Теория решения изобретательских задач

А. А. Гин, А. В. Кудрявцев, В. Ю. Бубенцов, Авраам Серединский
Теория решения изобретательских задач

Рецензенты:

Марк Баркан, президент Международной ассоциации ТРИЗ 2005–2011 г.г.

Волюслав Митрофанов, экс-президент Международной ассоциации ТРИЗ, организатор самой крупной в мире тризовской научной школы — Ленинградской, заслуженный технолог СССР

Геннадий Иванов, Мастер ТРИЗ, автор 150 изобретений, консультант фирмы Самсунг (Samsung), Южная Корея

Саймон Литвин, вице-президент фирмы GEN3 Partners (США), генеральный директор научно-технического центра «Алгоритм» (Санкт-Петербург), Мастер ТРИЗ, вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ

Юрий Бельский, профессор Королевского Мельбурнского технологического института (Royal Melburne Institute of Technology), Австралия

Игорь Кайков, ТРИЗ-консультант EIfER (Europ"aisches Institut f"ur Energieforschung), Германия

Вместо введения — от рецензентов

Увеличение скорости развития техники потребовало ускорить инновационный процесс. Чисто психологический подход при создании методов нахождения новых идей не принёс большого успеха. В конце 40-х годов Генрих Саулович Альтшуллер начал работу над новым подходом, который вобрал опыт и результаты изобретателей предыдущих поколений. Так появилась ТРИЗ, которая сегодня используется многими всемирно известными компаниями.

За последние 60 лет появилось много литературы, освещающей различные аспекты ТРИЗ. Но учебник так и не был создан. Эта книга, пожалуй, первая удачная попытка создания такого учебника. Написанная в поддержку системы аттестации и сертификации Международной общественной ассоциации профессиональных преподавателей, разработчиков и пользователей теории решения изобретательских задач, она является прекрасным введением в ТРИЗ.

Авторы, признанные специалисты по обучению ТРИЗ и развитию творческого воображения, сумели изложить довольно сложную для понимания теорию простым языком, с понятными примерами. Я рекомендую этот учебник не только начинающим изучение теории, но и преподавателям.

Марк Баркан,

президент Международной ассоциации ТРИЗ

Уже давно назрела необходимость написания и издания учебного пособия для желающих овладеть основами ТРИЗ и пройти аттестацию на первый уровень. Именно поэтому можно только приветствовать авторов, которые взялись за это трудное дело — впервые выпустить такое учебное пособие.

Пособие — увлекательное путешествие в мир изобретательства, но надо сразу сказать: одно дело его прочесть, а другое — понять, освоить и начать применять знание и умение на практике.

Надеюсь, что в следующих пособиях для более высоких уровней аттестации и сертификации авторы дадут современные трактовки законов развития ТС, новые приёмы и другие современные инструменты ТРИЗ.

Волюслав Митрофанов,

экс-президент Международной ассоциации ТРИЗ,

организатор самой крупной в мире тризовской научной школы —

Ленинградской, заслуженный технолог СССР

Вы держите в руках книгу, которая, при вашем желании, может изменить вашу жизнь, сделать её более интересной, содержательной и успешной. Спросите об этом тех, кто уже освоил теорию решения изобретательских задач и применяет её в жизни. Они ответят вам, что стали видеть мир по-иному, появились новые возможности и новые средства для успешного решения многих проблем. Усвоив материал пособия, вы совершите первый шаг в сторону управляемого творчества.

Как долго вы будете идти по этой дороге, зависит только от вас. Но мне кажется, что для большинства людей дорога творчества не имеет конца.

Геннадий Иванов,

Мастер ТРИЗ, автор 150 изобретений,

консультант фирмы Самсунг (Samsung), Южная Корея

Дорогие друзья и коллеги!

Пособие, которое вы держите в руках, давно и с нетерпением ожидалось специалистами во всём мире. Тем более что, несмотря на международный экономический кризис, ряд известных в мире предприятий и фирм проводит массовое обучение своих сотрудников, которое сопровождается сертификацией Международной ассоциации ТРИЗ. Это неудивительно: современная ТРИЗ даёт уникальные возможности успешно развиваться и побеждать на рынке.

Предлагаемое пособие поможет начинающим изобретателям на их трудном пути к новой профессии — профессиональный инноватор.

Саймон Литвин,

вице-президент фирмы GEN3 Partners (США),

генеральный директор научно-технического центра

«Алгоритм» (Санкт-Петербург), Мастер ТРИЗ,

вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ

Сорок лет назад увидела свет основополагающая монография по ТРИЗ — «Алгоритм изобретений» Генриха Альтшуллера. С тех пор написаны сотни книг по ТРИЗ на разных языках мира. Данное пособие по ТРИЗ появилось как подарок к юбилею «Алгоритма изобретений». Доступность подхода и простота изложения основных принципов теории решения изобретательских задач — несомненное достоинство пособия.

Юрий Бельский,

профессор Королевского Мельбурнского технологического института

(Royal Melburne Institute of Technology), Австралия

Мир соткан из противоречий… Вот одно из них, касающееся собственно ТРИЗ: недостаток учебных пособий при широкой известности и популярности теории в мире. Перед вами — одно из возможных решений этой проблемы.

В пособии доступно изложены основные постулаты, положения и инструменты ТРИЗ. Местами авторская трактовка отличается от классической, но авторы опираются в этом на свой опыт и исследования. На большом практическом материале (более 100 примеров, задач и упражнений) подробно объясняются теоретические положения, инструментарий их применения. Многие задачи взяты авторами из собственной практики, и это особенно ценно для начинающих изучение ТРИЗ. Типовые вопросы и ответы на них помогут читателю более быстро и качественно проработать трудные для понимания моменты.

Игорь Кайков,

ТРИЗ-консультант EIfER (Europ"aisches Institut f"ur Energieforschung),

Германия

1. Триз: постулаты, источники и составные части

Постулаты

Классическая ТРИЗ (теория / технология решения изобретательских задач) базируется на следующих постулатах:

1. Техника, её объекты развиваются в целом закономерно.

2. Закономерности^[1] развития техники познаваемы и могут быть использованы для поиска новых технических решений.

3. Процесс поиска нового решения можно описать в виде последовательности интеллектуальных, мыслительных действий.

Для описания процесса поиска решений в ТРИЗ разработана система понятий, закреплённая специально созданной терминологией. Эта система понятий и выявленные законы развития технических систем позволяют осознанно пользоваться технологией решения изобретательских задач, включающей ряд инструментов и методов (приёмов, правил, операторов, способов моделирования изобретательской задачи, алгоритмов).

Источники

Теория решения изобретательских задач возникла в конце 40-х — начале 50-х годов в СССР. Её основоположником стал специалист инспекции по изобретательству Каспийской военной флотилии Генрих Альтшуллер.

