В последнее время периодически возникают дискуссии о необходимости и возможности упрощения ТРИЗ (см., например, [1], [2], [3]). Причем главным нападкам подвергается использование концепции противоречия, предлагая решение задач сводить исключительно к подбору ресурсов для заданной функции, т.е. к синтезу системы [1]. Очевидно, процедура синтеза представляется гораздо более простой и понятной, нежели работа с противоречиями.
Если принять во внимание несомненное влияние принципа экономии энергии при работе мозга на мыслительную деятельность человека [4], то простота осуществления синтеза системы по сравнению с процедурой разрешения противоречия становится понятной. Человеческий мозг тратит много энергии при освоении новой информации, когда приходится устанавливать новые связи между синапсами. Если же достаточно активизировать уже имеющиеся межсинаптические связи, определяющие стереотипы поведения, то затраты энергии будут существенно меньше. Именно поэтому человек в первую очередь обращается к выработанным ранее стереотипам (что проявляется в виде психологической инерции): незачем тратить лишнюю энергию. Освоение того или иного вида деятельности на уровне стереотипов – необходимое условие успешного применения осваиваемых навыков. Иначе появляется, например, так называемая «функциональная неграмотность» - буквы человек выучил, но прочитать и понять текст не может.
Процедуры подбора средств (ресурсов) для достижения той или иной цели (функции) начинают осваиваться человеком с раннего детства и продолжаются всю жизнь в самых разных жизненных ситуациях. Разумеется, при освоении некоторой специальности сначала приходится напрягаться из-за существующих особенностей данного рода деятельности, однако всё это кладется на матрицу привычных стереотипов процедур синтеза. Основной проблемой при выполнении синтеза является информационное обеспечение связки «цель (функция) – средство (ресурс)». Иная ситуация возникает при необходимости разрешения противоречия в системе: даже работая в привычной (освоенной) области деятельности, для разрешения противоречия человек должен поломать существующие (привычные) связи между некоторыми свойствами (понятиями, представлениями) и установить новые. В этом и заключается суть так называемого творческого акта, осуществление которого требует повышенных затрат энергии на работу головного мозга и воспринимается как затруднение.
Если обратиться к техническому проектированию, сутью которого является поиск разнообразных технических решений, то можно отметить, что в подавляющем числе случаев проектант занят решением задач по синтезу систем и только время от времени вынужден заниматься разрешением обостренных (или обостряющихся) противоречий. Однако если выделить область поиска новых технических решений, то картина получится обратной: доля задач синтеза в этой области значительно уступает доле задач, требующих работы с противоречиями. Не случайно автор ТРИЗ связывал процесс изобретательства именно с разрешением противоречий (хотя часть изобретений получается в результате синтеза систем с новыми принципами действия, когда системы, как носителя противоречия, просто ещё нет). Поэтому обойтись в ТРИЗ без понятия противоречия и процедур, позволяющих противоречия разрешать, не получится.
К этому можно добавить, что методика работы с противоречиями является одной из главных особенностей ТРИЗ, отличающих её от других методик поиска новых решений. Именно из-за этой отличительной черты философы-марксисты из ГДР в свое время назвали АРИЗ «прикладной диалектикой».
С самого начала использования представления о техническом противоречии в ТРИЗ логика работы с противоречием заключалась в следующем – обратиться к массиву эвристик, состав которых и форма представления постоянно обогащались и совершенствовались. В настоящее время формулировки противоречия используются в основном как маркеры для входа в те или иные массивы эвристик. (Достаточно наглядно такой подход виден, например, в разборах задач, приведенных в [5].) Объектом для целенаправленного осмысления формулировки противоречий в ТРИЗ до сих пор не стали.
Основной акцент на формирование массивов эвристик, отражающих опыт изобретательства и закономерности развития технических систем (ТС), является вполне закономерным для процесса «технологизации» процесса поиска новых технических решений, обеспечивая «получение результата творчества без самого творчества». Правда, эвристики не позволяют получать однозначный ответ, они требуют осмысления в привязке к конкретной проблемной ситуации. Поэтому необходимость в затрате усилий на мыслительные операции все равно остается.
