5 марта 2017 г.

Голдовский Б.И. Заметки о роли процедуры оценки в объективизации технического противоречия.

Представление о тесной связи изобретения с разрешением технического противоречия является одним из краеугольных камней классической ТРИЗ. Например, в [1] сказано: «Идеология ТРИЗ построена на положении о развитии систем через возникновение и разрешение противоречий». Тем не менее, время от времени среди специалистов ТРИЗ возникают сомнения в объективности такого явления, как техническое противоречие. Соответственно появляются работы, пытающиеся эти сомнения развеять (см., например, [2] и [3]).  

Сомнения в объективности противоречий в технических системах (ТС) базируются на причинно-следственном дуализме технической системы [2]:

  • с одной стороны, на природном уровне изменение состояния одного из компонентов ТС объективно приводит сразу к нескольким последствиям, проявляемым в виде изменения ряда внешних сторон ТС;
  • с другой стороны, на уровне общественных отношений указанные изменения внешних сторон ТС оцениваются по-разному, вплоть до противоположностей «улучшение» и «ухудшение», создавая этим отношения противоречия между сторонами ТС.

Другими словами, диалектическая природа окружающего мира в целом и человеческого общества в частности такова, что любому изменению в ТС на уровне внутреннего функционирования, на уровне природных свойств и явлений сопутствуют как минимум два взаимосвязанных следствия, одно из которых в системе общественных отношений оценивается как улучшение, а другое как ухудшение некоторых внешних сторон этой ТС. Эти противоположности (улучшение и ухудшение), взаимосвязанные через общую причину (природное изменение состояния компонента ТС) и составляют техническое противоречие (ТП) [2].

То есть, если взаимосвязь и взаимозависимость изменения сторон технической системы обусловлена структурой системы и её внутренним функционированием, базирующимся на законах природы, то отношения противоположностей «улучшение» - «ухудшение» формируются на уровне социума, являющегося окружением ТС (см. рис. 1) [2]. Именно наличие процедуры оценки состояния сторон системы со стороны социума, являющейся необходимым условием выявления наличия противоречия в ТС, и порождает сомнения в объективности технического противоречия как явления действительности.

В свое время в [2] отмечалось, что проблема субъективности технического противоречия существует, но связана она  исключительно с процессом выявления противоречия, во время которого человек может совершать две основных ошибки:

  • неверное истолкование существующей в обществе шкалы оценок сторон той или иной ТС;
  • неверное выявление логических элементов, составляющих структуру противоречия.

Для устранения второй ошибки прилагались заметные усилия, заключающиеся в выявлении логической структуры противоречия, а также в применении аппарата причинно-следственного анализа. А вот причины первой из отмеченной выше ошибок, связанные с процедурой оценки сторон системы, остались без должного внимания. Между тем, эта процедура имеет ряд особенностей, которые следует учитывать для правильного выявления противоречий в технической системе.

Можно отметить, что в литературе по ТРИЗ представление о техническом противоречии раскрывается с упором в основном на результаты оценок со стороны социума. В книге «Алгоритм изобретения» строгое определение ТП отсутствует, а суть этого понятия раскрывается целым абзацем [4, с. 86]. В этом абзаце обращается внимание на наличие взаимозависимости между определенными характеристиками технических объектов. то есть на наличие некого технического субтрата. В книге «Творчество как точная наука» приведено строгое определение понятия ТП: «если известными способами улучшить одну часть (или один параметр) технической системы, недопустимо ухудшиться другая часть (или другой параметр)»[5, с. 20]. В этой формулировке основной акцент делается уже на результаты оценки  «улучшение» и «ухудшение», а собственно технический субстрат упоминается косвенно, через некие «известные способы». В учебнике [6] определение ТП совсем не содержит упоминания на техническую причину взаимосвязи сторон, в определении присутствуют только результаты оценки сторон системы со стороны социума:  «ТП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других».     

Рассматривая проблему объективности оценки сторон технической системы со стороны социума, необходимо ответить на два вопроса:

1) можно ли, занимаясь решением задач по изменению и развитию технических систем, обойтись без обращения к оценкам со стороны социума, ограничившись только внутренними техническими показателями?

 2) относится ли процедура оценки исключительно к области психологии и мыслительной деятельности человека?