Советский Союз не случайно стал родиной ТРИЗ. После Второй мировой войны в стране огромное значение придавали быстрому развитию промышленности, техническому перевооружению, а особенно совершенствованию военной техники. Эти факторы в совокупности с нехваткой квалифицированных инженерных кадров создали потребность в методах, позволяющих быстро научить людей, как совершенствовать технику.

Важнейшим источником теории стали патенты. Их анализ помог выявить основные направления развития техники, а также создать ряд интеллектуальных инструментов изобретателя, например приёмы устранения технических противоречий.

Другим источником новой теории стала история техники. Г. Альтшуллер и его ученики изучили историю создания таких технических систем, как мельница (устройство для измельчения зерна), корабль (устройство для передвижения по поверхности воды), печатный станок (устройство для нанесения изображения на бумагу), и многих других. В результате оказалось, что все эти системы прошли одни и те же этапы развития. Возникло предположение, что и другие системы должны проходить те же этапы. А значит, в самых общих чертах можно предсказывать, как будет развиваться новая область техники. История техники до сих пор является не только подсказкой для формирования системы законов развития техники, но и информационной базой для их проверки.

^{Основоположник ТРИЗ. Генрих Саулович Альтшуллер}

Достижения в сфере психологии мышления также внесли вклад в ТРИЗ. Например, для преодоления инерции мышления появился так называемый метод маленьких человечков. Его суть: при моделировании изобретательской задачи представляют себе конкретные детали и части устройства, которое нужно усовершенствовать, состоящими из маленьких человечков, которые могут выполнять любые команды. Далее находят команды, при выполнении которых человечками задача решается. Этот метод позволяет находить неочевидные способы изменения устройств. Его можно рассматривать как механизм сознательного управления мышлением. Кстати, первая статья по ТРИЗ была опубликована в журнале «Вопросы психологии»^[2].

Свою роль сыграло и бурное развитие естественных наук, открывавших всё новые физические, химические и иные эффекты, расширяющие возможности инженеров. Важнейшие для ТРИЗ понятия «развитие», «система» и «противоречие» веками разрабатывались в рамках философии. И наконец, большое значение имели собственный изобретательский опыт Г. Альтшуллера и его наблюдения за работой других изобретателей.

Составные части

Прежде всего выделим систему понятий ТРИЗ, без которой не может существовать теория. Перечислим основные понятия: «техническая система», «идеальная техническая система», «функция», «ресурс», «противоречие», «стандарт», «веполь». В дальнейшем мы раскроем эти понятия в различных контекстах.

Важнейшей частью теоретического ядра ТРИЗ являются законы развития технических систем (ЗРТС). Ряд инструментов, предназначенных для совершенствования технических систем, создан именно на основе этих законов, например «Линии развития технических систем».

Один из первых инструментов ТРИЗ — «Приёмы устранения технических противоречий». Приёмы выявлены и описаны Г. Альтшуллером на основе анализа массива патентной информации. Из-за своей простоты этот инструмент стал наиболее распространённым в литературе по ТРИЗ за пределами России^[3]. Максимально обострённые противоречия возникают, когда противоречивые требования предъявляются к одному и тому же элементу технической системы. Например, он должен быть жидким для достижения одной цели и твёрдым — для другой. Такие противоречия в ТРИЗ называются физическими. Существуют определённые способы разрешения физических противоречий.

Среди инструментов ТРИЗ есть «Стандарты на решение изобретательских задач», или, сокращённо — «Стандарты». Само название вызывает вопрос: неужели в изобретательской деятельности могут быть свои стандарты? Оказывается, могут.

Вот, например, три задачи:

Задача 1

На заводе есть труба, по которой перемещаются стальные шарики. В месте изгиба трубы они сильно её истирают. Приходится часто заменять изгиб трубы, что неудобно. Как быть?

^Рис. 1

Задача 2

На тепловых электростанциях применяют так называемые золо уловители. В них смешанный с водой поток газов проходит с большой скоростью по стальной трубе. При этом труба подвергается абразивному износу из-за содержащихся в газах твёрдых частиц. Как быть?

^Рис. 2

Задача 3

На горнодобывающем предприятии руда быстро истирает стенки бункера. Как быть?

^Рис. 3

Формально эти три задачи относятся к разным сферам производства, и каждая из них имеет специфику. Это действительно так, однако с точки зрения ТРИЗ все три задачи подобны — в ТРИЗ они решаются стандартом на устранение «вредной» связи [3].

Мы можем изобразить предлагаемую стандартом модель решения следующим образом (рис. 4):

^Рис. 4

Здесь В₁ — труба (бункер), а В₂ — то, что по ней движется. Оба элемента в рамках этой модели условно обозначаются как «вещества». Между ними происходят взаимодействия. Прямая линия обозначает полезное взаимодействие. Волнистая линия показывает, что между двумя веществами есть «вредное» взаимодействие, которое нужно устранить. Стандарты подсказывают, что между В₁ и В₂ нужно ввести вещество, которое является модификацией одного из конфликтующих веществ или их сочетанием.

Подобные графические схемы удобны для наглядного представления модели решения задачи. В ТРИЗ существуют определённые правила составления таких схем и их преобразования в процессе решения. Фактически это инструмент наглядного моделирования задачи и её решения, он получил название «Вепольный^[4] анализ».

Для тех задач, для которых нет стандартной схемы решения или она ещё не выявлена, есть другие инструменты. В частности, для решения сложных задач разработаны алгоритмы, включающие разные инструменты ТРИЗ, и рекомендации по последовательности их использования. При решении задачи по такому алгоритму изобретатель по установленным правилам корректирует первоначальную формулировку задачи, строит модель задачи, определяет имеющиеся ресурсы, формулирует идеальный конечный результат, выявляет и анализирует противоречия, применяет специальные приёмы против психологической инерции. Последним таким алгоритмом в классической ТРИЗ стал АРИЗ-85В^[5].

Особое место в ТРИЗ занимают информационные фонды физических, химических, геометрических и биологических эффектов, описанных так, чтобы ими было удобно пользоваться в изобретательской работе.

Например, для решения некоторой задачи нужно выполнить точное микроперемещение небольшого объекта. Как быть? Фонд физических эффектов подскажет, что это можно сделать с помощью пьезоэффекта, магнитострикции, теплового расширения, эффекта памяти формы, эффекта изменения объёма вещества при фазовых переходах и пр. Что из этого набора выбрать, инженер решает исходя из условий задачи.

Составные части классической ТРИЗ можно представить следующей схемой (рис. 5):

^Рис. 5

2. Техническая система и её функции

Техническая система

Техника — совокупность объектов природного и искусственного происхождения, повышающих эффективность деятельности человека сверх возможностей, присущих ему биологически.

Издавна человек использовал природные объекты в своих целях. Палкой можно сбить плод с дерева, перевернуть камень, её можно применить в качестве оружия — дротика. Выступая в качестве инструмента достижения цели, природный объект уже может считаться техническим объектом.