Увеличение количества используемых эвристик в принципе облегчает выход на предпочтительное решение. Однако это порождает проблему освоения необходимого объема информации (на уровне стереотипов, для исключения «ТРИЗовской функциональной неграмотности»). Если сложить вместе количество приемов, принципов разрешения физических противоречий (ФП) и стандартов на решение изобретательских задач, то уже получим массив эвристик мощностью более сотни. А в [6], например, число эвристик превышает пять сотен. Чтобы пользоваться таким массивом информации, необходимо привлечение компьютера. Разумеется, человек, который постоянно в течение многих лет использует подобную информацию для решения задач и/или для преподавательской деятельности, в конце концов, сможет освоить значительную её часть на уровне стереотипов (попросту – запомнит). Но ожидать такого от людей, только осваивающих ТРИЗ, причем на краткосрочных курсах, или использующих ТРИЗ не регулярно, не реально. Именно поэтому и возникают призывы упростить ТРИЗ.
Между тем, полезно не забывать, что большинство изобретений в мире сделано, да и делается без использования ТРИЗ и её эвристик. Представлять себе, что изобретатель, не освоивший методику изобретательства, тупо перебирает любые пришедшие на ум возможные варианты, довольно наивно. В конце концов, за ссылками на интуицию, которыми любят злоупотреблять психологи и противники всяческих методик изобретательства, скрывается определенная логика обработки исходной информации, связанной с решаемой проблемой. Разумеется, возможные внешние подсказки (например, аналогии) тоже играют важную роль, но только в том случае, если накладываются на некоторую матрицу обработки исходной информации.
Под логикой обработки проблемной информации не имеется в виду типовая процедура постановки задачи: уточнение цели и ограничений, формулировка собственно задачи, уточнение области исходной системы, связанной с задачей и т.п. При реальном проектировании все эти процедуры выполняются, как правило, достаточно быстро и без особых усилий. Настоящим тупиком, тормозящим процесс разработки, является либо отсутствие необходимой информации при постановке задачи синтеза или невозможность разрешения противоречия в системе при выявлении задачи-противоречия. Поскольку проблема отсутствия необходимой информации о возможности выполнения той или функции вполне решается правильной организацией информационного обеспечения процесса разработки (например, тем же функционально ориентированным поиском технологий), то главное внимание следует уделить логике работы с противоречиями. Поэтому представляется полезным попытаться выявить некую универсальную логику обработки информации о противоречии, которая практически применяется при решении задач противоречий помимо ТРИЗ (т.е. специалистами, не знакомыми с ТРИЗ). При этом необходимо помнить, что разработчик, столкнувшийся с техническим противоречием (ТП), фиксирует его, а затем основное внимание уделяет устранению ухудшения (нежелательного эффекта – НЭ), занося условие сохранения улучшения (положительного эффекта – ПЭ) в ограничения. Физическое противоречие (ФП) при этом вообще не формулируется.
Выявление некоторой универсальной логики работы с противоречиями полезно также и потому, что принципы ТРИЗ все чаще начинают применяться при поиске новых решений в нетехнических областях, где применимость эвристик, ориентированных исключительно на технические системы, невозможно. При этом следует представлять, что формулировки противоречия, аналогичные техническому противоречию (ТП), применимы к любым искусственным системам, существующим в многомерном пространстве оценок со стороны окружения. То же самое можно сказать и о формулировках, аналогичных физическому противоречию (ФП).
Разумеется, для применения аппарата противоречий в нетехнических областях наименования ТП и ФП должны быть заменены на более универсальные. Попытки заменить традиционные для ТРИЗ названия противоречий уже делаются, однако в качестве основания для новых терминов зачастую принимаются поверхностные признаки. Например, в [5] ТП именуется «двухэлементной моделью задачи», а ФП – «одноэлементной моделью». В [7] ТП предлагается называть «противоречием требований», а ФП – «противоречием свойства». Между тем по своей сути противоречие, аналогичное ТП, является противоречием системы, а совокупность этих противоречий является характеристикой искусственной системы наряду с другими её признаками [8]. Соответственно противоречие, аналогичное ФП, является противоречием задачи по устранению (разрешению) противоречия системы, перемещающее отношения противоположностей с внешнего функционирования на внутреннее. В настоящей работе для исключения терминологической путаницы будут использованы традиционные обозначения: ТП и ФП.
Попытка обратить внимание на эвристические возможности, заложенные в структуре технического противоречия, была сделана в [9]. С тех пор были выполнены разборы целого ряда задач-противоречий из техники и нетехнических областей, в которых делалась попытка воспроизвести логику рассуждения человека, не знакомого с эвристиками ТРИЗ. Анализ этих разборов, а также обобщение ряда теоретических работ автора позволили сформулировать некоторые правила работы с исходной информацией о противоречии системы с целью выхода на идею его разрешения.
