ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ

Попытаемся решить задачу о дождевателе обычными приемами. Нужно втрое увеличить размах крыльев; что ж, сделать трехсотметровую ферму технически вполне осуществимо. Что мы при этом проиграем? Возрастет вес. Если размах крыльев увеличить втрое, ферма станет тяжелее в 27 раз.

У машин и механизмов (вообще у технических объектов) есть несколько важнейших показателей, характеризующих степень их совершенства: вес, габариты, мощность, надежность и др. Между этими показателями существуют определенные взаимозависимости. Скажем, на одну единицу мощности требуется определенный вес конструкции. Чтобы увеличить одии из показателей уже известными в данной отрасли техники путями, приходится «платить» ухудшением другого.

Вот типичный пример из авиаконструкторской практики: «Увеличение в 2 раза площади вертикального оперения одного из типов самолетов уменьшило амплитуду колебаний самолета всего лишь на 50%. Но это, в свою очередь, повысило восприимчивость самолета к порывам ветра, увеличило лобовое сопротивление, утяжелило конструкцию самолета, -что выдвинуло дополнительные сложные задачи К

Конструктор, учитывая конкретные условия, выбирает наиболее благоприятное сочетание характеристик: что-то выигрывает, а что-то проигрывает. «Когда вы обдумываете решение и технические условия,- говорит известный авиаконструктор О. Антонов,- которые, может быть, и не будут никогда записаны на бумаге, выделите самое главное. Только в крайнем случае, если что-нибудь не удается выполнить, идите к допустимому. Допустимое - это некоторое невыполнение заданных технических условий, так сказать, компромиссное решение. Предположим, конструируя самолет, вы выполните требования по грузоподъемности и скорости, но у вас немножко не выйдет с длиной разбега. Тогда вы начнете взвешивать эти три важных требования и, возможно, несколько поступитесь разбегом - пусть разбег будет не 500, а 550 метров, зато все остальные качества будут достигнуты. Это как раз то, что допустимо».

Академик А. Н. Крылов в своих воспоминаниях рассказывает о таком эпизоде. В 1924 году ученый работал в составе советско-французской комиссии, осматривавшей в гавани Бизерты русские военные корабли, уведенные туда Врангелем. Здесь бок о бок с русским эсминцем стоял эсминец французский - примерно того же возраста и размеров. Разница в боевой мощи кораблей была настолько велика, что адмирал Буи - председатель комиссии- не выдержал и воскликнул: «У вас пушки, а у нас пукалки! Каким образом вы достигли такой разницы в вооружении эсминцев?» Крылов ответил так: «Взгляните, адмирал, на палубу: кроме стрингера, в котором вся крепость, все остальное, представляющее как бы крышу, проржавело почти насквозь, трубы, их кожухи, рубки и т. п.- все изношено. Посмотрите на ваш эсминец, на нем все как новенькое, правда, наш миноносец шесть лет без ухода и без окраски, но не в этом главная суть. Ваш миноносец построен из обыкновенной стали и на нем взято расчетное напряжение в 7 кг на 1 мм2, как будто бы это был коммерческий корабль, который должен служить не менее 24 лет. Hauf построен целиком из стали высокого сопротивления, напряжение допущено в 12 кг и больше - местами по 23 кг/мм2. Миноносец строится на 10-12 лет, ибо за это время он успевает настолько устареть, что не представляет более истинной боевой силы. Весь выигрыш в весе корпуса и употреблен на усиление боевого вооружения, и вы видите, что в артиллерийском бою наш миноносец разнесет вдребезги, по меньшей мере, четыре, т. е. дивизию ваших, раньше, чем они приблизятся на дальность выстрела своих пукалок». «Как это просто!» - сказал адмирал»2.

Искусство конструктора во многом зависит от умения определить, что надо выиграть и чем можно за это поступиться. Изобретательское творчество состоит в том, чтобы найти такой путь, при котором уступки вообще не требуется (или она непропорционально мала по сравнению с получаемым результатом).

Предположим, для ускорения погрузки-разгрузки на необорудованных аэродромах необходимо создать портативное подъемное устройство, монтируемое на тяжелых транспортных самолетах. Такую задачу вполне можно решить уже имеющимися в современной технике средствами. Основываясь на общих принципах конструирования подъемных устройств и используя, скажем, опыт создания легких автокранов, квалифицированный конструктор в состоянии спроектировать требуемое устройство. Понятно, что это увеличит в той или иной мере «мертвый вес самолета. Выигрывая в одном, конструктор одновременно проигрывает в чем-то другом. Зачастую с этим можно смириться, и задача конструктора сводится к тому, чтобы побольше выиграть и поменьше проиграть.

