Использование стандартов в зависимости от надзадач. Возможности пополнения системы стандартов по аналогии с нетехническими системами. Мурашковский Ю.С.

Использование стандартов в зависимости от надзадач

Возможности пополнения системы стандартов по аналогии с нетехническими системами

 

I. Использование стандартов для решения надзадач

 

В последнее время можно слышать утверждение, что стандарты не являются хорошим инструментом для решения изобретательских задач. В прошлом докладе я уже показывал, что выбор направления решения и инструмента напрямую зависит от поставленной надзадачи. Разберем, для каких надзадач подходят или не подходят стандарты.

 

Надзадачи можно классифицировать по самым разным признакам. Однако, учитывая, что основной областью применимости ТРТС является развитие ТС, рассмотрим основные этапы этого развития. В качестве параметра периодизации возьмем характер использования ресурсов и изменения в ресурсах и в самой системе.

 

Основные этапы развития ТС:

 

  1. Синтез. Система приобретает или формирует комплекс качественно новых ресурсов. Первая летающая модель Титуса Ливио Бураттини, 1647 г. Первый взлетевший самолет Джона Стрингфеллоу, 1848 г.  – Начало использования воздуха как ресурса для транспорта.
  2.  Развертывание. Система полностью осваивает весь объем нового комплекса ресурсов. В частности, используются эффекты, присущие новому ресурсу. Крыло самолета братьев Райт. Используется не только само наличие воздуха, но и подъемная сила, связанная с эффектом возникновения области пониженного давления под струей воздуха. 1903 г.
  3. Адаптация (общее приспособление). Система полнее использует уже освоенные или сформированные ресурсы за счет их перестройки. В частности, используются эффекты, сопрягаемые с новым ресурсом. Элероны, которые обеспечивают повышение управляемости самолета за счет перенаправления фрагментов воздушного потока. Блерио, 1908 г.
  4. Идиоадаптация (частное приспособление). Система незначительно перестраивается сама, чтобы полнее использовать уже освоенные или сформированные ресурсы без их перестройки. Замена крепежных болтов заклепками при сборке самолетов. Уменьшается аэродинамическое сопротивление без перестройки воздушных потоков.
  5. Регресс. Система лишается части своих подсистем, паразитируя на имеющемся внешнем ресурсе. Самолеты начали красить, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление поверхности. Современные методы обработки дают высокую чистоту поверхности. Используя это, авиакомпания «Western» отказалась от окраски своих самолетов. («Сайенс дайджест», Нью-Йорк. Цит. по: «За рубежом», 27.09-03.10. 1985.)

 

Теперь рассмотрим, какие стандарты используются на каждом этапе.

 

Для синтеза ТС стандартов практически нет.

Стандарт 1.1.1 – совершенно неконкретный.

Стандарты 2.4.1 и 3.1.1 тоже можно рассматривать как синтез новой системы, если это происходит на достаточно высоком системном уровне. Например, поезд на магнитной подушке или автомобиль как таковой. Но это большая редкость. Обычно же они относятся к адаптации систем с использованием сопряженных эффектов.

 

Развертывание: 1.1.4; 1.1.5; 2.2.2; 2.4.1; 3.1.1;  4.2.1; 4.2.4; 4.5.1; 4.5.2; 5.1.1.9; 5.1.4.

 

Пример 1: Устрой­ство для наружной ком­прессии аорты — вводимый в пищевод зонд с боковым окном. Внутри зонда размещен эластичный пневматический баллон, раздувая который можно растянуть пищевод  и надавить на прилегающую к нему аорту. Зонд можно перемещать возвратно-поступательно и тем самым массировать аорту. (а. с. № 1 344 360)

 

Это типичный случай применения стандарта 1.1.4. Использование внешних органов для массажа внутренних известно. Данное изобретение направлено на освоение с той же целью ранее неиспользовавшегося органа.

 

Адаптация: 1.1.2; 1.1.3; 1.1.6; 1.1.7; 1.1.8. 1.2.1; 1.2.2; 1.2.3; 1.2.4; 2.1.1; 2.1.2; 2.2.3; 2.2.4; 2.2.5; 2.2.6; 2.3.2; вся группа стандартов 2.4 – при условии их последовательного применения; 3.1.2; 3.1.3; 3.1.4; 3.1.5; 3.2.1; 4.1.1; 4.1.2; 4.1.3; 4.2.2; 4.2.3; группы стандартов 4.3 и 4.4; 5.1.1.1; 5.1.1.2; 5.1.2; 5.2.1; 5.2.2; 5.2.3; вся группа стандартов 5.3; 5.4.1; 5.4.2.

 

Пример 2: Способ разделения семян по плотности в жидкости. Для повышения эффективности предложено семена предварительно выдержать в вакуумной камере и увлажнить водным раствором. (А.с.1025345)

 

Типичный случай применения стандарта 1.1.2. Система изменена так, чтобы эффективнее перераспределить уже использующийся ресурс – разделяющую жидкость.