Ответ на первый вопрос достаточно подробно рассмотрен в философской литературе, обзор которой приведен, например, в [7]. Причем ответ этот – отрицательный, поскольку между техникой и обществом (социумом) существует теснейшая связь. «Необходимо понимать, что техническое развитие есть процесс изменения не только собственно техники, он сопряжен с изменениями в природе и обществе. Суть этого понимания лаконично сформулирована Ж. Бодрийяром: «Люди и техника, потребности и вещи взаимно структурируют друг друга - к лучшему или к худшему». При этом технику следует понимать не как объект, противостоящий субъекту, и не как противоположность естественного искусственному (сейчас грани между тем и другим все более стираются), но как медиум, активная окружающая среда, в которую человек погружен и частью которой он во все большей степени становится. Можно сказать, что эта среда не просто активна, но агрессивна, что она поглощает и подменяет собой природную окружающую среду, а также воздействует на общество и происходящие в нем процессы. Понимание техники как медиума означает, что техника (техносфера) не только не является обособленной от социальной системы, но и не может рассматриваться в качестве автономной подсистемы, подобно науке, экономике или политике» [7].

Отрицательный ответ следует дать и на второй вопрос. Способность оценки ситуации с выделением опасных или неприемлемых моментов присуща всему животному миру и является ценным эволюционным преимуществом. Не случайно в развитии животного мира одной из главных линий является цефализация («поумнение» за счет образования и увеличения головного мозга). По этому поводу венгерский биохимик А. Сент-Дьерди весьма афористично высказался: «Мозг не орган мышления, а орган выживания, как клыки и когти» [8]. То есть процедура оценки результатов изменения технических объектов объективно присуща социуму как совокупности биологических существ. Также объективно существуют явления, которые для человека и общества считаются нежелательными. Разумеется, отдельные технические средства создаются также отдельными (конкретными) людьми, но в целом развитие техники есть дело рук социума. И уровень объективности оценок социума таков же, что и у общественных потребностей, для удовлетворения которых создается техника.

В процедуре оценки результатов изменения сторон ТС со стороны социума следует выделять две ступени. На первой ступени необходимо соотнести результаты взаимосвязанных изменений сторон ТС, описанных техническими параметрами, с категориями «улучшение» и «ухудшение». Тем самым будет зафиксировано наличие технического противоречия. Далее, на второй ступени, необходимо оценить существенность, то есть допустимость или недопустимость выявленного ухудшения. Другими словами, является ли данное ухудшение отрицательным эффектом (ОЭ) или нежелательным эффектом (НЭ). В случае выявления недопустимости ухудшения (выявления НЭ) противоречие следует признать обостренным и подлежащим разрешению (устранению). Если на первой ступени процедура оценки выполняется на качественном уровне, то на второй ступени зачастую необходим количественный анализ.

Процедура качественной оценки результатов изменения сторон ТС в  категориях «улучшение» и «ухудшение» (на первой ступени) не всегда может быть выполнена просто и однозначно, поскольку её результаты зависят как от характера изменяемых параметров, так и от окружения рассматриваемого технического объекта (от надсистемы и/или окружающей среды). К примеру, для человека приемлемая величина температуры окружающего воздуха  находится в определенном коридоре значений, имеющем нижнюю и верхнюю границы. В этом случае «улучшением» будет считаться любое изменение температуры, приближающее её значение к допустимому коридору: в случае слишком низкой исходной температуры «улучшению» будет соответствовать рост температуры, а в случае слишком высокой исходной температуры – её понижение.

Другой пример: выделение тепла работающим механизмом или прибором обычно считается отрицательным эффектом, поскольку является признаком потери энергии. Однако если этот механизм или прибор установлен в отсеке подводного аппарата, работающего в холодном море, с низкой температурой окружающей воды, то выделяемое тепло  позволяет поддерживать в отсеке аппарата приемлемую температуру воздуха без использования специальных нагревателей. То есть в этом случае выделение тепла работающим механизмом или прибором можно оценить как некий положительный эффект («улучшение»). Если же подводный аппарат эксплуатируется в тропических водах, то выделение тепла внутри отсека аппарата оценивается как «ухудшение в квадрате», поскольку приводит к необходимости использования системы кондиционирования воздуха и, соответственно, к дополнительным затратам энергии.

 Существенность «ухудшения» также может зависеть от окружения системы. Например, шум поломоечной машины считается «ухудшением». Однако если эта машина используется в промышленном цеху, то шум можно оценивать, как допустимый, а если в больнице, то как неприемлемый (как НЭ) [9].