Если технический объект состоит из двух или более частей и благодаря этому имеет какие-то особые свойства, не сводящиеся к свойствам любой отдельной части, то такой объект называется технической системой (ТС).

Так, специально выбранная и обработанная палка-дротик имеет две явно различающиеся части: древко, за которое удобно держаться рукой, и остриё. Такой дротик является уже простейшей ТС.

Техническая система — совокупность взаимосвязанных материальных частей (элементов), предназначенная для повышения эффективности деятельности человека (общества) и обладающая хотя бы одним свойством, которым не обладает ни одна из составляющих её частей.

Главная функция

Каждая ТС создаётся для выполнения своей главной функции (ГФ).

Главная функция — функция, ради выполнения которой создаётся техническая система.

Полная формулировка ГФ включает две части. Первая часть показывает главную цель, ради которой создана и обычно используется потребителем данная ТС, — это её предназначение. Она отвечает на вопрос «Что делает система?» с позиции потребителя. Вторая часть показывает конкретный способ действия данной ТС — это техническая функция. Она отвечает на вопрос «Как система это делает?».

Полная формулировка ГФ объединяет предназначение и техническую функцию.

ГФ = Предназначение + Техническая функция.

Рассмотрим несколько примеров формулирования ГФ.

Дополнительная функция

Сформулируем ГФ молотка: молоток изменяет форму, свойства, положение в пространстве объектов путём нанесения по ним ударов. Однако молоток может иметь и дополнительные функции.

Дополнительная функция — это функция, выполнение которой придаёт новое потребительское качество объекту.

Например, столярному молотку можно добавить ряд дополнительных функций: «выдирание гвоздей» с помощью специального устройства, «хранение гвоздей»^[6] благодаря ёмкости в ручке. Такие дополнительные функции делают молоток более совершенным и удобным. Некоторые системы могут иметь огромное число дополнительных функций.

Латентная функция

Техническая система далеко не всегда применяется по назначению. Так, например, молотком можно подпереть дверь или измерить расстояние. В этом случае молоток не выполняет ГФ, а используется для достижения других, ситуативно возникших целей. Достижение этих целей оказывается возможным потому, что технические системы имеют возможность выполнять не присущие им по предназначению функции. Такие функции называются латентными^[7].

• Парус можно использовать как средство не только для создания тяги, но и для передачи информации (вспомните древнегреческий миф о царе Эгее, который по цвету паруса на возвращающемся с Крита корабле хотел заранее узнать о том, смог ли его сын Тезей победить Минотавра).

• Стул можно использовать не только для сидения, но и как возвышенность, позволяющую достать предмет с высоко расположенной полочки, или как спортивный тренажёр.

• Книгу можно не только читать, но и использовать для засушки листьев гербария.

Иногда решение изобретательской задачи сводится к нахождению необычного применения ТС.

Все рассмотренные выше функции (главная, дополнительная, латентная) имеют общее — они отражают возможности ТС удовлетворять запросы потребителя.

Основная и вспомогательная функции

Свои функции имеют и отдельные части (элементы) ТС. Если функции отдельных частей ТС непосредственно помогают осуществлять главную функцию, то их называют основными. Основные функции выполняются в отношении того же объекта, что и главная функция.

Основные функции, осуществляемые подсистемами стиральной машины: переворачивание белья, смачивание белья.

Если функции подсистем ТС предназначены для обслуживания (обработки) других подсистем ТС, то такие функции называются вспомогательными.

Вспомогательные функции стиральной машины: перемещение барабана стиральной машины (электродвигателем), фиксация люка защёлкой во время работы.

Эволюция технической системы

Технические системы со временем эволюционируют. Ряд закономерностей их развития мы рассмотрим позже, а пока покажем одну важную линию развития: от простейшего технического объекта до полной (развитой) ТС.

Простейший технический объект представляет собой рабочий орган: то, что непосредственно действует на предмет обработки. Таковы первобытный молоток-камень, скребок-ракушка, палка-рычаг. У простейшего объекта нет двигателя, нет трансмиссии, нет органов управления. Трансмиссией является рука человека, двигателем — его мышцы, орган управления — тоже человек. Со временем рабочий орган дополняется трансмиссией, например, у молотка появляется ручка. Таким молотком удобнее пользоваться, его удар гораздо сильнее. Следующий этап развития — появление у ТС двигателя (сначала мышцы прирученного животного, связанные, например, с плугом или телегой простейшей трансмиссией). И наконец, система дополняется органами управления, позволяющими изменять её свойства в зависимости от режима работы или свойств обрабатываемого объекта^[8].

Рабочий орган, трансмиссия, двигатель и орган управления — основные функциональные блоки ТС. Техническая система, имеющая все основные функциональные блоки, называется полной (развитой).

Линия эволюции ТС схематически выглядит так (рис. 6):

^{Рис. 6. РО — рабочий орган, Тр — трансмиссия, Дв — двигатель, ОУ — орган управления}

1. Всегда ли развитие идёт от простейшего технического объекта к полной ТС?

— Техническая система может остановиться в своём развитии по данной линии. Так, обычный столярный молоток, как и столетия назад, представляет собой рабочий орган с трансмиссией, а функции двигателя и органа управления по-прежнему выполняет человек. В то же время семейство молотков включает и такую специализированную ТС, как устройство для забивания свай в грунт, имеющее уже и двигатель, и орган управления.

2. Приведите пример развитой ТС со всеми основными функциональными блоками.

— Самолёт. Он имеет РО — винт (движитель) и фюзеляж с крыльями, двигатель^[9], трансмиссию, органы управления. Обратите внимание, что любой из функциональных блоков можно рассматривать как самостоятельную ТС, которая также может иметь свои функциональные блоки. Например, система управления современного самолёта — сама по себе сложная ТС, имеющая свои двигатели и трансмиссии.

3. Выше сформулирована ГФ молотка. Но ведь молотки бывают разные — от обычного столярного или кулинарного до молота для забивания свай. Разве у них одна ГФ?

— Главная функция первобытного молотка осталась таковой для всего семейства: изменять форму, свойства, положение в пространстве объекта путём нанесения ударов по его поверхности. В то же время для специализированного молотка мы можем сформулировать ГФ точнее, с учётом его специализации.

4. Вы привели формулировки ГФ для сравнительно простых объектов. А как быть со сложными, многофункциональными системами, например компьютером?

— То, что сейчас называют компьютерами — это большое семейство ТС, которые используются с разными целями. Техническая функция компьютера — это обработка электрических сигналов. А вот назначений (которые также можно назвать потребительскими функциями) даже у обычного офисного компьютера действительно очень много. При использовании различных программ ГФ может меняться.

5. Технические системы, выполняющие функции измерения или обнаружения, например микроскоп, имеют те же функциональные блоки?

— В измерительных системах присутствуют те же функциональные блоки. Так, рабочими органами микроскопа являются или окуляр, или экран, на который проецируется изображение. Система линз, по которым проходит световой поток, — это трансмиссия. Источник света (лампа или зеркальце, которое посылает солнечный свет на обследуемое поле) — это двигатель. Есть в микроскопе и своя система управления — это система наведения на резкость или система смены уровня увеличения.