 

Идиоадаптация: 1.2.5; 2.3.1; 2.3.3; 5.1.1.3.

 

Пример 3: Пневматический хлопкоуборочный аппарат сначала обдувает куст множеством пульсирующих воздушных струй, затем всасывает хлопко-воздушную массу. Предложено согласовать частоту пульсаций струй с собственной частотой волокон, так что куст, попав в резонанс, облетает наголо. (А. с. № 1 279 559).

 

Типичный случай применения стандарта 2.3.1. Система слегка изменена, но ресурс остался неизменным.

 

Кроме того, есть стандарты обхода. Они позволяют обходить ситуационные барьеры для основных стандартов.

 

Обход: 5.1.1.4; 5.1.1.5; 5.1.1.6; 5.1.1.7; 5.1.1.8; 5.1.3; вся группа стандартов 5.5.

 

Пример 4: Способ одновременной очистки и обеззараживания сточных вод электрическими разрядами. В зону разрядов подают электролит, обладающий свойствами коагулянта, который, вобрав в себя вредности, выпадает в осадок. (А.с. 966024)

 

Типичный случай применения стандарта 5.1.3. Очистка разрядами известна, коагулянт – тоже известный способ, но есть ситуационный барьер: коагулянт в данной конкретной ситуации вреден. Найден самоустраняющийся коагулянт. Ни система, ни ресурсы принципиально не изменены.

 

Для регресса ТС стандартов тоже нет!

 

Представим это в виде таблицы:

 

Этап развития ТС

Характерные стандарты

Синтез

1.1.1;

2.4.1;

3.1.1.

Развертывание

1.1.4; 1.1.5;

2.2.2;

4.2.1; 4.2.4; 4.5.1; 4.5.2;

5.1.1.9; 5.1.4.

Адаптация

1.1.2; 1.1.3; 1.1.6; 1.1.7; 1.1.8. 1.2.1; 1.2.2; 1.2.3; 1.2.4;

2.1.1; 2.1.2; 2.2.3; 2.2.4; 2.2.5; 2.2.6; 2.3.2;

вся группа стандартов 2.4;

3.1.2; 3.1.3; 3.1.4; 3.1.5; 3.2.1;

4.1.1; 4.1.2; 4.1.3; 4.2.2; 4.2.3;

4.3;

4.4;

5.1.1.1; 5.1.1.2; 5.1.2; 5.2.1; 5.2.2; 5.2.3;

вся группа стандартов 5.3;

5.4.1; 5.4.2.

Идиоадаптация

1.2.5;

2.3.1; 2.3.3;

5.1.1.3.

Регресс

-

 

Вывод: стандарты действительно не нужны, если заниматься идиоадаптацией и регрессом ТС. Стандарты не работают, если заниматься синтезом принципиально новых систем. Там другой механизм, закономерности которого только начинают проясняться. Для развития же ТС – развертывания и адаптации – стандарты отличный инструмент.

 

II. Возможности пополнения системы стандартов по аналогии с нетехническими системами

 

Задача: Подземные воды, применяемые для технических и бытовых нужд, часто содержат большой процент сероводорода. Нужно очищать. Для этого используются специальные фильтры, что дорого. Второй способ – аэрация, перемешивание с воздухом, который окисляет сероводород. Этот способ ненамного дешевле, требует постоянного ремонта и замены оборудования, ржавеющего от сероводорода.

Как дешево и надежно очищать подземные воды от сероводорода?

 

По отношению к объекту применения стандарты можно разделить на два вида: 

 

  1. Структурные. Стандарты этого типа описывают изменения в структуре системы безотносительно к материалу, из которого система состоит.

 

Пример 5: При сварке деталей из тонкого металла  нельзя ждать, пока капля металла сама оторвется от сварочного электрода – дуга за это время успеет перегреть свариваемую деталь. Нужно заранее погасить сварочную дугу, а каплю оторвать импульсом газовой струи. (А.с.789255).

 

Это типичный случай применения стандарта 2.1.1 – цепной веполь. Аналогичная структура часто встречается в художественных системах и в системах научных представлений.

 

Пример 6: Интересный эпизод произошел при съемках фильма "Иван Грозный" с молодым тогда художником Давидом Винницким. Режиссер С.М.Эйзенштейн дал ему задание разработать эскиз пушки, возле которой будет стоять Иван Грозный во время битвы. Винницкий старательно изучил пушки XVI века и сделал ряд эскизов. Ни один из них Эйзенштейна не удовлетворил. И только после долгих проб и бесед с режиссером художник понял, что тот хотел получить двойной результат. Кроме символа военной мощи нужен был еще и символ страха, ужаса.

