О дуалистичности операторов ТРИЗ

Со времён первых публикаций Генриха Сауловича принято утверждать, что ТРИЗ является прикладной диалектикой. Этот тезис стал настолько тривиальным, само собой разумеющимся, что никто не пытался заняться его реальным наполнением. Причина тому очевидна: в инженерной среде, а именно в ней развилась ТРИЗ, с советских времён бытовало стойкое убеждение в ненужности и недееспособности любых общефилософских построений, а профессионалов-философов в нашей среде практически не было. Единственное известное мне исключение – Анатолий Васильевич Лимаренко, да и его голос звучал скорее, как глас вопиющего в пустыне.

В одной из своих работ Ф.В, Лимаренко высказал утверждение, что «…ЗРТС вырастают из противоречий, поэтому они двойственны, выступают парами: согласование  - рассогласование, полнота – неполнота. Существование одиночного закона говорит о том, что раздел ещё не достиг своего естественного развития» [1]. Это утверждение показалось мне излишне сильным,  поэтому при подготовке материала к печати в Журнале ТРИЗ я снабдил его подстрочным примечанием о том, что такие утверждения хорошо бы сначала доказывать, а уж потом выносить на всеобщее обозрение.

Некоторые примеры, согласующиеся с постулатом Лимаренко о присутствии двойственности в тризовском инструментарии, были известны мне и ранее, например о существовании механизма перехода с микро- на макро-уровень, но эти примеры не входили в корпус общепринятых в нашей общности представлений. Ещё раз я столкнулся с проблемой дуалистичности тогда, когда в середине 90-х годов готовил пособие по инженерным аспектам теории и практики ТРИЗ, куда наряду с классическим инструментарием Г.С. Альтшуллера, [2], включил и проверенные практикой методики других исследователей: В.М. Герасимова –С.С. Литвина [3,4],Б.Л. Злотина – А.В. Зусман [5], и  Г.И. Иванова [5].

С целью расширить возможности классического инструментария ТРИЗ нами предпринята попытка рассмотреть возможности использования утверждений, обратных тем, которые содержатся в формулировках этого инструментария.

1. Операторы и анти-операторы классического инструментария ТРИЗ

Введём понятие оператор, который определим как любое воздействие на исходную систему, в результате которого система переходит в конечное состояние – усовершенствованную или новую систему. В классическом инструментарии

Г.С. Альтшуллера операторы представлены в виде законов развития технических систем,  приёмов разрешения противоречий и некоторых линий, присутствующих в АРИЗ 85-В.

Рассмотрим на этом материале реализацию универсального принципа дуалистичности, известного ещё в Древнем Китае, как принцип «ин – янь».

В работах Г.С. Альтшуллера большинство операторов представлено в унитарной форме, так сказать в форме «Инь». Меня показалась странным такая односторонность, противоречащая общефилософским принципам, и заинтересовали возможности создания

анти-операторов, «Ян»-операторов. Результаты этих исследований представлены ниже в виде таблиц.

Универсальные операторы представляющие приёмы разрешения технических противоречий, относящиеся к вещественным компонентам системы

(в скобках приведены номера приёмов по списку Г.С. Альтшуллера, классификация приёмов – моя - КС )

Универсальные операторы, относящиеся к «полевым» отношениям между компонентами системы

Универсальные операторы, относящиеся к «полевым» отношениям между компонентами системы, отсутствующие в классическом инструментарии ТРИЗ

Универсальные операторы, относящиеся к темпо - ритмовым характеристикам взаимодействий

Универсальные операторы, относящиеся к качественным характеристикам взаимодействий

Универсальные операторы, относящиеся к информационным отношениям в системах

Специальные операторы, представляющие методы разрешения ТП

Универсальные операторы, представляющие основные методы разрешения физических противоречий

Операторы, представляющие законы развития технических систем

(ЗРТС изложены по Б.Л. Злотину – А.В. Зусман)

2. О некоторых анти-операторах

2.1. Использование копий и манипуляции с реальными объектами

Копии и модели объектов широко используются в самых различных отраслях науки и техники для проведения исследования и преобразования объектов, начиная с геометрических фигур Эвклида, моделирующих реальные земельные участки, кончая сложнейшими математическими моделями климатических процессов. Продувка масштабных моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах и транспортировка моделей судов в опытовых бассейнах позволяет делать выводы об аэродинамических характеристиках и мореходных качествах будущих прототипов этих изделий. Без использования биологических моделей, - культур клеток и тканей, лабораторных животных, - невозможно представить себе развитие медико-биологических дисциплин.