Во-первых, исходным базисом для работы с противоречием является его причинно-следственная модель, вернее причинно-следственная модель той части системы, которая связана с данным противоречием. Необходимость и полезность построения такой модели отмечались неоднократно [10], [8], [9]. Правильно построенная модель противоречия позволяет учесть все необходимые для решения задачи особенности рассматриваемой системы, а также избежать грубых ошибок, таких как:
- ТП формулируется для разных состояний системы;
- ТП формулируется для разных (альтернативных) систем.
Модель противоречия позволяет выявить узловой компонент (УК), то есть ту часть системы, свойства и/или состояние которой является причиной одновременно и улучшения некоторой стороны системы (положительного эффекта – ПЭ) и ухудшения дугой стороны системы (нежелательного эффекта – НЭ). УК может быть выявлен путем построения причинно-следственной цепочки в виде ответов на вопрос «Почему?», двигаясь от НЭ и от ПЭ: на пересечении этих цепочек получаем УК. Это позволяет корректно сформулировать ФП, которое должно включать признаки (свойства) УК, а не звена причинно-следственной цепочки между УК и НЭ (что часто встречается в разборах задач).
Для корректного построения причинно-следственной модели противоречия приходится потратить некоторое время и мыслительную энергию. Однако сложность этого процесса не следует преувеличивать. Все существующие методики работы с противоречиями, включая АРИЗ, исходят из того, что у человека в уме присутствует указанная модель. Иначе он не смог бы отвечать на вопросы методики, формулировать ТП и ФП. Кстати, представление, о типах вредных факторов, приведенное в [11], тоже опирается на причинно-следственную модель. По сути дела, предложение работать непосредственно с причинно-следственной моделью противоречия позволяет сделать видимым и наглядным то, к чему все равно приходится обращаться, но корректность которого никак не контролируется.
Следует отметить, что процедуры причинно-следственного анализа являются естественными для человека. В процессе знакомства с окружающим миром он неизбежно устанавливает соответствующие причинно-следственные связи, закрепляя в памяти множество соответствующих моделей. То есть процедура построения очередной причинно-следственной модели опирается на существующие стереотипные матрицы. В [12], например, для упрощения освоения процедуры построения причинно-следственных моделей предлагается строить взаимосвязи между параметрами внутреннего функционирования и внешних характеристик системы. В принципе, в советское время инженер, освоивший проектирование того или иного технического средства, как правило, усваивал на уровне стереотипов два типа моделей: функционально-структурную модель этого технического средства (из каких частей состоит и для чего каждая часть нужна), а также причинно-следственные модели связей между параметрами внутреннего функционирования и внешних характеристик системы. Например, инженер, освоивший «Теорию корабля», должен был четко представлять себе, в частности, следующее. Если при заданной величине водоизмещения уменьшить отношение длины судна к его ширине, то увеличится поперечная остойчивость, то есть улучшиться возможность сопротивления судна действию кренящего момента. Одновременно уменьшится период собственных поперечных колебаний, то есть бортовая качка судна станет более резкой, что ухудшит условия обитаемости. Кроме того, при этом уменьшится смоченная поверхность корпуса (то есть площадь обшивки подводной части судна). На небольших скоростях, где основной составляющей гидродинамического сопротивления являются силы трения, суммарное гидродинамическое сопротивление и требуемая мощность двигателей уменьшатся. А на больших скоростях хода, где превалируют гидродинамические силы волновой природы, уменьшение отношения длины к ширине приведет к росту гидродинамического сопротивления и соответствующей мощности двигателей. Подобные модели на уровне стереотипов осваиваются любым профессионалом. Кстати, именно поэтому зачастую так тяжело бывает из профессионала извлекать нужную информацию стороннему специалисту: профессионал просто не понимает, что нужно рассказывать о том, что для него является само собой разумеющимся.
Во-вторых, механизмом разрешения противоречия в ТС является диалектическое отрицание, то есть изменение (сделать иначе, сделать наоборот) имеющихся в исходной системе признаков, обуславливающих существование НЭ, с сохранением признаков, обеспечивающих получение ПЭ. В пределе отрицанию может подвергаться принцип действия ТС с сохранение ПЭ, то есть ставится задача получения ПЭ иным способом [10], [8].