Тогда Винницкий нарисовал большую мощную пушку, которая сзади оканчивалась страшной крокодильей головой. Этот вариант был принят сразу. (Л.Польская. Кто делает кино? М., Дет. лит. 1988. с.90)

 

Пример 7: Вначале думали, что ядро атома состоит из электронов и положительно заряженных частиц, которые назвали протонами, потому что протоны считались теми фундаментальными блоками, из которых состоит материя. Это согласовывалось с данными о зарядах ядра и электронов. Но не было объяснения, почему атомные массы превышают рассчитанные по числу протонов. В 1932 г. Джеймс Чедвик показал, что в ядре имеются еще и другие частицы - нейтроны, масса которых почти равна массе протона, но которые не заряжены. (Стивен Хокинг. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр. СПб.: Амфора, 2003. - 268 с. С.94)

 

  1. Вещественно-полевые. Стандарты этого типа описывают изменения в веществе системы и в полях, связанных с этим веществом, поэтому применимы только к данному виду систем.

 

Пример 8: Ржавчина зани­мает вдвое больший объем, чем сам металл, поэтому, когда коррозия добирается до арматуры железобетона, внутри возникает избыточное давление. Конструкция трескается, те­ряет прочность.

Гер­манская фирма «Райхем» предложила принцип анодной защиты. Арматура соединяется с отрицательным полю­сом источника тока. Ано­дом служит само сооруже­ние — для этого еще в ходе строительства его стенки об­лицовываются проволочной сеткой, покрытой электро­проводящим синтетическим материалом. Когда внутри массива потечет слабый за­щитный ток, ионы железа уже не смогут реагировать с гидроксильными ионами. Кор­розия будет остановлена. («Техника Молодежи»  № 6, 1989.)

 

Типичный случай применения стандарта 1.2.4 – противодействие вредным связям с помощью П2. Стандарт этот применим только к ТС и другим системам, в которых могут происходить физические или химические явления. К системам художественным или научных представлений этот стандарт неприменим абсолютно.

 

Если мы выделим только структурные стандарты, выявленные в нетехнических системах, мы увидим, что не все они есть в нынешней системе стандартов технических. А те, которые есть, могут иметь совершенно иное применение. Таким образом можно обнаружить и заполнить некоторые «белые пятна» в системе стандартов для ТС. Вот несколько примеров.

 

Двойной веполь. В ТС он подразумевает два воздействия на В2 вместо одного.

 

Формулировка (по Г.С.Альтшуллеру):

 

Если дан плохо управляемый веполь и нужно повысить его эффективность, причем замена элементов этого веполя недопустима, задача решается постройкой двойного веполя путем введения второго поля, хорошо поддающегося управлению.

 

Пример 9, приведенный Г.С.Альтшуллером:

 

Способ регулируемого расхода жидкого металла из разливочного ковша, отличающийся тем, что с целью безаварийной разливки гидростатический напор регулируют высотой металла над отверстием разливочного стакана, вращая металл в ковше электромагнитным полем.

 

Пример 10: Стальные ленты очищают от ржавчины, пропуская через специальный раствор. Очистка происходит долго. Чтобы ее ускорить, предложено одновременно воздействовать на ленту переменным магнитным полем частотой 30-200 Гц. А.с.1062309 

 

В художественных системах есть другой вид двойных веполей – два результата, полученные от одного и того же В2.

 

Формулировка:

 

Если необходимо получить второй результат, не вводя дополнительных элементов, то задача решается построением двойного веполя, с помощью которого можно получить второй результат от того же элемента или его минимальной модификации. (Мурашковский Ю.С. Биография искусств. Ч.1. Петрозаводск : Скандинавия, 2007. 234 с. : ил. ; Ч.2. Петрозаводск : Скандинавия, 2007. 316 с. : ил.)

 

Пример 11: Классический двойной веполь - система "Андрей Бол­кон­ский и дуб" (Л.Н.Толстой, «Война и мир»). Нераспустившийся дуб дает понять пло­хое состояние князя Андрея; небольшая модификация - дуб рас­пус­тился - и это уже символ хорошего настроения, возврата к жизни.

 

Может ли быть такой вариант в ТС? Даже в моей маленькой картотеке ТС (около полутора тысяч единиц) нашлись два примера:

 

Пример 12: Если в полете вдруг откажет двигатель (вертолета – Ю.М.), то винт послужит парашютом. Для этого пилот отсоединяет вал винта от вала двигателя, и набегающий поток воздуха раскручивает винт как ветряную мельницу. В результате машина совершает плавный спуск и посадку. (С.Н.Попова. «Аэрофлот от А до Я». М., изд-во Транспорт, 1986. С.30)

 

Пример 13: Тонкая обработка (фрезерование, сверление, расточка и т.п.) стекла и керамики производится алмазным инструментом. Чтобы повысить производительность работы алмазной головки предложено дополнительно придавать ей ультразвуковые колебания с малой амплитудой (10-12 мкм). ИР №7, 1988

 

Еще один стандартный ход, который часто применяется в ХС – замена внешней среды на такую, в которой объект проявит второе из противоречивых свойств.