6. Можно ли считать развитыми ТС, работающие как статические конструкции, например телевизионную антенну или здание?

— Многие статические конструкции (свая, столб) до сих пор являются простыми техническими системами, находящимися в начале развития. Но современные статические конструкции представляют собой уже развитые ТС. Например, московская телевизионная башня — это пустотелая конструкция, внутри которой проходят сотни тросов, натянутых мощными моторами. Датчики следят за нагрузками, и если с какой-то стороны они увеличиваются, моторы натягивают или отпускают тросы по сигналу центрального компьютера. Можно видеть, что здесь есть и двигатель, и трансмиссия, и органы управления.

Упражнение 1

Сформулируйте ГФ для следующих технических систем^[10]:

• шариковая ручка;

• колесо телеги;

• броня танка;

• кулинарный молоток для отбивания мяса.

Упражнение 2

1. Перечислите несколько возможных дополнительных функций ТС «шариковая ручка».

2. Найдите несколько возможных латентных функций ТС «воздушный шар».

3. Подсистемы и надсистемы, системный подход

Подсистемы

Как правило, ТС рассматривается не абстрактно, а в контексте какой-либо задачи.

Например, необходимо удешевить автомобильное колесо, не ухудшая его потребительских качеств. Колесо автомобиля, как и любая ТС, имеет части. Можно выделить эти части и представить колесо в виде структурной схемы (рис. 7):

^{Рис. 7. Структурная схема колеса}

При этом не забудем, что части колеса тоже могут рассматриваться как технические системы и детализация схемы может продолжаться настолько глубоко, насколько это необходимо для решения конкретной задачи.

Структурная схема — это схема, показывающая связи между подсистемами ТС.

Любые части (элементы) ТС в ТРИЗ называются подсистемами. Зачем нужно «вычислять» подсистемы, делать структурную схему? Дело в том, что все свойства ТС определяются её подсистемами и взаимодействием между ними. Структурная схема позволяет тщательно разобраться в устройстве и свойствах ТС, найти неиспользованные резервы совершенствования, ресурсы развития ТС.

Подсистема — часть ТС, имеющая значение для решения задачи. Элемент — подсистема ТС, условно считающаяся неделимой в рамках конкретной задачи.

Надсистемы

В то же время каждая ТС является частью какой-то б'oльшей системы. Эта б'oльшая система, в которую рассматриваемая ТС входит в качестве подсистемы, в ТРИЗ называется надсистемой.

Так, кухонная плита является подсистемой кухни, а сама кухня — подсистемой квартиры. Кухня — надсистема для плиты. Квартира — надсистема для кухни.

Для каждой ТС можно найти много надсистем. Выбор надсистемы зависит от задачи, в рамках которой рассматривается система. Если решается задача о продаже кухонных плит, то в качестве одной из надсистем логично рассматривать торговый зал магазина, в котором их продают.

А что следует выбрать в качестве надсистем для вышеупомянутого автомобильного колеса в контексте задачи по его удешевлению? Это системы производства колёс и составляющих материалов. Если рассматривать не только удешевление производства колеса, а снижение его стоимости для потребителя, то в качестве надсистем следует также рассматривать и склады для хранения колёс, систему перевозок и рынок их сбыта, системы ремонта и утилизации.

Надсистема — система, в которую рассматриваемая ТС входит как часть.

Системный подход

Системный подход предполагает выявление совокупности подсистем и надсистем рассматриваемой ТС и учёт их взаимодействия в разных условиях и на разных этапах существования ТС.

Так, проектируя автомобиль, необходимо рассмотреть его функционирование в разных надсистемах. Это дорога (с учётом разного вида дорог, разного их состояния, разной скорости автомобиля и режимов его работы), ремонтная мастерская, гараж, город и общество в целом с его проблемами (например, угон автомобилей). Водителя с пассажирами и грузом также можно рассматривать в единой надсистеме с автомобилем. Способ открывания дверей влияет на возможности парковки. Регулировка положения руля обеспечивает комфорт водителям разного роста. Имеют специфику и разные этапы жизни автомобиля: проектирование, производство подсистем, сборка, испытание, функционирование, обслуживание и ремонт, утилизация.

Всё связано со всем… Системность подхода выступает как синоним полноты, всесторонности.

Системный подход помогает найти:

1) Проблемы, связанные с несовершенством тех или иных подсистем или надсистем рассматриваемой ТС, случаи рассогласования взаимодействия подсистем ТС между собой или ТС и её надсистем.

Колесо автомобиля хорошо выполняет функции на сухом асфальте. Но если на высокой скорости колесо попадёт на мокрую поверхность, может начаться скольжение, и управляемость автомобиля резко снизится.

Военный самолёт-истребитель предназначен для ведения воздушного боя. Один из элементов, существующих в этом пространстве, — зажигательная пуля. Если она попадёт в неполный топливный бак самолёта — произойдёт взрыв, взорвутся пары топлива. Конечно, можно сделать бронированный бак. Но это противоречит требованиям надсистемы — самолёт станет слишком тяжёлым.

2) Ресурсы для решения найденных проблем.

В старые времена случилась такая история [7]: корабль потерял управление и много дней блуждал по морю, пока не встретился с другим судном. С мачты потерявшего курс корабля был подан сигнал «Мы умираем от жажды!». Тотчас со встречного корабля ответили: «Опустите ведро за борт». И снова бедствующий корабль повторяет свой сигнал и получает тот же ответ. Тогда капитан внял совету и приказал опустить ведро. Когда его подняли, оно было наполнено прес ной водой. Оказалось, в этом месте воду опреснял сток реки Амазонки, чьё влияние сказывается на расстоянии до 300 морских миль от устья.

С позиций ТРИЗ эта история рассказывает, как ресурс для решения задачи был найден в ближайшей надсистеме и как люди не смогли без подсказки самостоятельно найти этот ресурс из-за его неочевидности.

Так же бывает и с реальными задачами — их решают, найдя необходимый ресурс в ближайшей надсистеме. Но самые красивые решения получаются, когда удаётся найти неочевидный ресурс внутри самой проблемной системы, среди её подсистем.

Как сделать, чтобы пары бензина в бензобаке не взрывались при попадании пули? Для этого нужно заполнить свободный объём в баке негорючим газом — углекислым или азотом. Но баллоны с газом уменьшат свободное пространство и полезную нагрузку. Хорошее решение нашли, когда догадались заполнять свободный от горючего объём бака охлаждёнными выхлопными газами двигателей самого самолёта, то есть практически той же смесью углекислого газа и азота, не поддерживающей горение.

1. Существует ли чёткая методика деления ТС на подсистемы?

— Технические системы делят на части относительно произ вольно. Иногда достаточно поверхностного деления, которое потом несколько раз уточняют в зависимости от цели задачи.