Необходимость в изобретении возникает в тех случаях, когда задача содержит дополнительное требование: выиграть и… ничего не проиграть. Например, подъемное устройство должно быть достаточно мощным и в то же время не должно утяжелять самолет. Решить эту задачу известными приемами невозможно: даже лучшие передвижные краны имеют немалый вес. Здесь нужен новый подход, нужно изобретение.

Таким образом, обычная задача переходит в разряд изобретательских в тех случаях, когда необходимым условием ее решения является устранение технического противоречия.

Нетрудно создать новую машину, игнорируя технические противоречия. Но тогда машина окажется неработоспособной и нежизненной.

Всегда ли изобретение состоит в устранении технического противоречия?

Надо сказать, что существуют два понятия «изобретение»- правовое (патентное) и техническое. Правовой понятие различно в разных странах, к тому же оно чаете! меняется.

Правовое понятие стремится возможно точнее отразить границы, в которых в данный момент экономически целесообразна юридическая защита новых инженерных конструкций. Для технического же понятия важны не столько эти границы, сколько сердцевина изобретения, его исторически устойчивая сущность.

С точки зрения инженера, создание нового изобретения всегда сводится к преодолению (полному или частичному) технического противоречия.

Возникновение и преодоление противоречия - одна из главных особенностей технического прогресса. Анализируя развитие мельниц, Маркс писал в «Капитале»: «Увеличение размеров рабочей машины и количества ее одновременно действующих орудий требует более крупного двигательного механизма… Уже в XVIII веке была сделана попытка приводить в движение два бегуна и два же постава посредством одного водяного колеса. Но увеличение размеров передаточного механизма вступило в конфликт с недостаточной силой воды…»

Это яркий пример технического противоречия: попытка улучшить какое-либо свойство машины вступает в конфликт с другим ее свойством.

Многочисленные примеры технических противоречий приводит Фридрих Энгельс в статье «История винтовки» В сущности, вся эта статья представляет собой анализ внутренних противоречий, определяющих историческое развитие винтовки. Энгельс показывает, например, что с» момента появления винтовки и до изобретения винтовок, заряжающихся с казенной части, главное противоречие состояло в том, что для усиления огневых свойств требовалось укорачивание ствола (заряжение производилось со ствола и при коротком стволе облегчалось), а для усиления «штыковых» свойств винтовки нужно было, наоборот, удлинять ствол. Эти противоречивые качества были соединены в винтовке, заряжающейся с казенной части.

Вот несколько задач из разных отраслей техники, содержащих технические противоречия. Задачи эти не придуманы автором, а взяты из газет, журналов, книг.

Горное дело

С давних пор для изоляции района подземного пожара шахтеры возводят перемычки - Специальные стенки из кирпича, бетона или брусчатки. Сооружение перемычек сильно осложняется, если в шахте выделяются газы. В таком случае перемычку нужно делать герметичной, тщательно заделывать каждую щелку, и все это под постоянной угрозой взрыва. Чтобы уберечься, горняки стали сооружать по две перемычки. Первую - временную- кладут наспех. Она пропускает воздух и служит лишь баррикадой, под прикрытием которой можно, уже не торопясь, сооружать вторую, постоянную. Таким образом, горняки выиграли в безопасности, но проиграли в трудоемкости.

Химическая технология

При повышении давления скорость синтеза увеличивается и, следовательно, растет производительность колонны синтеза. Но одновременно увеличивается расход энергии на сжатие данного количества газа: по конструктивным соображениям приходится ограничивать размеры аппаратов и, следовательно, их мощность. Увеличиваются растворимость $зотоводородной смеси в жидком аммиаке и ее потери.

Электроника

Современная электроника столкнулась с серьезной дилеммой: с одной стороны, непрерывно повышаются требования к рабочим характеристикам и, соответственно, усложняются электронные системы; с другой стороны, все более ужесточаются ограничения габаритов, веса и потребляемой мощности… Такое же, а может быть, и большее значение имеют проблемы надежности, вызванные возросшей сложностью аппаратуры.