Проще всего существенность «ухудшения» оценить, если задано жесткое и безусловное ограничение. Например, увеличение подъемного веса подводного аппарата можно оценить как «ухудшение», поскольку это приводит к сжатию множества судов, оснащенных спуско-подъемными устройствами различной грузоподъемности,  которые можно было бы использовать как суда-носители для этого подводного аппарата. В то же время есть предельная величина подъемного веса, при превышении которой для подводного аппарата вообще нельзя будет подобрать подходящее судно-носитель. Ясно, что рост подъемного веса, приводящий к превышению такого предела, будет считаться нежелательным эффектом.

В большинстве случаев, когда подобные ограничения отсутствуют или они оказываются не безусловными, для оценки существенности того или иного «ухудшения» системы необходимо приведение параметров противоположных сторон системы к некоторому общему (интегральному) показателю. Например, увеличение вместимости трюмов судна без изменения силовой установки и средств управления приводят к следующим изменения параметров сторон судна как системы:

- увеличивается грузоподъемность;

- уменьшается скорость;

- увеличивается дистанция разгона;

- увеличивается дистанция торможения;

- увеличивается минимальный радиус поворота по курсу.

Первые два показателя вместе характеризуют провозоспособность судна, которая в целом увеличивается (хотя и меньше, чем увеличение грузоподъемности), что можно оценить как «улучшение». Три последних показателя характеризуют маневренность судна, которая в целом явно «ухудшается». Но существенность этого ухудшения можно оценить только по показателю «прибыль от перевозок», на который влияют как провозоспособность, так и маневренность. Рост провозоспособности непосредственно способствует росту дохода от эксплуатации судна. А ухудшение маневренных качеств приводит к дополнительным расходам и потерям дохода:

- расходы на ремонт  и штрафы из-за навигационных аварий;

- простой судна во время аварий и ремонтов.

В такой ситуации о существенности ухудшения маневренных качеств можно судить по итоговому балансу прибыли.

Другой пример: на боевом корабле установили дополнительную гидроакустическую антенну, что привело к росту гидродинамического сопротивления и, соответственно, к уменьшению максимальной скорости хода. При этом величина скорости стала несколько ниже порогового значения, установленного для данного типа кораблей. Формально такое «ухудшение» следовало бы считать нежелательным эффектом. Однако компьютерное моделирование показало, что в целом даже при таком (небольшом) снижении величины максимальной скорости хода интегральный показатель боевой эффективности корабля после установки дополнительной гидроакустической станции заметно вырос. В результате снижение скорости хода посчитали не существенным, пересмотрев пороговую величину.

Изложенное выше показывает, что процедура оценки результатов изменения сторон технической системы  в категориях «улучшение» и «ухудшение», которая является необходимым условием объективного выявления наличия и обострения технического противоречия, не всегда является простой и однозначной. Поэтому было бы целесообразно подкрепить эту процедуру соответствующим методическим аппаратом.

Все изложенное применительно к техническому противоречию в принципе применимо и к противоречиям иных искусственных систем.

Источники

1. Декларация Саммита разработчиков ТРИЗ - http://triz-summit.ru

2. Голдовский Б.И. О противоречиях в технических системах-2 / Б.И.Голдовский. – Нижний Новгород, 1999. – Деп. в ЧОУНБ 28.02.2000 № 2547 - http://www.metodolog.ru/00001/00001.html

3. Голдовский Б.И. Тезисы в защиту противоречий в технических системах (3) – Нижний Новгород, 2014 - http://www.metodolog.ru/node/1827

4. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения – М.: Московский рабочий, 1973

5. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука – М.: Советское радио, 1979

6. Петров В.М. Теория решения изобретательских задач – ТРИЗ: учебник по дисциплине «Алгоритмы решения нестандартных задач». – М.: СОЛОН-Пресс, 2017

7. Ефременко Д.В. Введение в оценку техники - М.: Изд-во МНЭПУ, 2002

8. Принципы самоорганизации. Сб. докладов. Пер. с англ. Ред. А.Я.Ларнер – М.: Мир, 1966

9. Шпаковский Н.А., Новицкая Е.Л. ТРИЗ. Практика целевого изобретательства: учебное пособие – М.: Форум, 2011

г. Нижний Новгород

апрель 2017 года.