2. Всегда ли ресурсы, нужные для решения задачи, можно отыскать внутри ТС (среди её подсистем) или в ближайших надсистемах?

— Нет. Если внутренние или ближайшие ресурсы не обнаруживаются, то для решения привлекают внешние ресурсы.

Упражнение 3

1. Перечислите подсистемы крепёжного устройства «винт с гайкой».

2. Перечислите основные подсистемы самолёта. Составьте его структурную схему.

3. Перечислите надсистемы самолёта в различные периоды его жизненного цикла: разработка нового самолёта, испытания, хранение, взлёт, полёт и посадка.

4. Изобретательская ситуация и изобретательская задача

Откуда берутся изобретательские задачи? Существуют ли они в окружающем мире? Как их увидеть, осознать, сделать явными? Ответы на эти вопросы очень важно знать тем, кто хочет заниматься изобретательством.

Ситуация

Нейтральное описание происходящего определим как описание ситуации. Описать ситуацию — значит передать информацию о фрагменте действительности, указав на важные или интересные её объекты или процессы и их взаимодействия. Описание может быть подробным или фрагментарным, сжатым, кратким. Важно то, что в нём отсутствует проблемность. Ситуация — это описание фрагмента действительности.

Примеры ситуаций

• В комнате стоит шкаф. В нём хранятся вещи.

• Постукивая на стыках рельс, движется поезд, перевозящий пассажиров.

• При резком торможении автомобиля в его кузове произошло перемещение перевозимых грузов.

Изобретательская ситуация

Если в описании присутствует проблемность, то есть можно выявить нежелательные особенности, недостатки, то получаем изобретательскую ситуацию. В изобретательской ситуации (ИС) фиксируется не только описание важного фрагмента действительности, но и критическое отношение к нему. В ситуации выявляются нежелательные эффекты (НЭ), то есть вредные явления, ухудшающие важные потребительские качества рассматриваемой ТС. Указание на НЭ позволяет задать цели дальнейшего совершенствования описанных в ситуации объектов или процессов.

Изобретательская ситуация — это ситуация с выделенными в ней недостатками (нежелательными эффектами).

Нежелательный эффект — вредное явление, ухудшающее какое-либо потребительское качество системы.

Примеры изобретательских ситуаций

• В комнате стоит шкаф. В нём хранятся вещи. Из-за плотного размещения поиск нужной вещи внутри шкафа затруднён.

• Постукивая на стыках рельс, движется поезд, перевозящий пассажиров. Шум колёс и вибрация вагонов мешают пассажирам.

• При резком торможении автомобиля в его кузове произошло перемещение перевозимых грузов. Это перемещение привело к смещению центра тяжести автомобиля, а также к повреждению наружной оболочки грузов.

Изобретательская ситуация возникает при предъявлении к объектам или процессам требований, которые на данный момент не могут быть выполнены. Пока таких требований нет, нет и ИС. Меняя требования к происходящему в описанной ситуации, можно обнаруживать в ней различные нежелательные эффекты. Их выявление позволяет получать различные ИС. Например, для одной из рассмотренных выше ситуаций (в комнате стоит шкаф, в нём хранятся вещи) могут быть заданы различные НЭ:

• Затруднён поиск нужной вещи внутри шкафа.

• Шкаф занимает много места.

• Дверцы шкафа скрипят.

• При открывании шкафа внутрь попадает воздух, который несёт с собой пыль, загрязняющую хранимые вещи.

• Вещи, висящие в шкафу, мнутся при контакте друг с другом.

• …

Изобретательская задача

Для получения изобретательской задачи (ИЗ) достаточно объединить описание ситуации, нежелательный эффект и цель, которую надо достичь. При описании ИЗ могут быть указаны и ограничения на используемые при решении средства.

При движении поезда взаимодействие колёс и стыков рельс приводит к вибрации вагонов. Стук колёс и вибрация мешают пассажирам. Для повышения комфортности пассажиров необходимо устранить в вагонах шум и вибрацию. Переходить к бесстыковому рельсовому пути слишком дорого.

Изобретательская задача представляет собой описание ситуации с указанием нежелательного эффекта, цели, которой необходимо достичь, и ограничений на способы достижения этой цели.

Сложность задачи во многом определяется тем, с каким количеством ограничений приходится иметь дело. Предельным случаем увеличения количества ограничений будет требование получить желаемый результат без каких-либо существенных изменений в исходной системе. В таком случае в ТРИЗ принято говорить, что необходимо решить мини-задачу.

Мини-задача — это изобретательская задача, в условиях которой специально оговорена необходимость добиться требуемого результата без внесения существенных изменений в исходную систему.

При движении поезда взаимодействие колёс и стыков рельс приводит к вибрации вагонов. Стук колёс и вибрация мешают пассажирам. Для повышения комфортности пассажиров необходимо устранить в вагонах шум и вибрацию. Переходить к бесстыковому рельсовому пути слишком дорого. Габариты вагонов, их внутренний полезный объём и грузоподъёмность, а также используемый способ амортизации не должны быть изменены.

Пример формулирования изобретательской задачи в реальной ситуации

Как правило, при совершенствовании техники первоначально приходится иметь дело с весьма расплывчато описанными изобретательскими ситуациями. Вот один конкретный случай из практики специалистов по ТРИЗ.

Фирма осваивала производство косметических средств на основе измельчённых пантов — молодых отростков рогов северного оленя, содержащих ценные вещества. Технология дробления пантов такова: предварительно измельчённое сырьё поступает в специальную вихревую дробилку (ёмкость, в которой создан устойчивый воздушный вихрь). Туда же направляют дополнительные мелющие тела — мелкие ферромагнитные частицы. Они также летают в воздушных вихрях и, сталкиваясь с частичками пантов, измельчают их. Кроме того, в дробилке создают переменное магнитное поле. Под его действием магнитные частицы совершают колебания вокруг траектории своего движения. Таким образом панты измельчаются до величины 1–50 микрон. После завершения процесса измельчения ферромагнитные частички отделяют в магнитном сепараторе.

Выяснилось, что некоторые ферромагнитные частицы так сцепляются с измельчёнными частичками пантов, что их невозможно отделить магнитом. Это плохо, ферромагнитный порошок загрязняет готовый продукт.

Итак, основной недостаток связан с тем, что вредный для человека ферромагнитный порошок попадает в готовую продукцию. Это изобретательская ситуация, расписанная довольно подробно.

Пока не поставлены цель и ограничения, переход к изобретательской задаче ещё не выполнен. Цели конкретной задачи могут быть различными. Может быть, надо совершенствовать вихревую дробилку, чтобы измельчать продукт без дополнительных мелющих тел, или заняться разработкой способа получения микрочастичек железа с поверхностью, не пристающей к пантам. А возможно, надо создать такие сильные магнитные поля, в которых обязательно произойдёт отделение металла от измельчённого сырья.