Радиотехника

У антенны радиотелескопа есть две основные характеристики- чувствительность и разрешающая способность. Чем больше площадь антенны, тем выше чувствительность телескопа и тем дальше он может заглянуть в глубины Вселенной. Разрешающая способность - это «острота зрения» телескопа. Она показывает, насколько хорошо аппарат различает два разных источника излу-

чения, находящихся на небольшом угловом расстоянии друг от друга. Кроме того, большой «радиоглаз» должен охватывать своим взглядом возможно большую часть неба. Для этого антенна должна быть подвижной. Но перемещать громоздкую антенну, сохраняя ее форму неизменной с точностью до миллиметров, очень трудно. Пока не разрешено это противоречие, конструирование телескопов идет по двум направлениям: либо строятся очень большие, но неподвижные антенны, либо подвижные и относительно небольшие.

Cтраница 1

Техническое противоречие (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.  

Техническое противоречие здесь уже указано: охлаждающая способность дырчатого полировальника вступает в конфликт с его способностью полировать стекло.  

Техническое противоречие: часто греть линию - потребители то и дело будут оставаться без тока, редко греть линию - повысится опасность обледенения.  

Техническое противоречие - сказал один инженер. Точные винты дороги, нарезка быстро портится...  

Иногда техническое противоречие, содержащееся в задаче, отчетливо видно. Таковы, например, задачи, решение которых обычными путями наталкивается на недопустимое увеличение веса. Иногда противоречие незаметно, оно как бы растворено в условиях задачи.  

Техническими противоречиями (ТП) называют такие взаимодействия в системе, когда положительное действие одновременно вызывает и негативное действие; или если введение / усиление положительного действия, либо устранение / ослабление негативного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом.  

Возникает техническое противоречие - подытожил директор.  

Выявление технического противоречия и результаты анализа его специфических особенностей приводят к постановке технической задачи, то есть к формулировке условий для достижения поставленной цели. В ее структуре выделяют указание на достигаемый результат, условия функционирования разрабатываемого технического средства и осуществления решения.  

Многочисленные примеры технических противоречий приводит Фридрих Энгельс в статье История винтовки. В сущности, вся эта статья представляет собой анализ внутренних противоречий, определяющих историческое развитие винтовки.  

Задачи с техническими противоречиями, легко преодолеваемыми с помощью способов, известных применительно к родственным системам. Например, задача, относящаяся к токарным станкам, решена приемом, уже используемым в станках фрезерных или сверлильных. Меняется (да и то частично) только один элемент системы.  

Это яркий пример технического противоречия: попытка улучшить какое-либо свойство машины вступает в конфликт с другим ее свойством.  

Для устранения этого технического противоречия предложено создавать в рабочем растворе преимущественную концентрацию ПАВ у поверхности обрабатываемых изделий путем их инъекции в область обработки. Лучшие результаты получаются, когда инъекция производится нанесением ПАВ на поверхность изделий перед их обработкой. Этот способ улучшает обработку крупных изделий, так как увеличивается зона ультразвукового воздействия, и деталей, имеющих капиллярные каналы, поскольку улучшаются условия развития кавитации в каналах по сравнению со всем остальным объемом жидкости в ванне.  

Ясное представление о техническом противоречии и его, так сказать, внутренней механике позволяет в ряде случаев уже на этом этапе прийти к изобретению. Конечно, тут важную роль играет вся предыдущая обработка задачи, в ходе которой гасится инерция мышления и появляется готовность к восприятию самых неожиданных идей. Бывает, однако, и так, что противоречие выявлено, причины противоречия установлены, а пути устранения противоречия по-прежнему не ясны. Начинается четвертая, оперативная стадия творческого процесса.  

Техническое противоречие — это ситуация, при которой улучшение одного свойства, одной части системы приводит к недопустимому ухудшению другого свойства, другой части системы, то есть выигрыш в одном приводит к ухудшению в другом.

Решение творческой задачи есть преодоление технического противоречия . Оно заключается в нахождении некоторого способа преобразования технической системы, причем такого, которое при минимальных изменениях в системе приводило бы к искомому результату без ухудшения ее параметров.

Техническое противоречие возникает между параметрами системы, ее узлами или группами деталей.

Основными признаками технического противоречия является ухудшение каких-либо частей системы при улучшении других. Возникновение нескольких новых технических задач на уровне системы.

Причины – исчерпание возможностей технической системы, неверный выбор места изменения системы, борьба со следствием, а не с причиной.

Последствия – усложнение системы и надсистемы, резкое повышение материальных и других затрат.

Условия разрешения – проведение причинно-следственного анализа, выявление первопричины возникновения нежелательного явления и микрозадачи в подсистеме, определение физического противоречия.

Анализ многих тысяч изобретений выявил, что при всем многообразии технических противоречий большинство из них разрешается 40 основными приемами.