В-третьих, разрешение противоречия производится в разных отношениях [8], включая разные отношения к областям пространства и моментам времени, а также к иным параметрам (признакам) системы.
Для этого необходимо выявить признаки «инаковости» в причинах, приводящих к существованию ПЭ и НЭ. Выявление таких признаков позволит «зацепиться» за возможное направление разрешения противоречия.
В первую очередь проверяется совпадение сторон системы, составляющих ПЭ и НЭ, в пространстве и во времени, а также по системным уровням. Наличие несовпадений и является тем признаком «инаковости», который позволит наметить направление разрешения противоречия.
Если для данного противоречия системы сформулировано ФП, то разрешение противоречия по указанным несовпадениям будет считаться разрешением в пространстве, или во времени, или по системным уровням.
Обычно стороны системы, составляющие ПЭ и НЭ, относятся к характеристикам внешнего функционирования системы и, как правило, к одному системному уровню. Если же выявилось несовпадение ПЭ и НЭ по системным уровням, причем НЭ соответствует более высокому (более общему) системному уровню (например, НЭ соответствует внешней стороне системы, а ПЭ – подсистемы), то противоречие необходимо преобразовать к симметричному виду, подвергнув инверсии состояние (параметр) УК и поменяв местами стороны системы, соответствующие улучшению и ухудшению. То есть вместо ТП1 = (ПЭ(А) + НЭ(Б)) (аУК) применить ТП2 = (ПЭ(Б) + НЭ(А)) (не аУК), соответственно изменив причинно-следственную модель противоречия.
При совпадении сторон системы, составляющих ПЭ и НЭ, в пространстве, во времени и по системным уровням необходимо выявить разные признаки в причинах существования ПЭ и НЭ на уровне внутреннего функционирования системы. Сначала проверяется, что является непосредственной причиной НЭ: состояние УК (аУК) или следствие этого состояния, то есть звено в причинно-следственной цепочке между аУК и НЭ. В последнем случае НЭ устраняется отрицанием этого звена.
Если аУК является непосредственной причиной НЭ, то необходимо постараться выявить «инаковость» признаков, скрытых в аУК. То есть проанализировать состав и структуру аУК, разделить на более простые составляющие и проверить связь этих составляющих с существованием ПЭ и НЭ. Если с ПЭ и НЭ связаны разные признаки, входящие в аУК, то направление разрешения противоречия находится путем отрицания признака, связанного с НЭ, с сохранение признака, связанного с ПЭ. При этом разные признаки могут быть скрыты в традиционных, но укрупняющих смысл формулировках. Например, аУК имеет вид «наличие вала, вращающего изделие». В этом определении «спрятаны» два признака: наличие оси, вокруг которой осуществляется вращение, (признак геометрии и пространственного расположения) и наличие вала как конкретного средства передачи вращения. Каждый из этих признаков может быть по-разному связан с ПЭ и НЭ. К примеру, для сохранения ПЭ необходимо сохранить положение оси, а для устранения НЭ – изменить способ передачи вращения.
Если аУК является непосредственной причиной НЭ и признаки, входящие в аУК, в одинаковой степени определяют существование и ПЭ и НЭ, то отрицанию подвергается аУК. То есть убирается причина НЭ, а ПЭ достигается путем построения иной системы с использованием другого принципа действия. (Другими словами, устранение НЭ осуществляется абсолютно, а сохранение ПЭ – относительно, через результат функционирования новой системы.)
Если при этом аУК содержит несколько признаков, вместе определяющих наличие ПЭ и НЭ, то отрицание каждого из этих признаков по отдельности позволяет наметить несколько направлений разрешения противоречия. В качестве примера такому отрицанию можно рассмотреть задачу о датчике заполнения бензобака, приведенную в [13].
При полном или частичном отрицании аУК чаще всего приходится решать задачу синтеза новой системы с использованием имеющихся ресурсов. При этом желательно также среди ресурсов находить факторы особенности (признаки «инаковости»), выделяющие данный ресурс из всего множества остальных. Это особенно важно для разрешения противоречий в нетехнических областях.
В любом случае анализ ситуации на выявление признаков «инаковости» должен выявлять и те факторы особенности, изменение которых не только может привести к разрешению противоречия, но и допустимо.
Рассмотрим несколько примеров применение указанного подхода к задачам из технических и нетехнических областей.
Задача о создании самолета.
Данная задача приведена в [14] и была реально решена при проектировании в середине 20-го века.
