось. Что касается второго закона, то он в какой-то мере созвучен одной из тенденций развития веполей — увеличению степени дисперсности В2. Однако во втором законе речь идет об особом случае — качественном переходе от мелких, но все же макрочастиц к микрочастицам — молекулам, ионам, атомам, электронам и т. д. Такой переход — закономерное явление в жизни каждой технической системы.
Задача 18. Для очистки неэлектропроводных суспензий используют фильтр из керамики. Выяснилось, что вибрация улучшает работу фильтра. Спрогнозируйте следующее изобретение.
В задаче описана система, работающая на макроуровне. Следующее изобретение: вибрирует не весь фильтр в целом, а каждая его частица. Для этого фильтр надо выполнить из пьезокерамики, тогда отверстия фильтра можно сделать значительно более тонкими: жидкость будет проходит сквозь эти отверстия благодаря микроколебаниям стенок.
Пока известны не все законы развития технических систем. Работа по их выявлению продолжается.
Задача 19. Куски чистого металлического натрия надо перемещать по открытому конвейеру. Однако натрий чрезвычайно активен: он самовоспламеняется, соединяясь с кислородом и влагой воздуха. Создавать в цехе инертную атмосферу сложно. Как быть? Покрывать натрий защитным веществом недопустимо. Воздействовать на натрий можно либо веществом, либо полем.
Первая возможность отпадает по условиям задачи. Остается воздействовать полем. Руководствуясь принципом отхода от естественных («нормальных») условий, поставим вопрос так: какое поле может резко снизить типичную для обычных условий активность натрия? Ответ очевиден: тепловое поле, низкие температуры. Куски натрия, охлажденные в сжиженном азоте, свободно движутся по конвейеру, не взаимодействуя с воздухом.
Стандарты на решение изобретательских задач
Все изобретательские задачи можно разделить на два типа:
— задачи, решаемые прямым применением законов развития технических систем или правил, вытекающих из этих законов,
— задачи, решение которых пока не поддается полной формализации.
Задачи делятся на стандартные и нестандартные, причем деление это зависит от современного состояния ТРИЗ. Задачи, являющиеся сегодня нестандартными, завтра — после выявления пока еще неизвестных закономерностей — станут стандартными. Следует сразу и энергично подчеркнуть: стандартные задачи стандартны (т. е. просты) только с позиций ТРИЗ. При решении методом проб и ошибок стандартные задачи могут быть очень трудными, а ответы на них могут оказаться неожиданными и остроумными. Для примера вспомним задачу 5 (о полигоне для испытаний сельхозмашин). Многолетние эксперименты с этой задачей охватили сотни слушателей, приступающих к изучению ТРИЗ, и ни разу задача не была правильно решена. С позиций ТРИЗ она решается мгновенно: чтобы управлять свойствами почвы, построим феполь — введем в почву ферромагнитные частицы и будем действовать электромагнитным полем.
Система стандартов, сложившаяся в настоящее время в ТРИЗ, подробно будет описана в одной из следующих брошюр цикла, а пока состоится общее знакомство с системой. Все стандарты делятся на пять классов: класс 1 — построение и разрушение вепольных систем, класс 2 — развитие вепольных систем, класс 3 — переход к надсистеме и на микроуровне, класс 4 — стандарты на обнаружение и измерение систем, класс 5 — стандарты на применение стандартов. С рядом стандартов двух первых классов мы уже встречались, например, стандарт 2.4.1 основан на правиле перехода от веполей к феполям, стандарт 1.2.1 соответствует правилу разрушения вепольных систем. Многие стандарты связаны с введением или преобразованием веществ. Между тем, условия задачи часто налагают запрет на рекомендуемые стандартами операции с веществами. Поэтому большое практическое значение имеет пятый класс стандартов, относящийся к путям преодоления этих трудностей.
Особенно важен стандарт 5.1. В нем описаны варианты путей, позволяющих обойти запрет на введение вещества.
Задача 20. Индукционная плавка окиси бериллия (или алюминия) позволяет получать очень чистый расплав, поскольку никакое постороннее вещество не соприкасается с окисью. Однако для индукционного нагрева нужно, чтобы окись металла была проводником. Между тем окись бериллия (и алюминия) электропроводна только в жидком виде. Получается заколдованный круг: чтобы расплавить окись, нужно иметь расплав, а чтобы иметь расплав, нужно расплавить окись. Как быть?
Задача решается по стандарту 5.1.3. В окись вводят кусочки чистого бериллия (металл-проводник), чем обеспечивается «прием» индукционного поля и нагрев окиси. После нагрева, когда окись расплавлена, металлический бериллий сгорает, превращаясь в окись, и, следовательно, не загрязняет расплав.

