Противоречия - ключ к истине

      Существуют два распространенных заблуждения относительно творческих задач. Первое заблуждение: "Эта задача не относится к моей специальности. Дайте мне задачу по специальности. Вот тогда..." Второе: "Задача поставлена не точно. Дайте мне точную формулировку, вот тогда..." О первом заблуждении мы уже говорили: сильное решение может быть получено только за пределами истоптанного в поисках ответа "пятачка" узкой специальности. Второе заблуждение связано с моментом возникновения изобретательских задач: откуда они берутся? Как формулируются? Можно ли верить исходной формулировке? Изобретательские задачи никогда не бывают поставлены точно. Точно поставленная задача - это формулировка ФП, а отсюда всего лишь шаг до ответа. Поскольку подавляющее большинство задач составляют люди, не знающие ТРИЗ, то и верить этим формулировкам никогда нельзя. Кто-то сказал, что в науке правильно поставленный вопрос уже содержит девять десятых ответа, но его нужно суметь поставить... Процесс решения по ТРИЗ и состоит в последовательной переформулировке и уточнении условий задачи, в выделении главного вопроса.       Одна из причин ошибочной, расплывчатой постановки задачи кроется в сложной иерархической организации технических систем. Допустим, возникла такая задача: автомобиль неустойчиво ведет себя на резких поворотах; как быть? При более детальном знакомстве выясняется, что в этот момент виляют задние колеса, а именно левое заднее; причем подозрение падает на узел крепления колеса. В дальнейшем может обнаружиться, что главная причина - в таком-то болте, гайка которого плохо затягивается при сборке из-за того, что она загорожена другими деталями. В каком виде задача попадает к изобретателю? Ее формулировка может быть привязана и ко всему автомобилю (ТС), и к подсистеме (колесо), и к подподсистеме (узел крепления), и к подсистеме самого низкого ранга (болт), а то и надсистеме (как улучшить сборку на автозаводе?) и т.д. Положение еще больше осложняется, если изобретатель получает задачу от специалиста, уже решавшего задачу, - это, как правило, тупиковая ситуация (давая тупиковую задачу, специалист исходит из самых благих намерений: "Я уже мучился, вон куда ушел, поэтому облегчу другим поиск...", а "уйти" и заблудиться он может на любом этаже иерархии системы).       Условия задачи, в том виде, в каком они попадают к изобретателю, называются исходной ситуацией. В ней содержится административное противоречие (АП), т.е. противоречие типа: "Надо получить то-то, но я не знаю, как это сделать". Любая исходная ситуация требует предварительной обработки - выделения из расплывчатой проблемы изобретательской задачи, которая, как мы уже знаем, должна обязательно содержать техническое противоречие. Для этого в ТРИЗ разработана специальная система последовательных шагов. Рассмотрим их на конкретной задаче. Задача 57. Для проверки герметичности швов стеклянных изделий, например, элементов вакуумных систем (трубок, холодильников и т.п.), используют высокочастотный электрический разряд. Внутрь изделия (пусть это будет стеклянная трубка) вставляют один электрод а снаружи подносят второй электрод. Между электродами (через стеклянную стенку) возникает коронный разряд (от слова "корона" - венец) - слабое свечение ионизированного воздуха. Если есть даже очень маленькая дырка в шве, то разряд концентрируется в ней и дырка ярко светится. Потом наружный электрод убирают и запаивают дырку высокотемпературной горелкой. Все хорошо, но как только электрод уберут, дырку не видно и приходится запаивать наугад. А запаивать желательно быстро, чтобы не возникали температурные напряжения в изделии. Пламенем нужно точно "лизнуть" дырку, а не водить им вокруг предполагаемого микроотверстия. Как быть? Примечания: 1) в дырку нельзя вводить никаких веществ (например, светящихся), так как это нарушит состав специального тугоплавкого стекла, 2) наружный электрод нежелательно держать в пламени горелки - он недопустимо испортится.       В условиях задачи содержится АП: надо, чтобы дырку было хорошо видно во время запайки, но неизвестно, как это сделать. Задача, это сразу видно, не заведена в тупик предыдущими попытками решения, в ней нет категоричного указания "улучшить то-то" и не отсекаются различные направления решения. Из этой исходной ситуации может вытекать несколько задач: как обнаружить дырки без электродов? Как защитить электрод от пламени? Из какого вещества сделать сверхтугоплавкий электрод? Как обеспечить свечение дырки без введения какого-либо вещества? Как изготовлять стеклянные изделия с абсолютно герметичными швами (или вообще без швов)? И т.д. Довольно большой выбор минимальных и максимальных задач. Какую же задачу выбрать для решения? Шаг 1. Обработка исходной ситуации. Строится схема иерархии ТС (или последовательности технологического процесса) и отыскивается "больное" место в ТС (или в процессе). Как работает эта схема? В трубку вставляют электрод, наружным электродом водят вдоль шва, при появлении яркого свечения засекают "на глазок" место дырки, убирают наружный электрод, берут горелку и запаивают. Изобразим это схематично.       В какой части ТС проявляется недостаток ("больное место"), требующий исправления? Между горелкой и наружным электродом: если электрод не убирать, то дырку хорошо видно вовремя запайки, но электрод недопустимо портится, а если электрод убирать, то он не портится, но тогда дырку не видно. С внутренним электродом все нормально, поэтому уберем его из схемы. Изобразим оба состояния конфликта между наружным электродом и горелкой: Шаг 2. Переход к мини-задаче. ¹       Мини-задача - это сильно уменьшенная исходная ситуация. Этот шаг очень важен, здесь происходит резкое сокращение возможных направлений решения по принципу: "Все остается без изменения или упрощается, но при этом появляется требуемое действие (свойство) или исчезает вредное действие (свойство)". Переход от ситуации к мини-задаче не означает, что взят курс на решение небольшой задачи. Наоборот, все осложняется, ведь вводится ограничение: надо получить положительный эффект, ничего не меняя. Такой переход отсекает множество тривиальных вариантов решения, связанных с усложнением оборудования (напомним, что сложное сделать просто, а простое - сложно).       Конечно, нельзя сказать, что решение мини-задачи абсолютно всегда приводит к ответу. Но это очень выгодный путь, и по нему обязательно надо пройти, решая первый раз задачу. Если удастся получить ответ, то это будет сильное решение (получить все, без ничего). Такое решение легко внедрить, оно не потребует значительных переделок в ТС. И только если не будет решена мини-задача, следует переходить к макси-задаче.       Повторим еще раз: Мини-задача получается из исходной ситуации путем ввода ограничения на изменения по формуле: то, что есть, минус недостаток или то, что есть, плюс требуемое достоинство. Макси-задача получается из исходной ситуации путем снятия ограничения: исходную систему разрешается заменить на новую. Форма записи мини-задачи:

• Техническая система для (указать назначение) включает (перечислить основные части системы).

• Техническое противоречие 1 (указать).

• Техническое противоречие 2 (указать).

• Необходимо при минимальных изменениях в системе (указать результат, который должен быть получен).

Примечания:

1. При записи мини-задачи следует указать не только технические части системы, но и природные (если они есть), взаимодействующие с техническими.

2. Техническими противоречиями называют взаимодействия в системе, состоящие в том, что: полезное действие вызывает одновременно и вредное; или: введение (усиление) полезного действия или устранение (ослабление) вредного действия вызывает ухудшение (в частности недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом.

3. Технические противоречия составляют в двух формулировках (ТП-1 и ТП-2). В ТП-1 записывают одно состояние элемента системы с объяснением того, что при этом хорошо и что плохо. В ТП-2 записывают противоположное (инверсное) состояние этого же элемента и вновь, что хорошо и что плохо.

4. Иногда в условиях задачи дан только один элемент (то, что надо обработать), технической системы нет (т.е. неизвестно, чем обрабатывать), поэтому нет явного ТП. В этих случаях условно достраивают систему любым простым известным способом. Способ этот заведомо не годится (если способ хорош, то задачу не надо решать). Введение известных элементов что-то ухудшит в системе, на этом и строятся противоречия.

5. Мини-задачу записывают без терминов, заменяя их простыми словами для снятия психологической инерции.

Запишем по указанной форме мини-задачу, получающуюся из условий задачи 57. Мини-задача. ТС для обнаружения и запайки дырок в стеклянных изделиях включает стеклянные изделия, проводник, пламя горелки. ТП-1: если проводник не убирается, то дырку видно во время запайки (запайка происходит быстро и точно), но проводник недопустимо портится. ТП-2: если проводник убирается, то он не портится, но дырку при запайке не видно (запайка происходит медленно и неточно). Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить быструю и точную запайку дырок.       Выделенные слова показывают строгую инверсность второго противоречия по отношению к первому.

"КАТУШКА НИТОК ВСЕХ ЦВЕТОВ" Обработка исходной ситуации. Как работает система на швейной фабрике? Автоматическая линия в течение смены выпускала изделия одной модели и одного цвета. Между сменами успевали перенастроить станки и сменить шпули с нитками под цвет новой ткани. Но вот потребовалось менять ткань чаще (расширить ассортимент изделий), и резко упала производительность - на смену шпули с нитками уходит недопустимо много времени. Система состоит из станка, шпули, ниток, и изделий (ассортимента изделий). Можно решать несколько макси-задач: поставить новые станки, изменить шпулю, добавить скоростную намотку, ЭВМ и т.д. А если все оставить, как есть, то в какой части системы конфликт? Изменение ткани расширяет ассортимент изделий, но требует смены нити, а это долго. Все дело в ткани: если ее менять часто, то будут разнообразные изделия, но низкая производительность, а если не менять, то производительность будет высокая, но изделия будут однообразные. Мини-задача. ТС для выпуска швейных изделий включает станок, шпулю, нитки, ткань, изделия. ТП-1: если ткань менять часто, то изделия выпускаются разнообразные, но тратится много времени на смену ниток. ТП-2: если ткань не менять, то на смену ниток время не затрачивается, но изделия выпускаются однообразные. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить выпуск разнообразных изделий с высокой производительностью.