Необходимо было разработать принципиально новый самолет с большими скоростью и дальностью полета. Для обеспечения дальности было принято решение использовать турбовинтовые двигатели (как наиболее экономичные). А для достижения требуемой скорости полета необходимо было применить крылья большой стреловидности, а также силовую установку большой суммарной мощности. Однако существовавший в то время двигатель имел сравнительно небольшую единичную мощность, поэтому на самолет пришлось установить достаточно большое количество таких двигателей (8 штук), чтобы обеспечить требуемую суммарную мощность. При этом потребовалось увеличить размах крыльев и, соответственно, их абсолютный размер, что привело к недопустимо большому весу крыльев. Причинно-следственная модель соответствующего технического противоречия приведена на рис. 1.
Анализ ПЭ и НЭ показывает, что они относятся к одним и тем же областям пространства и времени, но к разным системным уровням: ПЭ1 и ПЭ2 – общие характеристики системы (самолета), а НЭ – характеристика подсистемы (крыла). Поэтому в первом приближении кажется очевидным, что следует обеспечить снижение веса крыла за счет преобразований на уровне соответствующей подсистемы, в частности, за счет использования иных материалов. В современных условиях это было бы возможно путем применения, например, титановых сплавов и композитных материалов. Но в середине прошлого века применение алюминиевых сплавов являлось безусловным ограничением. Поэтому данное направление устранения НЭ в то время было практически невозможным.
Из модели ТП видно, что состояние УК «большое количество двигателей» обусловлено ограничением единичной мощности двигателя. Поэтому противоречие могло быть разрешено за счет создания нового двигателя большей единичной мощности. В принципе данное направление является перспективным: в конце концов такой двигатель в последствии был действительно создан. Однако создание нового двигателя – процесс более «канительный» и длительный, чем создание нового самолета. Поэтому в реальных условиях при заданных жестких сроках создания нового самолета существующая мощность двигателя также являлась безусловным ограничением.
Можно отметить, что направление создания нового двигателя соответствует рекомендациям АРИЗа ориентироваться на состояние системы, обеспечивающей главный производственный процесс. Данная рекомендация правильная, если речь идет о поиске перспективного изобретения. Однако в условиях реальных разработок направление решения проблем приходится выбирать с учетом существующих в данное время безусловных ограничений. При этом направление решения проблемы должно учитывать существенность целей и ограничений. В этих условиях предпочтительным будет то исходное состояние системы, при котором выполняются наиболее важные требования, зачастую не совпадающие с главным производственным процессом. Например, ограничения на использование определенных ресурсов, на изменения надсистемы, экологические требования и т.п.
Если обратиться к состоянию УК и постараться выявить его сложную структуру, то становится видно, что элемент «двигатель» состоит из двух элементов: «турбина» и «воздушный винт». Причем признак (параметр) турбины «мощность» обеспечивает существование ПЭ1, а признак (параметр) воздушного винта «диаметр» связан с возникновением НЭ.
Рисунок 1 – Причинно-следственная модель ТП к задаче о создании самолета
Применяя операцию диалектического отрицания, получаем направление разрешения данного противоречия: сочетание большого количества турбин с малым количеством винтов и, соответственно, межосевых расстояний. Для реализации этого направления был создан двигательный агрегат, состоящий из двух турбин, работающих через общий редуктор на один винт. Это позволило уменьшить число двигателей вдвое, соответственно уменьшив размах, размеры и вес крыльев.
Задача о пропитке свинцом пористого образца карбида кремния
Данная задача приведена в [15].
Пористый биоморфный карбид кремния, полученный из древесины – перспективный материал для создания суперконденсаторов и преобразователей рентгеновского и гамма-излучения в электричество. Для этого его нужно окислить, создав на поверхности слой из оксида кремния (изолятор, обкладка конденсатора), а затем ввести тяжелый металл, например, свинец. Проблема в том, что расплавленный тяжелый металл плохо смачивает оксид кремния. Заталкивать его нужно под давлением, но собранные схемы приводят к тому, что образец карбида кремния всплывает на поверхность металла и оказывается не полностью погруженным. При этом не обеспечивается полное заполнение пор образца карбида кремния свинцом, а под действием давления сам образец разрушается. Причинно-следственная модель соответствующего технического противоречия приведена на рис. 2.
