Стандарты на решение изобретательских задач

Все изобретательские задачи можно разделить на два типа: задачи, решаемые прямым применением законов развития технических систем или правил, вытекающих из этих законов, задачи, решение которых пока не поддается полной формализации.

Задачи делятся на стандартные и нестандартные, причем де

ление это зависит от современного состояния ТРИЗ. Задачи, являющиеся сегодня нестандартными, завтра — после выявления пока еще неизвестных закономерностей — станут стандартными.

Следует сразу и энергично подчеркнуть: стандартные задачи стандартны (т. е. просты) только с позиций ТРИЗ. При решении методом проб и ошибок стандартные задачи могут быть очень трудными, а ответы на них могут оказаться неожиданными и остроумными. Для примера вспомним задачу 5 (о полигоне для испытаний сельхозмашин). Многолетние эксперименты с этой задачей охватили сотни слушателей, приступающих к изучению ТРИЗ, и ни разу задача не была правильно решена. С позиций ТРИЗ она решается мгновенно: чтобы управлять свойствами почвы, построим феполь — введем в почву ферромагнитные частицы и будем действовать электромагнитным полем.

Система стандартов, сложившаяся в настоящее время в ТРИЗ, подробно будет описана в одной из следующих брошюр цикла, а пока состоится общее знакомство с системой.

Все стандарты делятся на пять классов:

класс 1 — построение и разрушение вепольных систем,

класс 2— развитие вепольных систем,

класс 3 — переход к надсистеме и на микроуровне,

класс 4 — стандарты на обнаружение и измерение систем,

класс 5 — стандарты на применение стандартов.

С рядом стандартов двух первых классов мы уже встречались, например, стандарт 2.4.1 основан на правиле перехода от веполей к феполям, стандарт 1.2.1 соответствует правилу разрушения вепольных систем. Многие стандарты связаны с введением или преобразованием веществ.

Особенно важен стандарт 5.1. В нем описаны варианты путей, позволяющих обойти запрет на введение вещества.

Задача 20. Индукционная плавка окиси бериллия (или алюминия) позволяет получать очень чистый расплав, поскольку никакое постороннее вещество не соприкасается с окисью. Однако для индукционного нагрева нужно, чтобы окись металла была проводником. Между тем окись бериллия (и алюминия) электропроводна только в жидком виде. Получается заколдованный круг: чтобы расплавить окись, нужно иметь расплав, а чтобы иметь расплав, нужно расплавить окись. Как быть?

Задача решается по стандарту 5.1.3. В окись вводят кусочки чистого бериллия (металл-проводник), чем обеспечивается «прием» индукционного поля и нагрев окиси. После нагрева, когда окись расплавлена, металлический бериллий сгорает, превращаясь в окись, и, следовательно, не загрязняет расплав.

Система стандартов в нынешнем виде позволяет уверенно решать некоторую часть изобретательских задач: около 70% их можно решить прямым применением стандартов и еще в 10—15% случаев стандарты заметно облегчают путь к ответу.

Стандарты — новый раздел ТРИЗ, само понятие о стандартах введено лишь в 1975 году. Можно ожидать, что в ближайшие годы система стандартов значительно пополнится и углубится. Однако и тогда останется значительное количество нестандартных задач, не поддающихся решению за один прием и требующих постепенной обработки шаг за шагом.

Задача 21. После операции калибровки штампованную цилиндрическую кружку литрометра невозможно без больших усилий снять с калибровочной матрицы. Как облегчить эту операцию?

Между двумя веществами (кружка и матрица) возникает ненужное взаимодействие — это типичный случай на применение стандарта 1.2.2. По этому стандарту между двумя соприкасающимися поверхностями надо заранее ввести легкоуправляемое вещество В3, являющееся видоизменением Bi или В2.

Следует также учесть, что часто приходится иметь дело не с задачей, а с ситуацией, от которой еще нужно суметь перейти к задаче. Полученный ответ тоже надо уметь постепенно довести до требуемой кондиции.

Основным решающим инструментом (точнее, системой таких инструментов) в ТРИЗ является комплексная программа — алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ).

Первые модификации АРИЗ появились в 50-е гг. С тех пор АРИЗ систематически совершенствуется: каждая его модификация в широких масштабах испытывается на практике, случаи «сбоев» тщательно изучаются, в текст АРИЗ вносятся коррективы — и очередная модификация АРИЗ вновь подвергается испытаниям. Последовательно были разработаны и опубликованы мо-

дификации АРИЗ в 1959, 1961, 1964, 1965, 1968, 1971, 1977, 1982, 1985 гг.

При переходе от одной модификации АРИЗ к другой испытываются промежуточные модификации, например, были опробованы три АРИЗ-71—А, Б и В. Сегодня рабочим вариантом является АРИЗ-85В. Многие элементы АРИЗ проверяются отдельно (так было, например, с правилами вепольных преобразований и стандартами). Система школ ТРИЗ позволяет в короткие сроки проводить проверку АРИЗ при решении самых различных задач. Этим и объясняются быстрые темпы развития АРИЗ, появление новых, более совершенных модификаций.