Какую цель выбрать? Прежде всего нужно сформулировать мини-задачу, так как её решение наиболее выгодно для производства — не надо закупать новое оборудование, перестраивать технологический процесс…

Сформулируем мини-задачу: избавиться от нежелательного эффекта — попадания частичек мелющих тел в готовый продукт. При этом технологический процесс необходимо оставить без изменений (или почти без изменений).

Специалист по ТРИЗ описывает задачу в максимально обостренной форме — с помощью противоречия. В данном случае было выбрано такое противоречие: частицы мелющих тел не должны оставаться в готовом продукте, чтобы не загрязнять его вредными для человека веществами, и должны оставаться в готовом продукте, чтобы не усложнять процесс изготовления. Формулировка минизадачи, содержащая противоречие, — уже серьёзная подсказка для специалиста. Разрешение противоречия — стандартная процедура в ТРИЗ… Вводимые в дробилку частицы должны быть мелющими телами, чтобы улучшить измельчение, и они должны быть элементами готового продукта, то есть нужно заменить железные частицы безопасными (или даже полезными) для потребителя мелющими телами, которые можно оставить в составе готового продукта.

Повторим последовательность действий при постановке ИЗ:

1. Описываем исходную ситуацию.

2. Формулируем ИС: в исходной ситуации выявляем проблемную часть — нежелательные эффекты.

3. Ставим ИЗ: определяем цели дальнейших улучшений и ограничения, которые необходимо учесть.

Упражнение 4

Дана изобретательская ситуация: «После праздника несколько надувных шариков оказалось под потолком конференц-зала гостиницы. К началу следующего мероприятия шарики нужно убрать. Но лестницу подходящей длины взять негде. Использовать пожарную машину с длинной лестницей нежелательно — машина не попадёт в зал, кроме того, её приезд может потревожить постояльцев гостиницы. Что делать?»

Рассмотрите эту ситуацию. Сформулируйте несколько изобретательских задач на основе этой ИС с разной формулировкой НЭ. Какую задачу (какие задачи) из сформулированных вами вы считаете мини-задачей?

Упражнение 5

Человек, который собирает в лесу ягоды, вынужден наклоняться за каждой ягодкой. Это может привести к повышению внутричерепного давления. Какие изобретательские задачи вы можете предложить для решения в рамках этой изобретательской ситуации?

5. Причинно — следственный анализ

При анализе ИС полезно строить причинно-следственные цепочки. Это позволяет найти в ситуации целый ряд нежелательных эффектов.

Вот широко известная английская песенка^[11]:

Не было гвоздя, — подкова пропала.

Не было подковы, — лошадь захромала.

Лошадь захромала, — командир убит.

Конница разбита, армия бежит.

Враг вступает в город, пленных не щадя, —

Оттого что в кузнице не было гвоздя!

Как видите, большие последствия могут возникать по незначительным причинам. Из этой условной ситуации можно сделать несколько методически важных выводов.

Первый вывод: далеко не всегда следует работать с тем, что непосредственно представляется как задача (как защитить город от врага, если защищающая его армия разбита?). Надо находить более глубокие причины, которые могут быть легко устранены.

Второй вывод: решать задачу можно на самых разных уровнях. В нашем случае — обеспечивать наличие в кузнице полного комплекта гвоздей, придумывать, как удержать подковы на копытах лошади без гвоздей, учить лошадь скакать без подков, предусмотреть защищённость командира в любых условиях и так далее.

Все явления окружающего нас мира имеют причины. Естественно, что есть причины и у нежелательных эффектов. Выявить эти причины — значит иметь возможность бороться с мешающим нам недостатком ещё до его возникновения. Исходный нежелательный эффект может быть устранён через решение разных задач.

Картины в музеях необходимо освещать. Плохо освещённые картины не воспринимаются посетителями. Если музей расположен в специально созданном для него здании, то задача местного освещения решается просто. Но если здание музея само по себе представляет историческую ценность, то возникает изобретательская ситуация. Размещать в стенах проводку и светильники нельзя. Можно разместить рядом с картиной торшер — лампу на высокой подставке. Крепить её к полу тоже нельзя: пол из ценного паркета. Незакреплённый торшер может упасть из-за случайного толчка посетителя.

Исходно заданный НЭ: картина плохо видна посетителям. Найдём совокупность более глубоко заложенных в этой изобретательской ситуации нежелательных эффектов, выстраивая причинно-следственную цепочку. Для этого будем последовательно задавать вопрос «По какой причине?» сначала к исходно заданному нежелательному эффекту, а затем к тем, которые будут выявлены как его причины.

Детали картины не видны посетителям.

По какой причине?

Картина затемнена.

По какой причине?

У картины нет добавочного освещения.

По какой причине?

Торшер неустойчив.

По какой причине?

Центр тяжести торшера размещён высоко.

По какой причине?

Лампа, патрон, защищённый провод и отражатель много весят.

По какой причине?

…

Построение причинно-следственной цепочки показывает, что внешне видимый недостаток, на котором построена изобретательская ситуация, имеет внутренние причины. Для решения исходно поставленной задачи: привлечения интереса посетителей к картине — причинно-следственная цепочка может быть разорвана в любом месте.

Примеры задач, которые могут быть поставлены в этом случае:

• Пусть торшер тяжёлый, но его центр тяжести будет расположен низко.

• Пусть центр тяжести торшера расположен высоко, но он будет устойчив.

• Пусть у картины нет добавочного освещения, но она не будет затемнена.

• Пусть картина затемнена, но её детали будут видны посетителям.

Можно выбрать из этих задач ту, которую по тем или иным причинам проще решать. Решив любую задачу, мы устраним первоначально заявленный НЭ.

Возможность работать с разными задачами даёт решателю преимущество: для решения можно использовать методы и инструменты из разных областей науки и техники, привлекать специалистов разного профиля.

Причины возникновения НЭ можно искать как внутри системы, так и в надсистемах. В последнем случае также целесообразно использовать вопрос «По какой причине?»

При расследовании ДТП, случившегося во время сильного дождя, оказалось, что, несмотря на грамотные действия водителя, тормозной путь автомобиля был больше обычного.

По какой причине?

Снизилась сила трения между дорогой и шиной.

По какой причине?

Уменьшилось пятно контакта шины с дорогой.

По какой причине?

Во время сильного дождя образуется водяной клин перед колесом.

По какой причине?

Каналы протектора не успевают пропускать воду через себя.

По какой причине?

Каналы недостаточно широки.

По какой причине?

Увеличение ширины каналов приведёт к уменьшению площади выступов протектора, что уменьшит сцепление с сухой дорогой, поэтому проектировщики не расширяют каналы.

Построив линейную цепочку, мы рассмотрели упрощённую ситуацию. Реально цепочки могут раздваиваться, разветвляться.