Однако, ни какое моделирование не в состоянии представить исчерпывающее знание о новом объекте, поэтому на завершающих стадиях исследований экспериментаторы вынуждены работать с реальными объектами, несмотря на сложность и дороговизну этих работ. Ни один самолёт, как бы хорошо он не был сконструирован, рассчитан и смоделирован, не пойдёт в эксплуатацию без многочисленных и порой очень рискованных полётов лётчиков-испытателей. Чтобы получить возможность широко использовать новое лекарственное средство клинические фармакологи вынуждены проводить заключительные стадии проверки новых препаратах на людях, - добровольцах, смертельно больных пациентах, потерявших всякую надежду на выздоровление и даже, в некоторых штатах США, на преступниках, приговорённых к смертной казни.    

.2. Обратимый оператор мерности пространства

Одним из резервов развития ТС не без основания считается пространственный, - выход из плоскости в пространство, вместо плоскостного – пространственное размещение компонентов ТС, причём в современном мире этот объём реально может быть сколь угодно велик: от ближнего космоса для систем связи,.GPS  и противоракетной обороны до Луны и Марса в ближайшем будущем. Этот резерв реализован в приёме, который мы назвали «Увеличением мерности пространства системы»,

Однако в химической технологии часто используется обратное направление развития технологий и оборудования: от объёма к плоскости, линии, точке, сопровождающееся уменьшением мерности пространства.

Исторически, большинство реакционного и тепло-массообменного оборудования, - реакторы, теплообменники, - выполнялось в виде сосудов – котлов, цилиндров с эллиптическими крышками. С ростом потребности в химических продуктах происходил рост мощности единичных производств, объёмы этих сосудов росли и в некоторых отраслях промышленности реакторы достигали объёмов в сотни  и даже тысячи кубометров (отстойники). С ростом объёмов оборудования стали проявляться нежелательные эффекты, сопровождающие тенденцию к росту: непропорциональное увеличение стоимости оборудования на единицу произведенной продукции, снижение удельной производительности (съёма с единицы объёма), увеличение удельной энергоёмкости и т.п.

Интимные физико-химические механизмы, обусловливающие эти нежелательные эффекты, были следующими:

 - уменьшение теплопередачи из-за падения отношения поверхность теплообмена  к объёму нагреваемой или охлаждаемой среды;

 - трудность получения гомогенных смесей реагирующих веществ при перемешивании больших объёмов, особенно в случае вязких неньютонианских жидкостей, появление застойных зон.

Противоречие между повышением объёма производства и падением его эффективности удалось разрешить переходом от объёмных к планарным технологиям, т. е. переходом «объём – поверхность». Нагреваемая или охлаждаемая среда слоем, толщиной несколько см, двигалась под собственной тяжестью по вертикальной цилиндрической нагревающей и охлаждающей поверхности. Тонкослойные выпарные аппараты, использующие этот принцип, имели производительность значительно выше, чем традиционные объёмные кубы. Осуществить современные высокопроизводительные процессы массообмена между жидкостью и паром удалось тогда, когда были сконструированные насадочные ректификационные и массообменные колоны, в которых жидкость слоями толщиной не более 2 – 3 мм стекает вниз по насадке с развитой поверхностью навстречу потоку пара, поднимающегося вверх. 

В реакторостроении удалось совершить поистине революционный скачок переходом «объём – линия», - от традиционных сосудов с мешалкой и внешней поверхностью теплообмена к трубным противоточным реакторам. Две струи реагирующих веществ, имеющих необходимую температуру, направляют со значительной скоростью навстречу друг другу в небольшую камеру, откуда смешанная и прореагировавшая жидкость отводится со скоростью поступления исходных потоков. Поскольку в каждый момент времени в зоне смешения потоков присутствует малый объём реагирующих жидкостей, в данной конструкции достигается идеальное смешение компонентов, а низкое отношение  секундной массы реагентов к величине поверхности теплообмена позволяет избежать как перегрева, так и переохлаждения. Прочностные характеристики, надёжность, эффективность и простота обслуживания таких противоточных реакторов на один - два порядка выше, а габариты и стоимость на два - три порядка ниже,  чем у реакторов традиционной конструкции.