Рисунок 2 – Причинно-следственная модель ТП к задаче о пропитке свинцом пористого образца карбида кремния
Анализ ПЭ и НЭ показывает, что они относятся к разным моментам времени: ПЭ соответствует промежутку времени, во время которого происходит заполнение пор, а НЭ – к моменту времени после заполнения (к результату). Следовательно, направление разрешения противоречия может быть связано с некоторым преобразованием во времени. При этом непосредственной причиной НЭ1 и НЭ2 является состояние УК: «погружение образца карбида кремния в расплавленный (жидкий) свинец под давлением». Признаки этого состояния по-разному связаны с ПЭ и НЭ. ПЭ обеспечивается всей совокупностью признаков, НЭ1 связано с наличием расплавленного свинца, а НЭ2 – с наличием давления. Для уточнения направления разрешения противоречия придется применить операцию диалектического отрицания. При заполнении вещество, поступающее в поры образца карбида кремния, должно быть жидким и содержать свинец (свойства для обеспечения ПЭ), но должно быть не расплавленным свинцом и иметь свойство заполнять поры без давления (хорошо смачивать поверхность пор). Кроме того, данное вещество после заполнения пор должно иметь возможность превращаться в чистый свинец (упомянутое выше преобразование во времени).
Возникает задача подбора соответствующего вещества, для решения которой необходимы специальные знания. Специалист-химик предложил использовать «свинцовый сахар» (ацетат свинца (II)), который в виде раствора или расплава хорошо заполняет поры, а затем при дальнейшем нагреве разделяется на кристаллический свинец и газовую фракцию, которая сама выходит из пор.
Задача о повышении эффективности плазменной панели
Данная задача приведена в [5].
Плазменный дисплей дает хорошее качество изображения, но имеет ряд недостатков. Один из них – низкая эффективность: отношение производимого дисплеем светового потока к потребляемой энергии значительно меньше, чем у других типов дисплеев. При этом важно отметить, что параметры всех компонентов плазменной панели оптимизированы, и менять их нельзя.
Плазменная панель представляет собой герметично закрытую коробку, состоящую из двух листов стекла, соединенных периферийной рамкой. Панель заполнена инертным газом, давление которого ниже атмосферного. На заднем стекле расположены подпиксели – ячейки. Стенки ячеек покрыты фосфором, дающим свет трех основных цветов (соответственно, три ячейки, создающие три разных цвета, образуют пиксель). На переднем стекле размещены прозрачные электроды (упрощенно говоря, по два для каждой ячейки). Зазор между электродами такой, чтобы при подаче напряжения на электроды мог возникнуть плазменный разряд. Возникающее при ионизации инертного газа облачко плазмы генерирует поток фотонов в ультрафиолетовом диапазоне. Фотоны воздействуют на фосфор, расположенный на стенах ячейки, который испускает видимый свет нужного цвета.
Мощность, потребляемая панелью, зависит от величины напряжения, подаваемого на электроды. Причем напряжение, необходимое для активации плазмы, значительно превышает величину напряжения, необходимого для поддержания существования плазмы. Из физики известно, что чем меньше расстояние между электродами, тем меньшее значение напряжения достаточно для возникновения плазменного разряда. Однако для того, чтобы обеспечить свечение в размерах всей ячейки, электроды должны быть расположены соразмерно величине ячейки, которая, как было отмечено выше, оптимизирована и изменению не подлежит.
Причинно-следственная модель соответствующего технического противоречия приведена на рис. 3.
Анализ ПЭ и НЭ показывает, что они связаны с разными моментами времени: НЭ определяется моментом активации (зажигания) плазмы, а ПЭ – промежутком времени поддержания существования плазмы, обеспечивающей свечения ячейки. Поэтому направление разрешения противоречия может быть связано с преобразованием во времени. Поскольку являющийся непосредственной причиной НЭ признак «большое напряжение» - это следствие аУК «большое расстояние между электродами», то следует сначала рассмотреть возможность преобразования во времени этого признака. То есть, сохраняя большое расстояние между электродами, менять во времени величину подаваемого напряжения: большое для активации плазмы и уменьшенное для её поддержания. Однако, учитывая большое количество ячеек, подобная динамизация величины напряжения для каждой ячейки чрезмерно усложнит систему управления панелью, и поэтому не может быть реализовано. Тогда, при постоянной величине напряжения остается подвергнуть изменению во времени состояние УК: изменять расстояние между электродами. Однако подобная динамизация электродов чрезмерно усложнит конструкцию панели и также не может быть реализована. Получается, что направления разрешения противоречия, связанные с преобразованиями во времени, при всей внешней заманчивости, не реализуемы из-за имеющихся ограничений на усложнение системы.