 

Формулировка:

 

Если невозможна даже минимальная модификация В2, то нужный эффект можно получить, меняя внешнюю среду вокруг ХС таким образом, чтобы в одной среде ХС давала один результат, а в другой среде — другой. (Мурашковский Ю.С. Биография искусств. Ч.1. Петрозаводск : Скандинавия, 2007. 234 с. : ил. ; Ч.2. Петрозаводск : Скандинавия, 2007. 316 с. : ил.)

 

Пример 14: Художник Г.Калиновский иллюстрировал "Путешествия Гулливера" Дж.Свифта. Общая концепция иллюстраций: совсем маленькие лиллипутики вокруг огромного Гулливера. "Когда маленькие человечки прощаются с Гулливером, они притихшие и несколько подавленные, — ведь из их жизни уходит нечто яркое, волшебное даже, некое возвышенное явление природы — Человек-Гора. А Человек-Гора на следующем развороте — крохотный, в крохотной лодочке среди огромного пространства, где нет уже ни великанов, ни лиллипутов..." (Г.Калиновский. Как создается книжная иллюстрация.  В сб.: Панорама искусств N 8. М., Советский художник. 1985. с. 19)

 

Пример 15: В фильме А.Тарковского "Солярис" финальные кадры - спокойный и даже идилический земной пейзаж: дом, луг, лес. Этот пейзаж отражает состояние, достигнутое, наконец, главным героем в мучительной борьбе с собой. Затем камера отодвигается, становится видно, что этот пейзаж - искусственно созданная Солярисом зона на маленьком островке посреди целой мыслящей планеты-океана. Борьба не закончена, она только начинается.

 

Встречается такой ход и в системах научных представлений:  

 

Пример 16: Специальная теория относительности позволила объяснить постоянство скорости света для всех наблюдателей... и правильно описывала, что происходит при движении со скоростями, близкими к скорости света. Однако новая теория противоречила ньютоновской теории гравитации, согласно которой объекты притягиваются друг к другу с силой, зависящей от расстояния между ними. Это означает, что, если сдвинуть один из объектов, сила, действующая на другой, изменится мгновенно. Иначе говоря, скорость распространения гравитационных эффектов должна быть бесконечной, а не равной (или меньшей) скорости света, как того требовала теория относительности. С 1908 по 1914 г. Эйнштейн предпринял ряд безуспешных попыток построить такую модель гравитации, которая согласовалась бы со специальной теорией относительности. Наконец в 1915 г. он опубликовал теорию, которая сейчас называется общей теорией относительности.

Эйнштейн заменил ньютоновское равномерное и абсолютное пространство другим. Эйнштейновское пространство искривлено вокруг тяготеющих масс. В этом пространстве гравитация – не распространяющееся поле, а искривленное состояние всего пространства. (Стивен Хокинг. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр. СПб.: Амфора, 2003. - 268 с. С.49-51).

 

Может ли быть такой же ход – замена внешней среды для получения второй функции – в ТС?

 

Пример 17: В 1976 году был предложен «взрывной» способ отделения картошки от грязи. Выкопанные картофелеуборочной машиной корнеплоды с налипшими комьями почвы засыпают в специальную камеру, повышают в ней атмосферное давление, отчего пористые комья наполняются сжатым воздухом. Потом камеру вскрывают, комки взрываются, измельчаясь. (А.с. 715 049). Другой вариант – после обычного давления в камере мгновенно создают вакуум. (А.с.927 180).

 

Пример 18: Для повышения производительности растениеводства предложено выращивать растения не в теплицах на грунте, а на плотиках в зарыбленном озере. Температура над водой выше, удобрением служат отходы жизнедеятельности рыб, кислород, выделяемый растениями, растворяется в воде, улучшая условия роста рыбы. (А.Фролова, Вегетационные плотики-теплицы без отопления. ИР № 7, 1985).

 

Пример 19: Использование подземных камер (отработанные шахты) в качестве реакторов для выщелачивания металлов. (Патент США № 385897).

 

Решение задачи в начале раздела: заменить внешнюю среду. Для подземных вод ресурсна подземная же среда. Предложено воспользоваться отработанными скважинами рудников. Испытания показали, что при расстоянии между входной и выходной трубами 25 метров содержание сероводорода в ней становится намного ниже допустимых санитарных норм. (А.Гайдин. Предлагается пещера-реактор. ИР № 4, 1986).

 

Вывод: побочным результатом изучения нетехнических систем может быть пополнение инструментария для развития ТС.