Заключительный этап описываемого перехода  от объёма к точке реализован выдающимся учёным-физиком и не менее выдающимся инженером нашего времени Петром Леонидовичем Капицей в его установке для лазерного термоядерного синтеза «Спрут». Микрокапсулы, содержащие дейтерид лития, по одной падают по оси вертикальной трубы, в середину которой через оптически-прозрачные окошки сфокусировано излучение двенадцати импульсных лазеров, расположенных по окружности на горизонтальной плоскости. Момент пролёта частицы синхронизирован с моментом лазерных вспышек. Концентрированное мгновенное облучение с двенадцати сторон приводит к тому, что поверхностный слой частицы перегревается, струи паров вылетают нормально к поверхности, при этом ядро частицы испытывает столь высокое нагрев и сжатие, что в этих условиях происходит синтез ядра гелия из двух ядер дейтериия. Выделившийся импульс тепла уносится потоком гелия, протекающего по центральной трубке. Установка, располагающаяся в одной лабораторной комнате сравнима по мощности с реактором на медленных нейтронах, величиной в тысячи кубических метров.

2.3. Отсутствующие операторы универсальных полевых отношений.

Г.И. Иванов в своём Алгоритме Выявления Инженерных Задач из производственно- технологической проблемной ситуации первым пунктом предлагает определить , является ли поставленная задача действительно существующей или она только кажется  задачедателю важной, действительно ли следует решать предложенную задачедателем проблему,  не отпадёт ли она сама по себе.

Вспоминаю рассказ одного из минских коллег (к сожалению, не помню имени рассказчика) о посещении им Минского моторного завода. Головной болью заводских технологов цехов

металообработки является процесс удаления заусенец после токарной или фрезерной обработки, требующий ручного малоквалифицированного труда, который во все времена был дефицитным. Эту проблему предложили решать консультанту, приглашенному из НИЛИМ. Во время очередного посещения завода консультант проходил через цех термической обработки, куда поступали детали после механообработки резанием. Консультант заметил необычную картину: рабочий доставал из корзины одну за другой закаленные детали и швырял их с размаху о бетонный пол.  На недоуменный вопрос консультанта сопровождающий его бригадир цеха термообработки сказал, что на термообработку поступили детали с заусенцами, а при нагреве эти заусенцы перекаливаются и становятся хрупкими, легко отваливаются при ударе об пол, однако такая «операция» не записана в техпроцесс и контролёр ОТК может приостановить эту «незаконную» деятельность .

Ян-оператор этого раздела предлагает не препятствовать проявлению нежелательного эффекта, а попробовать изменить систему после реализации этого эффекта, что сродни оператору «Вред в пользу».

Иллюстрацией этого оператора может служить любимая мною старая конструкторская байка советских времён, которую я называю «Пусть упадёт».

Обезьянку из африканской страны направили на учёбу в наш ВУЗ, она получила диплом конструктора, и её распределили в какое-то КБ. Начальник КБ, хотя и испытывал недостаток в работниках, но поручить молодому специалисту работу, за которую пришлось бы отвечать самому побоялся.  Тут в КБ позвонили из месткома и по шефской работе заказали чертежи для изготовления искусственной ёлки для подшефного детского сада. Обезьянка никогда раньше не видела елки, но начальник ей сказал, что это дерево с иголками и шишками.

Обезьянка была соображающей и, хоть и не владела ТРИЗ, быстро решила несколько основных противоречий:

 - изготавливать, а позже монтировать множество мелких иголок нетехнологично, иголок должно быть мало, они должны быть крупными;

 - поскольку ёлка предназначена для детишек, шишки должны быть сладкими, а сладкого должно быть много;

 - изготавливать, а позже монтировать множество мелких шишек нетехнологично, шишек должно быть мало, лучше всего, - одна, и эта шишка должна быть очень крупной;

 - для поддержки очень крупной шишки должна быть сильная поддерживающая конструкция , иначе шишка упадёт.