Алгоритм решения изобретательских задач
Система стандартов в нынешнем виде позволяет уверенно решать некоторую часть изобретательских задач: около 70% их можно решить прямым применением стандартов и еще в 10—15% случаев стандарты заметно облегчают путь к ответу.
Стандарты — новый раздел ТРИЗ, само понятие о стандартах введено лишь в 1975 году. Можно ожидать, что в ближайшие годы система стандартов значительно пополнится и углубится. Однако и тогда останется значительное количество нестандартных задач, не поддающихся решению за один прием и требующих постепенной обработки шаг за шагом.
Задача 21. После операции калибровки штампованную цилиндрическую кружку литрометра невозможно без больших усилий снять с калибровочной матрицы. Как облегчить эту операцию?
Между двумя веществами (кружка и матрица) возникает ненужное взаимодействие — это типичный случай на применение стандарта 1.2.2. По этому стандарту между двумя соприкасающимися поверхностями надо заранее ввести легкоуправляемое вещество В3, являющееся видоизменением B1 или В2. Можно использовать и стандарт 2.1.1: превратить матрицу В2 в отдельный хорошо управляемый веполь. Вот, например, реализация такого решения: «Устройство для заклинивания, содержащее клин и клиновую прокладку, отличающееся тем, что с целью облегчения извлечения клина клиновая прокладка выполнена из двух частей, одна из которых легкоплавкая» (а. с. № 428119). Однако снятие откалиброванной кружки и переход к калибровке следующей кружки должны осуществляться быстро, поэтому в данном случае такая реализация стандартов 1.2.2 и 2.1.1 не годится. Стандарты верны, ведь они указывают правильное направление решения, но неясно, как реализовать эти стандарты применительно к задаче 21. Нужны инструменты для более детального анализа задачи.
Следует также учесть, что часто приходится иметь дело не с задачей, а с ситуацией, от которой еще нужно суметь перейти к задаче. Полученный ответ тоже надо уметь постепенно довести до требуемой кондиции.
Основным решающим инструментом (точнее, системой таких инструментов) в ТРИЗ является комплексная программа — алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ).
Первые модификации АРИЗ появились в 50-е гг. С тех пор АРИЗ систематически совершенствуется: каждая его модификация в широких масштабах испытывается на практике, случаи «сбоев» тщательно изучаются, в текст АРИЗ вносятся коррективы — и очередная модификация АРИЗ вновь подвергается испытаниям. Последовательно были разработаны и опубликованы модификации АРИЗ в 1959, 1961, 1964, 1965, 1968, 1971, 1977, 1982, 1985 гг.
При переходе от одной модификации АРИЗ к другой испытываются промежуточные модификации, например, были опробованы три АРИЗ-71 — А, Б и В. Сегодня рабочим вариантом является АРИЗ-85В. Многие элементы АРИЗ проверяются отдельно (так было, например, с правилами вепольных преобразований и стандартами). Система школ ТРИЗ позволяет в короткие сроки проводить проверку АРИЗ при решении самых различных задач. Этим и объясняются быстрые темпы развития АРИЗ, появление новых, более совершенных модификаций. Необходимо, однако, подчеркнуть, что первоосновой совершенствования АРИЗ является изучение патентного фонда, исследование больших массивов патентной информации по изобретениям высших уровней. Найденные закономерности, правила, приемы включаются в АРИЗ, быстро проверяются и корректируются.
В каждой модификации АРИЗ имеется три составные части:
1. Основу АРИЗ составляет программа последовательных операций по выявлению и устранению противоречий. Программа позволяет шаг за шагом переходить от ситуации к задаче, затем к модели задачи и анализу физических противоречий. В программе — в самой ее структуре и правилах по выполнению отдельных операций — отражены объективные законы развития технических систем.
2. Поскольку программу реализует человек, необходимы средства управления психологическими факторами: нужно гасить психологическую инерцию и стимулировать работу воображения. Значительное психологическое воздействие оказывает само существование и применение АРИЗ: работа по программе придает уверенность, позволяет смелее выходить за пределы узкой специальности и, главное, все время ориентирует работу мысли в наиболее перспективном направлении. Но нужны (тем более при решении особо нестандартных задач) и конкретные операторы эвристического типа, форсирующие воображение. В сущности, в глубине этих операторов тоже «спрятаны» объективные закономерности развития технических систем, только закономерности эти еще не вполне ясны. По мере развития АРИЗ психологические операторы превращаются в точные операторы преобразования задачи.
3. АРИЗ должен быть снабжен обширным и в то же время компактным информационным фондом. Основные составляющие этого фонда: приемы, стандарты и физические эффекты и явления. Список приемов преодоления типовых противоречий в АРИЗ-71 включает 40 укрупненных приемов — вместе со специально подобранными примерами и таблицей применения приемов при устранении типичных технических противоречий — довольно сильный решающий аппарат. Не случайно в Болгарии эти материалы изданы отдельной книгой. Однако для решения сложных задач нужно сочетание приемов, и чем оно сложнее (иногда оно включает и физэффекты), тем отчетливее привязано к определенному классу задач. В АРИЗ-77 сложные сочетания приемов были представлены в виде двух отдельных массивов — типовых вепольных моделей и стандартов. Ныне эти массивы объединены в единую систему стандартов, о которой уже говорилось. Стандарты вобрали и некоторые сочетания приемов с физическими эффектами, но освоение огромного фонда физэффектов только начинается. Сам по себе их перечень, как бы он ни был велик, мало дает изобретателю: при решении сложных задач физэффекты применяются в сочетании с приемами, вся «хитрость» именно в сочетании. Наиболее сильные сочетания могут и должны постоянно пополнять фонд стандартов.