Многообразие встречающихся изобретательских задач, даже принадлежащих разным областям техники, решаются при помощи сходных подходов. Это связано с тем, что лежащие в основе таких задач технические противоречия повторяются.

В приложении 1 приведено содержание типовых приемов устранения технических противоречий.

Чтобы определить, какой прием поможет наиболее успешно справиться с решением задачи, можно прибегнуть к помощи табл. 4.2, чтобы не перебирать последовательно все 40 приемов.

Таблица 4.1

Наиболее часто используемые приемы преодоления

технических противоречий

Однако для организации планомерного поиска приёма удобно воспользоваться специально разработанной таблицей (приложение 2), в которой по вертикали располагаются характеристики технических систем, которые по условиям задач требуется улучшить, а по горизонтали – характеристики, которые при этом недоступно ухудшаются. На пересечении граф и строк с наименованием улучшаемой и ухудшаемой характеристик находим номера приемов, позволяющих с наибольшей вероятностью устранить возникшее техническое противоречие. Таблица охватывает около полутора тысяч наиболее часто встречающихся в изобретательской практике технических противоречий.

Что такое ТП. Формулы ТП. Зачем нужно формулировать ТП. Примеры ТП.

Понимание технического противоречия

Техническое противоречие формулируется сразу же после АП и представляет собой сочетание позитивных и негативных последствий при реализации способа решения задачи.

Обобщенные формулировки ТП имеют следующий вид:

ТП1: Если А, то В +, но С -,

ТП2: Если Ã, то В -, но С +

Здесь А – избранное действие или состояние,

à (читается «не А»)– противоположное действие или состояние.

В и С – два вида последствий.

Пример. Задача «Найти работу».

ТП1: Если обратиться в кадровое агентство, то можно найти работу (плюс В-последствие), но придется заплатить деньги (минус С-последствие).

ТП2: Если не обращаться в кадровое агентство, то деньги будут в сохранности (плюс С-последствие), но работы не будет (минус В-последствие).

Зачем нужно формулировать ТП

Прежде всего, попытка формулирования ТП позволяет определиться: есть ли в задаче противоречие или нет его. Наличие противоречия, особенно при решении задачи «с бородой», которую много лет не могли решить профессионалы, означает, что есть возможность найти нестандартное, прорывное решение, развивающее данную отрасль или систему.

Второй результат формулирования ТП: есть 40 приемов для разрешения таких противоречий и таблица поиска наиболее подходящих приемов.

Третий результат формулирования ТП: вслед за ним легко сформулировать физическое противоречие, еще более жесткое, но для его разрешения потребуется всего три приема.

4.3. Физическое противоречие

Что такое ФП. Какова формула ФП. Зачем нужно формулировать ФП. Примеры ФП. Что делают после формулирования ФП.

Понимание физического противоречия

Физическое противоречие – сочетание противоположных требований, действий, состояний и разных позитивных последствий.

ФП1: Надо обратиться в кадровое агентство, чтобы найти работу.

ФП2: Не надо обращаться в кадровое агентство, чтобы сохранить деньги.

Зачем нужно формулировать ФП

Физическое противоречие формулируют для того, чтобы найти нестандартное решение с помощью приемов его разрешения в пространстве, во времени, в отношениях (состояниях).

Формула ФП

Формулы ФП могут быть следующие:

«Надо А и Не надо А», «должно быть А и должно быть Б».

5. Приемы разрешения противоречий

Что такое «прием». Примеры приемов разрешения технических противоречий. Зачем нужны приемы. Когда и как используют приемы. Примеры применения приемов.

Понимание приема.

Прием это действие или указание на действие, которое ведет к желаемому результату.

Например: длинный автобус можно разделить на две части (прием «дробление») и соединить шарниром (прием «объединение»).

Приемы разрешения ТП.

В Технологии Решения Изобретательских Задач (ТРИЗ) известно более 40 приемов разрешения технических противоречий.

Например: прием «сделай заранее», прием «сделай наоборот» и другие.

6. Идеальный конечный результат (икр)

Что такое ИКР. Для чего используют ИКР, в каких ситуациях. Что является результатом применения ИКР. Какова формула ИКР, приведите примеры формулирования в разных ситуациях.

7. РЕСУРСЫ

Что такое ресурсы. Какие бывают ресурсы. Для чего нужны ресурсы при поиске решения. Как надо искать ресурсы в ситуации. Как ресурсы превращаются в решение проблемы.

Понимание ресурса.

Ресурс – это то, что можно использовать для решения задачи, из чего можно построить решение с помощью приема. Иначе говоря, ресурс – это возможности самой системы и окружающей среды, используемые для создания желаемой ситуации. А возможности – это свойства, средства, способы, особенности.