Обезьянка решила: «Пусть упадёт!» и сконструировала ананас ...

Отсутствие этой пары операторов классическом инструментарии ТРИЗ мне кажется очевидным: даосский принцип недеяния, при всей его идеальности, чужд европейской ментальности, и никоем образом не мог быть использован при провозглашенной Г.С. Альтшуллером стратегии получения сильных решений.   

2.4. «Проскок» и медленные изменения

О необходимости медленных изменений я впервые услышал от Б.Л. Злотина, который любил рассказывать байку о том, что лягушку невозможно сварить, бросив в кипяток, - она выпрыгнет. Если же ту же лягушку посадить в котелок с холодной водой и поставить этот котелок на медленный огонь, то лягушка не почувствует изменений и в, конце концов, окажется сваренной.

Отчётливо проявляется этот анти-оператор в развитии социальных систем нашего времени как в России, так и за рубежом. Послевоенные правительства европейских стран, уже тогда отлично понимая все выгоды объединения Европы в единый союз, который мог бы противостоять влиянию сверхдержав, - США и СССР, - начали в конце

40-х годов прошлого века с создания, казалось бы частного объединения производителей угля и стали Франции и ФРГ и закончили почти через 50 лет, к середине 90-х годов прошлого века созданием мощного, практически всеохватывающего Европейского Союза с едиными экономическим, политическим, таможенным и визовым пространствами. Такие медленные, но постоянные изменения позволили постепенно разрешить многочисленные противоречия между экономическими системами отдельных европейских государств, между победителями и побеждёнными, между сторонниками интеграции и носителями национальных идей и т.п. и добиться создания третьей сверхдержавы мира.

Поведение же правителей, как СССР, так и РФ, постоянно нарушавших этот принцип и  желавших получить «всё и сразу», не раз приводило страну на грань социальных потрясений. Вспомним, хотя бы, директивные посевы кукурузы от Кубани до Полярного круга; борьбу с пьянством и алкоголизмом Горбачёва – Лигачёва с выкорчёвывание элитных виноградников и километровыми очередями перед дверьми магазинов, торгующих водкой; «скоростной» вывод советских войск из Восточной Германии «в никуда», хотя «железная леди» Маргарет Течер предлагала М.С. Горбачёву растянуть этот процесс лет на десять, за время которых можно было бы и обустроить выводимые армейские соединения за счёт ФРГ, и иметь от этого неплохой навар; одномоментный развал Советского Союза с полной сменой политико-экономической формации после одного вечера с хорошей пьянкой трёх человек в баньке Беловежской Пущи, да и многое другое…

2.5. Анти-операторы к законам полноты частей и энергетической и информационной проводимости

Не вызывает сомнения, что указанные ян-операторы этих законов развития систем не могут найти практического применения в поле чисто технических систем, поскольку приводят к полному отрицанию самих систем. Исключением может служить использование этих операторов при проведении диверсионного анализа по Злотину-Зусман, где они могут оказать помощь в выявлении слабых мест исследуемых систем с целью повышения устойчивости этих систем к неблагоприятным воздействиям со стороны.

Иначе обстоит дело в отношении систем нетехнической природы. В работе, посвящённой исследованию антагонистических систем социальной природы [6], мы показали, что основной целью функционирования противоборствующих антагонистических систем является полное вытеснение  противоположной системы, вплоть до уничтожения.

Предложенные в настоящей работе анти-операторы предлагают наиболее краткие и действенные пути реализации данной цели.

2.6. Двоякая роль человека в отношении систем разной природы

Б.Л. Злотин и А.В. Зусман убедительно показали процесс вытеснения человека из процесса функционирования ТС. Продемонстрируем эту закономерность на системе оружия. Вначале человек заключал в себе многие компоненты функционального центра.  Его мускульная сила использовалась для накопления момента движения при замахе дубины или при натягивании тетивы лука, позже его функцией стало только направлять ствол огнестрельного оружия в сторону противника и производить тем или иным способом воспламенение порохового заряда, а сейчас ему достаточно только произвести пуск самонаводящейся ракеты. Автоматические системы управления последних поколений не только отображают в режиме реального времени всю полноту информации об объекте управления, но и выдают оператору рекомендации на принятие наилучших решений при отклонении системы от необходимого режима.