Упражнения и задачи
Поскольку Вы познакомились лишь с некоторыми из стандартов, входящих в систему, упражнения и задачи этого раздела подобраны так, что Вы сможете их решить, используя уже известные стандарты.
4.1. Известен способ механического перемешивания расплавленной стали в шлаке. Способ состоит в том, что мешалку, сделанную из той же стали, опускают в ванну и придают ей возвратно-поступательные движения. Недостаток — быстрое расплавление мешалки. Сделать мешалку из тугоплавкой стали или титана — дорого, из керамики — плохо, так как такая мешалка быстро разрушится, появятся ненужные примеси. Как быть?
По условиям задачи нужно сохранить прототип: перемешивание мешалкой. Требуется найти решение и его методическое обоснование.
4.2. Для изготовления изделий из порошков используют магнитоимпульсное прессование. Внутри цилиндрического индуктора находится цилиндрическая медная оболочка. Внутри оболочки — порошок. При разряде батареи конденсаторов в индукторе протекает кратковременный сильный ток. Под действием магнитных сил в медной цилиндрической оболочке возникают большие усилия, оболочка деформируется, сжимается и прессует порошок, превращая его в плотное цилиндрическое изделие. Потом, однако, возникает необходимость снять медную оболочку, вдавленную в порошок, а сделать это трудно, так как оболочка сцеплена с поверхностью порошковой трубки. Иногда приходится даже прибегать к электрохимическому удалению медной оболочки. Как быть?
Дать ответ и его методическое обоснование.
4.3. Устройство правильной вентиляции помещений для содержания скота требует учитывать, как движутся потоки воздуха внутри этих помещений. Продувка моделей не решает проблемы, нужны исследования в естественных условиях. Помещения же, о которых идет речь,— большие, и исследования в них затруднены. Способ должен быть удобным, точным, производительным. Задание: решите задачу и сформулируйте для нее стандарт.
4.4. Художник решил написать картину на тему «Бесконечность Вселенной». Нужна идея — что и как изобразить, чтобы чувствовались безграничность космоса, его непостижимые расстояния.
Какое здесь возникает противоречие?