Естественно, причинно-следственные цепочки можно продолжать в обе стороны и далее. Строя цепочку внутрь системы, можно выйти на причины физической или химической природы. Поставленные на этих уровнях задачи целесообразно решать с привлечением консультантов с естественнонаучным образованием. Строя цепочку в надсистему, можно выйти на организационно-управленческие причины возникновения исходного нежелательного эффекта. Здесь более эффективными окажутся специалисты в области управления и организации производства.

Упражнение 6

Постройте причинно-следственные цепочки для описанных ниже ИС. Цепочки постройте как внутрь системы, так и в надсистему.

Изобретательские ситуации:

• Если не закрывать бутылочку с лаком для ногтей, то лак быстро густеет. Наносить его становится неудобно.

• При интенсивной работе мобильного телефона быстро заканчивается заряд аккумулятора.

• При закрывании двери раздаётся скрип.

• Растения, украшающие холл больницы, сами выглядят нездоровыми: листья пожелтели и частично осыпались. Это плохо влияет на настроение пациентов.

• Поиск нужного документа в офисе занимает слишком много времени.

6. Дерево целей

Технические системы можно рассматривать на разных структурных уровнях, переходя от крупных блоков ко всё более мелким подсистемам: узлам, частям, деталям. Цели также имеют свою структуру. Общую, главную цель можно разбивать на подцели. И эти подцели можно далее дробить на ещё более мелкие, подчинённые цели.

Подобно тому как ТС складывается из своих подсистем, общая цель выполняется путём выполнения целей подчинённых.

Как строить деревья целей

Методика построения дерева целей состоит в том, что, определив главную цель, выстраивают иерархию целей более низкого ранга. Именно их реализация приводит к достижению главной цели. В чём-то эта работа аналогична процессу построения причинно-следственных цепочек. Последовательно задаются вопросы «Как получить?» или «Что для этого нужно?», обращённые к исходно поставленной цели.

Допустим, наша главная цель — поехать в путешествие. Её достижение будет зависеть от того, сможем ли мы добиться выполнения ряда подчинённых целей второго уровня:

• Определить маршрут путешествия.

• Собрать финансовые средства.

• Приобрести билеты, визы, иные разрешительные документы.

• Освободиться от иных дел и обязанностей.

• …

Построение этой иерархии может быть продолжено. Например, выберем цель — приобрести билеты. Для её достижения нам надо будет достичь целей ещё более низкого, уже третьего (считая от главной цели) уровня:

• Определить время путешествия.

• Выбрать вид транспорта.

• Выбрать агентство или фирму.

• Договориться об условиях.

• Оплатить билет.

• …

Дерево целей (рис. 8) можно строить и далее, продолжая движение от общего к частному. Приведенный выше пример показывает: действия, позволяющие достичь цели более высокого уровня, выступают в качестве целей для действий более низкого уровня.

В итоге на самом нижнем уровне получаем перечень целей, для достижения которых могут быть выбраны конкретные технические (или иные) средства. При решении организационных задач построение такой иерархии позволяет оценить риски проекта. При решении изобретательских задач деревья целей строятся в первую очередь для того, чтобы понять, какие подцели не могут быть реализованы с помощью доступных средств. После построения дерева получается комплекс задач, которые предстоит решить.

^{Рис. 8. Схема дерева целей}

Использование деревьев целей при анализе ИС

Такой подход к формированию задач возник в 60-х годах XX века, когда в США были построены всеобъемлющие деревья целей для проектирования сложной военной техники. Всемирную известность этот инструмент получил после успешного планирования исследований космического пространства. Начавшись с определения главной цели, пройдя через выявление нескольких фундаментальных подцелей, задающих необходимость изучения Луны, планет, ближнего и дальнего космоса, это дерево детализировалось, превратившись постепенно в перечень из нескольких тысяч узкотехнических целей, по сути — заданий на разработку конкретных технических устройств и материалов, обладающих заданными характеристиками.

Такая фундаментальная предварительная работа позволяет уже на начальном этапе видеть весь перечень технических задач, а значит, эффективно планировать необходимые ресурсы для их решения. Этот инструмент эффективен также при работе по выбору изобретательской задачи. Он позволяет увидеть полный спектр целей, в первом приближении оценить трудозатраты, необходимые для достижения главной цели.

Дерево целей — аналитический инструмент выявления полного перечня целей, которых необходимо достичь для получения исходно заданной цели.

Зафиксируем ещё раз: с помощью дерева целей определяются полный набор средств, необходимых для достижения главной цели, и связи между этими средствами.

Упражнение 7

1. Постройте дерево целей для главной цели: издать сборник стихов молодых поэтов вашего региона.

2. Придумайте какую-либо главную цель и постройте для неё дерево целей.

7. Идеальность

Идеальная тс

В каком направлении надо двигаться в поисках решения? Где найти ориентиры, позволяющие сделать это движение успешным? Какое решение считать лучшим?

Рассмотрим реальные ситуации.

В XVII веке на реке Урал построили множество плотин с водяными колёсами, приводившими в движение фабричные станки. В XIX веке фабрики оснастили паровыми машинами, а по реке решили пустить пароход. Но как убрать сваи, вбитые в дно? Это стволы лиственницы — сибирского дерева, которое в воде не гниёт, а становится ещё более прочным. И таких стволов, крепко затянутых илом, из дна реки торчит множество. Предлагали различные проекты: спустить в колоколе на дно людей с пилами, или собирать большой плот вокруг каждой сваи и тянуть её вверх, или помещать сваю в трубу и растворять её кислотой… Но победил проект, в котором сваи были вытянуты сами собой. Вернее, не совсем сами, их помогла выдернуть река. К каждой свае крепкими канатами привязали брёвна и оставили их плавать на поверхности воды. Зимой эти брёвна вмёрзли в лёд, а весной, во время ледохода, они двинулись с места и, увлекаемые огромной энергией реки, выдернули из дна сваи…

Ещё один пример из тех же времён.

Купили промышленники паровую машину, привезли к фабрике, осталось только по мосту через реку переехать, но оказалось, что мост для такой нагрузки слабоват — может и рухнуть. Разобрали машину, почти все детали перевезли по отдельности, но самую большую — паровой котёл — перевезти не получается. Неужели строить новый мост? Нет, мастера-выдумщики нашли другое решение — заставили чугунный котёл переплыть реку самостоятельно. Для этого заткнули в нём все отверстия, скатили котёл в воду и потянули за лодками…

А вот история уже из наших дней.

На предприятии выпускали шарики для подшипников. Пришёл заказ — изготовить металлические шарики, полые внутри. Изготовили. Снаружи шарики проверили стандартными методами — все они совершенно круглые, одинакового размера и веса. Но заказчик требует, чтобы у шариков внутренние пустоты тоже были расположены строго по центру. Как же отобрать только такие шарики? Может быть, просвечивать каждый шарик в рентгеновских лучах и изучать полученные снимки? Но это дорого и займёт много времени. Поступили проще — запустили шарики скатываться по узкой наклонной полоске. Те шарики, в которых внутренние пустоты располагались по центру, катились строго по прямой линии. А те, у которых центр тяжести был смещён, отклонялись вбок и падали в стоящий внизу контейнер для брака.