С другой стороны, бессмысленными кажутся попытки уменьшить влияние человека при принятии креативных решений и удаление его из области систем, относящихся к искусству.

На человеке остаются функции принятия стратегических решений, а с увеличением сложности и потенциальной опасности систем эта функция становится всё более значимой. Резко возрастает ответственность оператора за правильность принятия решения в нестандартных ситуациях. По статистке организаций, расследующих причины лётных происшествий, более 85% аварий самолётов вызваны несоответствующими действиями экипажа, так называемым человеческим фактором. Не забудем, что самая тяжёлая в истории человечества техногенная катастрофа, последствия которой будут ощущать на себе даже наши правнуки, -  взрыв четвёртого агрегата Чернобыльской АЭС, - была следствием череды физически необоснованных решений управленческого персонала станции.

В течение последних десятилетий в Японии возникла ситуация, парадоксальная с точки зрения европейца. Поскольку управленческие и бизнес-технологии и «железо», на котором они реализуются, стремительно меняются и на освоение их приходится затрачивать много усилий, многие фирмы предпочитают использовать для работы с такими системами молодых, быстро обучаемых людей. Однако, в Японии распространена практика пожизненного найма сотрудников и, поэтому, людей, не способных быстро осваивать новые технологии и оказывающихся лишними, приходится оставлять в штате. Это явление достаточно распространено, для него даже появился специальный термин: «Человек, стоящий у окна». Так называют пожилого сотрудника, который ждёт, пока кто-нибудь из работающих за компьютером  попросит его принести кофе или сигарет, или того момента, когда зависнут компьютеры, или, что самое важное, когда управляемая система окажется за пределами района, описанном программой, заложенной в компьютеры, там, где уже надо «действовать головой», т.е. принимать решения на свой риск и страх, к чему молодые компьютерщики не готовы.

2.7. Переходы «Макро – микро» и «Микро – макро»

Переход «Макро – микро» обоснован и хорошо иллюстрирован в работах Генриха Сауловича Альтшуллера, в то время как информации об обратном переходе, - «Микро – макро» в тризовской литературе я не встречал.

Впервые  я столкнулся с обсуждаемым анти-оператором в 1985 году при написании своей первой исследовательской работы о реализации законов развития ТС в процессах развития семейства связанных между собой методов разделения смесей химических веществ. Это супер-семейство включало отдельные генетически связанные между собой методы, такие как экстракция, несколько видов хроматографии, ионный обмен, электрофорез и т.п., - всего 12 методов по 5 – 10 представителей каждого метода, всего около сотни представителей. Считая переходы между методами и отдельными представителями, т.е. операторы в терминологии настоящей статьи, а их оказалось около полутора сотен, я пытался количественно оценить проявление каждого из операторов. К сожалению, эта работа оказалась неизвестной тризовской общности, поскольку возможности публикаций тогда не было, а мой доклад на конференции летом 1985 в Петрозаводске кончился конфузом, - я не уложился в регламент выступления и был изгнан с трибуны суровым ведущим – В.В. Митрофановым.

Анализ операторов, наблюдаемых в поле развития семейства методов разделения, показал, что не отмечено ни одного проявления закона перехода от макро- к микросистемам, в то время как обратный переход, т.е. от микро к макро-масштабу, который заключался в использовании принципа разделения, возникшего как аналитический метод, т.е. метод, оперирующий с долями миллиграмма вещества, в полу-препаративном  и даже в промышленном масштабах, оперирующих десятками грамм и даже сотнями килограмм вещества. Таких переходов было отмечено около 6% от всех переходов, зарегистрированных в системе. Тогда я объяснил это явление тем, что исходное состояние всех представителей отдельных семейств изначально находилось на микро-уровне, что вообще свойственно системам химико-технологической природы.

То же направление движения характерно и для развития объектов химической науки.

В 60-х годов XIX века развивалась химия низкомолекулярных соединений (характерное значение молекулярного веса от 1 до ~500), в начале ХХ века возникла химия высокомолекулярных соединений (молекулярный вес до 10⁶ – 10⁷), а в начале XXI  века говорят о супермолекулярной химии, оперирующей объектами типа хромосом и нано-частиц, приложение понятия молекулярный вес к которым практически не имеет смысла.  