В этих условиях остается только обратить внимание на принцип действия системы и подвергнуть его диалектическому отрицанию. Как показано на рис. 3, кратко систему можно описать как два электрода в прозрачной ячейке с инертным газом. Из всех указанных признаков фактором особенности, который можно изменять, является количество электродов. Получается следующее направление разрешения противоречия: использовать «не два» электрода. В частности, можно установить четыре электрода: два вспомогательных (инициирующих) на малом расстоянии для обеспечения зажигания плазмы при пониженном напряжении и два основных на большом расстоянии для обеспечения свечения в размере ячейки в режиме поддержания существования плазмы.
Рисунок 3 – Причинно-следственная модель ТП к задаче о повышении эффективности плазменной панели
При наличии четырех электродов обеспечивается заметное снижение напряжения и затрачиваемой мощности, но возникает новый НЭ: после зажигания плазмы между вспомогательными электродами электрическое сопротивление между ними становится заметно меньше, чем между основными даже в условиях распространения плазмы по объему ячейки. Поэтому основной поток электрической энергии идет через вспомогательные электроды, не обеспечивая должной интенсивности свечения в объеме всей ячейки. Поскольку, как было показано выше, динамизация, например, в виде переключения напряжения с одной пары электродов на другую, в данной системе не реализуема, необходимо выявить фактор особенности, изменение которого возможно. Таким фактором в данной ситуации является величина электрического сопротивления, которую можно регулировать. В частности, можно в цепь со вспомогательными электродами добавить дополнительное электрическое сопротивление (например, в виде проводников), подобрав его величину таким образом, чтобы суммарное электрическое сопротивление между вспомогательными электродами было меньше, чем между основными электродами, в момент перед зажиганием плазмы, но больше при распространении плазменного облака по объему ячейки в режиме поддержания существования плазмы.
Введение дополнительных проводников к вспомогательным (инициирующим) электродам породило ещё одно противоречие: обеспечение увеличения электрического сопротивления (ПЭ) за счет использование длинных проводников привело к затруднению размещения их в размерах ячейки (НЭ). Здесь аУК «использование длинных проводников» одинаково связано с ПЭ и НЭ. Однако признак «длинный проводник» содержит в себе два смысла: с ПЭ связан абсолютный размер проводника, определяющий его электрическое сопротивление, а с НЭ - как одна из характеристик формы проводника, определяющая его размещение в пространстве. Поэтому можно устранить НЭ за счет изменения формы проводника (например, в виде «зигзага» или «спирали»), сохранив при этом его абсолютную длину, обеспечивающую существование ПЭ.
Схема результирующего решения показана на рис. 4.
Рисунок 4 – Итоговая схема ячейки плазменной панели
Задача о купце, ростовщике и судье
Данная задача из нетехнической области приведена в [7].
Один купец взял в долг деньги у ростовщика (дело было в старое время). Если купец не успеет отдать деньги в срок, то ростовщик получает возможность вырезать сер (около 1 кг) мяса из любой части его тела. Так было записано в договоре. Купец опаздывал всего на один день, но жестокий ростовщик отказался взять деньги. Он давно мечтал убить этого купца и конкурента. И обратился в суд. Судья не мог отказать ростовщику в его праве выполнить свою часть договора. Но это приводило к гибели купца, чего судья не желал (это было для него нежелательным эффектом). Причинно-следственная модель противоречия приведена на рис. 5.
Рисунок 5 – Причинно-следственная модель противоречия системы к задаче о купце, ростовщике и судье
Анализ ПЭ и НЭ показывает, что ПЭ, как и все элементы модели противоречия, относится к правовой системе, а НЭ реализуется вне правовой системы, как одно из последствий. При этом аУК «Судья разрешает ростовщику выполнить свою часть договора» должно быть безусловно сохранено, поскольку непосредственно обеспечивает существование ПЭ. Следовательно, НЭ может быть устранен, если будет подвергнуто отрицанию звено причинно-следственной цепочки, предусматривающие выполнение действий, соответствующих праву ростовщика на выполнение своей части договора.