Что объединяет все эти решения? Изобретатели в максимальной степени использовали ресурсы, имеющиеся в совершенствуемой системе или вокруг неё, как бы заключили своеобразный договор с природой о применении для работы её сил. Река сама, без домкратов и пил вытянула сваи; котёл сам, без моста и парохода переправился через реку; бракованные шарики сами отделились от качественных.

Впрочем, не совсем сами. Им пришлось немного помочь. Заметьте, не делать всю работу самостоятельно, а помочь сделать так, чтобы эту работу выполнили силы природы. Пожалуй, в этом и состоит главное мастерство изобретателей — сделать так, чтобы работа выполнялась сама. Чем меньшими усилиями человека выполняется работа, тем сильнее изобретение.

Человек издавна изобретает. Добыть и приготовить пищу, передать на большое расстояние информацию, отвести воду от жилища… Для этого он создаёт технику: различные устройства, приборы, машины. Но техника сама по себе человеку не нужна — нужен эффект, который она производит, нужен результат. Чем проще будет ТС, тем лучше. Получается, что предел развития техники — это получение полезного результата вообще без ТС.

Этот внешне парадоксальный вывод и лёг в основу понятия идеальной технической системы. Понятие идеальной ТС предложил Г. С. Альтшуллер.

Под идеальной понимается такая техническая система, затраты на получение полезного эффекта в которой равны нулю. При этом затратами будем считать энергию, материалы, которые нужны для создания системы и её функционирования, занимаемое пространство… Образ идеальной системы позволяет сконцентрировать внимание разработчика только на ожидаемом полезном эффекте, лучше осознать запросы потребителя. Идеальная машина — это машина, которой нет, а функция её выполняется.

^{Рис. 9. Развитие систем идёт в направлении увеличения идеальности. Система идеальна, если её нет, а функция выполняется^[12]}

Идеальный телевизор — это получение высококачественного изображения без технического устройства.

Идеальный автомобиль — это самостоятельное перемещение грузов.

Как видим, система здесь описывается через свою функцию. Пределом развития ТС является выполнение полезной функции без всяких затрат. Именно это можно рассматривать как конечную цель её развития. Такой подход к описанию будущего очень удобен. Мы можем пока не знать, из каких материалов будет сделана будущая система, какие физические принципы в ней заложены, но мы знаем, к какому пределу она стремится. Каждая узкая область техники имеет собственные критерии оценки идеальности. Помимо широко известного коэффициента полезного действия применяются коэффициенты полезной загрузки площади или объёма, коэффициент полезного использования времени, коэффициент зольности топлива, коэффициент эффективности экономики и т. п.

Чем меньше затраты на выполнение функции, тем более идеальна система. Можно увеличить идеальность, используя ресурсы самой обрабатываемой ТС.

Хлеб традиционно выпекают в специальных печах. Стоимость таких печей и затраты энергии на их нагрев очень велики. Изобретатели предложили нагревать сразу само тесто. Оказалось, что для этого есть определённый ресурс — тесто электропроводно. Если через него пропустить электрический ток, то будет выделяться тепло. Теперь выпечка происходит очень быстро, прямо при движении форм с тестом по конвейеру. Печь не нужна, существенно снижаются и затраты энергии.

Идеальность обрабатывающей ТС можно увеличить, возложив на неё выполнение дополнительных функций. Так, в одном устройстве совмещают возможности двух. Например, сеялка вносит в почву не только семена, но и удобрения.

Идеальный конечный результат

Решая изобретательскую задачу, специалист по ТРИЗ ищет решение с высокой идеальностью, то есть такое, которое позволяет добиться необходимого результата с минимальными затратами. Для поиска таких решений Альтшуллер разработал специальный инструмент — оператор ИКР (идеальный конечный результат), который настраивает изобретателя на получение нужного эффекта за счёт использования доступных ресурсов.

ИКР может формулироваться по-разному. Но самая распространённая, классическая формулировка такова:

Идеальный конечный результат: Х-элемент сам выполняет требуемое действие (вместо какой-то специализированной ТС), продолжая выполнять функцию, ради которой он был первоначально создан.

При этом под названием «Х-элемент» может скрываться либо сама проблемная ТС, либо какая-то её подсистема.

В море недалеко от берега установлены буи. Они обозначают линию, которую нельзя пересекать судам. Буи в темноте светятся — на них установлены лампы и аккумуляторы. Время от времени аккумуляторы приходится менять и подзаряжать — для этого работает специальная служба. В ветреную погоду, когда море волнуется, замена аккумуляторов становится проблемой. Заказчик просит решить эту проблему. Какой путь её решения следует выбрать?

Идеальная система подзарядки — когда системы нет вообще, а её функция выполняется. Сформулируем ИКР: буй сам заряжает аккумулятор, продолжая выполнять функцию границы зоны, разрешённой для плавания.

Можно ли реализовать ИКР в данном конкретном случае? Для этого нужно найти ресурс — бесплатную энергию, которую можно преобразовывать в электрическую. Нетрудно догадаться, что такой ресурс есть — это энергия волн. Есть простые готовые устройства, с помощью которых качающийся на волнах буй будет сам по себе заряжаться. А система замены аккумуляторов с применением рискованного человеческого труда будет не нужна.

Дана изобретательская ситуация: необходимо повысить идеальность комнатного очистителя воздуха. Что может быть Х-элементом?

• ИКР-1: воздух сам отделяет от себя пыль.

• ИКР-2: фильтрующий элемент сам (без вентилятора и корпуса) очищает воздух.

• ИКР-3: стенка квартиры сама очищает воздух от пыли.

Упражнение 8

1. Мытьё окон — утомительная работа, которой приходится заниматься постоянно, иначе оседающая на стекле пыль очень скоро сделает окно непрозрачным. В высотных зданиях мытьё окон к тому же просто опасно. Придумайте, как повысить идеальность этой операции.

2. Длительность моментов, когда человек переживает острые ощущения, очень мала. Нужно сделать много снимков, чтобы «поймать» нужный момент и получить фотографию человека в таком состоянии. Как, не делая большого количества снимков, сфотографировать человеческое лицо в нужный момент, например при катании на экстремальных аттракционах? Сформулируйте ИКР.

3. Весной, когда разливается река, может возникнуть необходимость быстро возвести дамбу. Завозить для этого специальные строительные материалы (бетон, камень, металлические листы) долго и дорого. А подручные материалы (песок, почва), к сожалению, очень быстро размываются потоками воды. Как повысить скорость и эффективность строительства такой временной дамбы?

8. Ресурсы

Ресурсы для решения задач

Чтобы получить высокоидеальное решение, то есть обеспечить выполнение функции с минимальными затратами, необходимо найти соответствующие ресурсы в само

А. А. Гин, А. В. Кудрявцев, В. Ю. Бубенцов, Авраам Серединский Теория решения изобретательских задач