Кроме того, по моему мнению, проявлением закона перехода от микро к макро-уровню служит любое развитие новых систем, завоевывавших мир, - от возникновения идеи и первых действующих образцов к всемирному распространению.

Из каморки под крышей английского университета, где работал в одиночку никому не известный микробиолог Дж. Флеминг, который не отличался немецкой пунктуальностью и тщательностью, не любил мыть посуду после опытов и оставлял на несколько недель грязные чашки Петри на рабочем столе и подоконнике, возникло новое направление в медицине, - антибиотики, покорившие большинство инфекционных болезней, а в гараже студента  С. Джобса был собран прообраз персонального компьютера Мак/Эппл, возвестивший о появлении основного инструмента пост-индустриального общества.

2.8. Об отсутствии анти-операторов для некоторых универсальных и часто используемых операторов

При анализе таблиц инь-ян-операторов, приведенных в разделе 1. настоящего сообщения, бросаются в глаза следующие обстоятельства:

 - Наличие анти-операторов или ранее известных, или предложенных для большинства универсальных операторов.

 - Отсутствие анти-операторов или ранее известных, или предложенных для большинства специальных операторов.

Особый интерес представляет феномен отсутствия анти-операторов для ряда универсальных и достаточно часто используемых  приёмов разрешения ТП и ФП, а также законов развития ТС, таких как разнесение противоречивых свойств в пространстве и во времени, развитие в составе над-системы и развитие в направлении повышения идеальности. Можно констатировать наличие гетерогенности в поле универсальных операторов.

Если принять утверждение А.В. Лимаренко, о том, что операторы «вырастают» из противоречий, следует признать, что указанные операторы представляют собой не отдельные компоненты целостных противоречий, а директивные направления развития систем.  

Заключение

С точки зрения автора, в настоящем сообщении удалось представить достаточно весомые аргументы в пользу того, что большинство операторов ТРИЗ дуалистичны, что согласуется с утверждением «царицы наук» - философии, как бы мы не относились к её существованию.

Однако, я не имею однозначного ответа на роковой вопрос, которым часто останавливал мои слишком смелые фантазии Владимир Михайлович Герасимов: «А почему этого не сделали другие?»        

Рискну высказать несколько предположений.

Вероятно, Генрих Саулович Альтшуллер, когда создавал тот инструментарий, который мы называем классическим, имел своей целью создать методики, облегчающие создания сильных, т.е. изобретательских решений, и отбирал операторы, ведущие именно к этой цели. В настоящее время большинство профессионалов - тризовцев занимаются не столько изобретательской деятельностью, а их усилия направлены на совершенствование имеющихся или создание новых систем, в то время как патентование решений выступает зачастую, как хоть и приятный, но побочный результат основной деятельности.  Операции над системами требуют же всей диалектической полноты возможных воздействий, в частности, и рассматриваемых в настоящей работе анти-операторов.        

Думаю что, такие или подобные соображения приходили в голову не мне одному, но занятые люди не сочли необходимым, скорее поленились, оформить эти мысли в публикацию, подобную настоящей.

Литература:

1. Лимаренко А.В., Пятое измерение или Учитель левшей; Журнал ТРИЗ №12, 31.

2.  Альтшуллер Г.С., Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач.- 2-е изд., дополненное, Петрозаводск, «Скандинавия», 2004.

Он же, Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач - 2-е изд., дополненное. Новосибирск, «Наука», 1991.

3. Применение методов технического творчества при проведении функционально- стоимостного анализа. Методические рекомендацию – М., Информэлектро, 1990

4. Герасимов В.Г., Литвин С.С., Основные положения методики проведения ФСА. Свёртывание и сверхэффекты  , №6,7-45.

5. Злотин Б.Л., Зусмант А.В., Раздаточные материалы семинара разработчиков ТРИЗ. – Симферополь 1992.

6. Иванов Г.И. АВИЗ 2006(ПТ), - личное сообщение авторов.

7. Склобовский К.А., Антагонистические и конкурентные системы, Журнал ТРИЗ, в процессе публикации