Поскольку в правовой системе рассматривается договор, а одной из причин НЭ является не выполнение купцом своей части договора, то содержанием отрицания может быть также, скорее всего, условие невыполнения своей части договора ростовщиком. Если рассмотреть содержание обязательств ростовщика, то в них явно можно выделить две части. Первая часть – обязательство вырезать из тела купца кусок мяса – сформулирована на качественном уровне и может быть выполнена без нарушений. Вторая часть – вес куска мяса должен составлять 1 сер – сформулирована как количественный параметр, причем достаточно однозначно. А такое обязательство выполнить может быть затруднительно (признак «инаковости»). Поэтому судья наряду с признанием права ростовщика выполнить свою часть договора поставил условие, что ростовщик должен это сделать точно: вес вырезанного куска мяса должен быть не более и не менее оговоренной договором величины. В противном случае это будет считаться нарушением договора и с ростовщиком поступят так же, как он собирается поступить с купцом. Этого условия оказалось достаточно, чтобы ростовщик принял деньги от купца и снял свои претензии.
Рассмотренные примеры показывают, что существует некая базовая логика работы с противоречиями системы (техническими противоречиями), позволяющая разрешать противоречие путем применения конечного (небольшого) числа логических операций с информацией, содержащейся в условиях задачи и причинно-следственной модели противоречия. Обращения к подсказкам в виде эвристик при этом не требуется. Представляется полезным на основе этой базовой логики создать методический инструмент для освоения его при начальном обучении ТРИЗ.
Разумеется, данное предложение не умаляет важной роли эвристик при работе с противоречиями. Однако приведение имеющегося массива эвристик в систему с выделением минимально-необходимого ядра, доступного и полезного для запоминания, является отдельной задачей, которую необходимо решать специалистам в области ТРИЗ.
Источники
1. Кукалев С.В. Как нам упростить ТРИЗ (2016 - http://www.metodolog.ru/node/2002)
2. Орлов М.А. Основы классической ТРИЗ. Практическое руководство для изобретательного мышления. 2-е изд. - М.: СОЛОН-Пресс, 2006
3. Голдовский Б.И. Вперед в прошлое или как же нам упростить ТРИЗ (2016 - http://www.metodolog.ru/node/2014)
4. Савельев С.А. Церебральный сортинг – М.: Веди, 2016
5. Шпаковский Н.А., Новицкая Е.Л. ТРИЗ. Практика целевого изобретательства: учебное пособие – М.: Форум, 2011
6. Петров В. Обобщенные модели решения изобретательских задач. 2007 - http://triz-summit.ru/205253/203840/203996/
7. Рубин М.С. О противоречии требований и противоречии свойств в бизнесе // Сборник докладов VIII международной конференции «ТРИЗ: практика применения и проблемы развития». Москва 11-12 ноября 2016 года. С. 241- 248
8. Голдовский Б.И. О противоречиях в технических системах-2 – Нижний Новгород, 1999 – Деп. в ЧОУНБ 28.02.2000 № 2547 - http://www.metodolog.ru/00001/00001.html
9. Голдовский Б.И. Некоторые комментарии к эвристическим возможностям противоречия в технической системе (2015 - http://www.metodolog.ru/node/1949)
10. Голдовский Б.И. О противоречиях в технических системах: материалы к семинару преподавателей методики изобретательства ОЛМИ при ЦС ВОИР – Горький, 1974 - Деп. в ЧОУНБ 26.09.1989 № 758
11. Графитулин М.С. Типы вредных факторов // Сборник докладов VIII международной конференции «ТРИЗ: практика применения и проблемы развития». Москва 11-12 ноября 2016 года. С. 234-241
12. Минакер В.Е. Техническое противоречие и анализ параметров // Сборник докладов VIII международной конференции «ТРИЗ: практика применения и проблемы развития». Москва 11-12 ноября 2016 года. С. 229-234
13. Голдовский Б.И. Оптимальное решение. Желаемое и действительное. 2015 (http://www.metodolog.ru/node/1906; http://triz-summit.ru/ru/205253/203696/field/300155/)
14. Петров В.М. Теория решения изобретательских задач – ТРИЗ: учебник по дисциплине «Алгоритмы решения нестандартных задач». – М.: СОЛОН-Пресс, 2017
15. Рыженков А.В. Заполнение биоморфного окисленного карбида кремния тяжелым металлом (свинцом) // Сборник докладов IV конференции «ТРИЗ. Практика применения методологических инструментов» 19-20 октября 2012 – М.: 2012. С. 145-150 (http://www.metodolog.ru/node/1584)
Нижний Новгород
Март 2017 г.