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Архитектура ТРИЗ включает базис — учение о законах развития технических систем — и надстройку в виде фонда стандартов (инструмента для решения стандартных задач), АРИЗ (инструмента для решения нестандартных задач) и информационного фонда, который входит в АРИЗ и в конечном счете «подпитывает» и стандарты.
Некоторые изобретатели, проработав 20—30 лет, постепенно вырабатывают определенные, правда, не всегда четко сформулированные правила и приемы решения задач. Например, появляется стремление действовать в обход, накапливаются приемы типа «желательно обращать вред в пользу» и т. д. Формируется и какой-то информационный фонд: память сохраняет сведения о различных изобретениях, необычных материалах, различных технических «хитростях». Используется все это без особой системы, но в определенных случаях приносит пользу.
О ТРИЗ иногда говорят, что она является обобщением творческого опыта нескольких поколений изобретателей. Это верно лишь отчасти. В самом начале своего существования ТРИЗ действительно в основном опиралась на обобщение коллективного творческого опыта. Но опыт этот не вел дальше применения простых приемов. Фундаментальные для ТРИЗ понятия о закономерностях развития технических систем, веполях, стандартах, физических противоречиях и т. д. не могли быть извлечены из опыта изобретателей — они лежали за пределами тактики перебора вариантов.
ТРИЗ следует считать наукой о развитии технических систем. Эта наука имеет свою область исследований, притом область весьма обширную, свой метод исследования и свои цели.

Литература

Алгоритмы оптимизации проектных решений/Под ред. А. И. Половинкина.— М.: Энергия, 1976.
Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения — М.: Московский рабочий, 1969.
Альтшуллер Г. С. Основы изобретательства.— Воронеж, 1964.
Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. 2-е изд.— М.: Московский рабочий, 1973.
Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука.— М.: Советское радио, 1979.
Б о р о д а с т о в Г. В. и др. Указатель физических явлений и эффектов для решения изобретательских задач: Учебно-методическое пособие.— М.: ЦНИИ-атоминформ, 1979.
Буш Г. Рождение изобретательских идей.— Рига: Лиесма, 1976.
Буш Г. Основы эвристики для изобретателей: Учебно-методическое пособие для народных университетов технического творчества. Ч. I и II. Рига: Общество «Знание» Латвийской ССР, 1977.
Д в о р я н к и н А. Н., П о л о в и н к и н А. И., С о б о л е в А. Н. Методы синтеза технических решений.— М.: Наука, 1977.
Джонс Дж. К. Инженерное и художественное проектирование.— М.: Мир, 1976.
Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений.— М.: Мир, 1969.
Изобретатель и рационализатор, 1959, № 10.
Повилейко Р. П. Десятичная матрица поиска.— Рига: Общество «Знание». Латвийской ССР, 1978.
Экономическая газета, 1965, 1 сент.


Записаться на тренинг ТРИЗ по развитию творческого, сильного мышления от Мастера ТРИЗ Ю.Саламатова >>>

Новости RSSНовости в формате RSS

Статьи RSSСтатьи в формате RSS

Рейтинг – 406 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » Селюцкий А.Б., Дерзкие формулы творчества
© Институт Инновационного Проектирования, 1989-2015, 660018, г. Красноярск,
ул. Д.Бедного, 11-10, e-mail
ysal@triz-guide.com, info@triz-guide.com
 
 

 

Хочешь найти работу? Jooble