8. РЕШЕНИЕ

Что такое решение. Зачем нужно решение и для чего.

9. ЗАКОН ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ

Понимание закона

О законе говорят, что это «устойчивая, повторяющаяся связь между определенными явлениями, событиями».

Формулировка закона: Все есть причина и все есть следствие. Вариант: у всего есть причина, от всего есть следствие. Всему есть причина – у всего есть следствие.

Использование закона

Формулировки ТП1 и ТП2 показывают действие закона причины и следствия.

Примеры использования закона

10. ЗАКОН СОГЛАСОВАНИЯ И РАССОГЛАСОВАНИЯ

Формулировка закона

Использование закона

Примеры использования закона

12. ЗАКОН ПОВЫШЕНИЯ ИДЕАЛЬНОСТИ

Формулировка закона

Использование закона

Примеры использования закона

13. ЗАКОН РАЗВИТИЯ ЧЕРЕЗ ПРОТИВОРЕЧИЯ

Формулировка закона

Использование закона

Примеры использования закона

3/ Организация

Почему нужны организации. Что будет при отсутствии организаций. Что такое «организация» как объект. Что такое «организация» как процесс. Пример организации как субъекта и как процесса.

9/Деятельность

Что такое деятельность. Что является результатом деятельности. Каковы атрибуты деятельности.

В чем главные отличия деятельности от «работы». Пример деятельности и работы.

9/ Планирование

Что такое «план» и зачем он нужен. Что такое «планирование». Что является результатом планирования. Чем отличается план от программы и бизнес-плана. Как защитить план от невыполнения и форс-мажора.

Пример плана.

10/ Функция

Что такое функция. Чем функция отличается от задачи. Что является результатом выполнения функции.

Пример функции.

11/ Решение

Что такое решение. Почему необходимо решение. В чем трудность принятия решения. Что является результатом выработки решения. Что является результатом принятия решения. Пример решения.

12/ Эффективное решение

Что такое «эффективное решение». Чем эффективное решение отличается от обычного.

13/ Процесс разработки решения

Как разработать эффективное решение. С чего начинается процесс выработки решения. Что является результатом выработки решения. Пример.

14/ Оценка качества решения

Зачем нужно оценивать качество решения. Как по каким признакам решение относят к отличным.

Пример решения и его оценки.

15/ Процесс принятия решения

С чего начинается процесс принятия решения. Чем заканчивается процесс принятия решения. Как проходит процесс эффективного принятия решения. Почему процесс принятия решения бывает неэффективным.

16/ Процесс исполнения решения

С чего начинается процесс исполнения решения. Чем заканчивается процесс исполнения решения. Приведите пример процесса исполнения решения.

17/ Контроль исполнения решения

Что такое «контроль». Почему нужен контроль. Для чего нужен контроль. Когда контроль не нужен. Какие формы контроля возможны. Приведите примеры.

ПРИМЕР.

Уже в древности люди охотились, для того, чтобы выжить. Для успешной охоты на животных человек использовал различные виды приманок. В наше время идет настоящая охота продавцов на покупателей.

Особенно изощренные изобретательские приемы используют продавцы наркотиков. Вот какое изобретение использует торговец наркотиком, чтобы вовлечь нового клиента.

“Товар” продавец носит в коробочке из-под спичек.

АП: надо привлечь нового клиента, но как? Как сделать это незаметно?

Способ: дать закурить, чтобы попробовал и втянулся.

ТП: если самому курить наркотик, то при этом будет вовлекаться клиент, но и будет расходоваться дорогой продукт, собственное состояние изменится.

ФП: надо курить свой продукт чтобы вовлечь новичка, и нельзя курить, чтобы не расходовать продукт.

Вот решение.

Продавец новичков угощает бесплатно. При этом он и сам закуривает и всем видом показывает, какое удовольствие от этого получает. Но хитрость заключается в том, что коробочка – двусторонняя. С одной стороны находится настоящий наркотик, а с другой – трава, имитирующая наркотик. Сам- то он курит траву, а другим предлагает наркотик. Как только молодой человек привыкает к наркотику, он сможет получить его только за деньги. Первый прием, используемый продавцом называется «копирование»: при курении (нельзя курить) вместо наркотика используется его копия.

Второй прием – объединение: трава и наркотик объединены в одну систему в коробочке и только хозяин знает, где наркотик, а где трава.

Третий прием – местного качества: в одном месте коробочки находится трава, а в другом – наркотик.