В каждой модификации АРИЗ имеется три составные части: Основу АРИЗ составляет программа последовательных операций по выявлению и устранению противоречий. Программа позволяет шаг за шагом переходить от ситуации к задаче, затем к модели задачи и анализу физических противоречий. В программе— в самой ее структуре и правилах по выполнению отдельных операций — отражены объективные законы развития технических систем. Поскольку программу реализует человек, необходимы средства управления психологическими факторами: нужно гасить психологическую инерцию и стимулировать работу воображения. Значительное психологическое воздействие оказывает само существование и применение АРИЗ: работа по программе придает уверенность, позволяет смелее выходить за пределы узкой специальности и, главное, все время ориентирует работу мысли в наиболее перспективном направлении. Но нужны (тем более при решении особо нестандартных задач) и конкретные операторы эвристического типа, форсирующие воображение. В сущности, в глубине этих операторов тоже «спрятаны» объективные закономерности развития технических систем, только закономерности эти еще не вполне ясны. По мере развития АРИЗ психологические операторы превращаются в точные операторы преобразования задачи. АРИЗ должен быть снабжен обширным и в то же время компактным информационным фондом. Основные составляющие этого фонда: приемы, стандарты и физические эффекты и явления. Список приемов преодоления типовых противоречий в АРИЗ-71 включает 40 укрупненных приемов — вместе со специально подобранными примерами и таблицей применения приемов при устранении типичных технических противоречий — довольно сильный

решающий аппарат. Не случайно в Болгарии эти материалы изданы отдельной книгой.

Упражнения и задачи

Поскольку Вы познакомились лишь с некоторыми из стандартов, входящих в систему, упражнения и задачи этого раздела подобраны так, что Вы сможете их решить, используя уже известные стандарты. Известен способ механического перемешивания расплавленной стали в шлаке. Способ состоит в том, что мешалку, сделанную из той же стали, опускают в ванну и придают ей возвратно-поступательные движения. Недостаток — быстрое расплавление мешалки. Сделать мешалку из тугоплавкой стали или титана — дорого, из керамики — плохо, так как такая мешалка быстро разрушится, появятся ненужные примеси. Как быть?

По условиям задачи нужно сохранить прототип: перемешивание мешалкой. Требуется найти решение и его методическое обоснование. Для изготовления изделий из порошков используют магнитоимпульсное прессование. Внутри цилиндрического индуктора находится цилиндрическая медная оболочка. Внутри оболочки — порошок. При разряде батареи конденсаторов в индукторе протекает кратковременный сильный ток. Под действием магнитных сил в медной цилиндрической оболочке возникают большие усилия, оболочка деформируется, сжимается и прессует порошок, превращая его в плотное цилиндрическое изделие. Потом, однако, возникает необходимость снять медную оболочку, вдавленную в порошок, а сделать это трудно, так как оболочка сцеплена с поверхностью порошковой трубки.

Дать ответ и его методическое обоснование. Устройство правильной вентиляции помещений для содержания скота требует учитывать, как движутся потоки воздуха внутри этих помещений. Продувка моделей не решает проблемы, нужны исследования в естественных условиях. Помещения же, о которых идет речь,— большие, и исследования в них затруднены. Способ должен быть удобным, точным, производительным. Задание: решите задачу и сформулируйте для нее стандарт. Художник решил написать картину на тему «Бесконечность Вселенной». Нужна идея — что и как изобразить, чтобы чувствовались безграничность космоса, его непостижимые расстояния.

Какое здесь возникает противоречие?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Архитектура ТРИЗ включает базис — учение о законах развития технических систем — и надстройку в виде фонда стандартов (инструмента для решения стандартных задач), АРИЗ (инструмента для решения нестандартных задач) и информационного фонда, который входит в АРИЗ и в конечном счете «подпитывает» и стандарты.

Некоторые изобретатели, проработав 20—30 лет, постепенно вырабатывают определенные, правда, не всегда четко сформулированные правила и приемы решения задач. Например, появляется стремление действовать в обход, накапливаются приемы типа «желательно обращать вред в пользу» и т. д. Формируется и какой-то информационный фонд: память сохраняет сведения о различных изобретениях, необычных материалах, различных технических «хитростях». Используется все это без особой системы, но в определенных случаях приносит пользу.

О ТРИЗ иногда говорят, что она является обобщением творческого опыта нескольких поколений изобретателей. Это верно лишь отчасти. В самом начале своего существования ТРИЗ действительно в основном опиралась на обобщение коллективного творческого опыта. Но опыт этот не вел дальше применения простых приемов. Фундаментальные для ТРИЗ понятия о закономерностях развития технических систем, веполях, стандартах, физических противоречиях и т. д. не могли быть извлечены из опыта изобретателей — они лежали за пределами тактики перебора вариантов.

ТРИЗ следует считать наукой о развитии технических систем. Эта наука имеет свою область исследований, притом область весьма обширную, свой метод исследования и свои цели.

Алгоритмы оптимизации проектных решений/Под ред. А. И. Половинки- на.— М.: Энергия, 1976.

Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения — М.: Московский рабочий, 1969.

Альтшуллер Г. С. Основы изобретательства.— Воронеж, 1964.

Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. 2-е изд.— М.: Московский рабочий, 1973.

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

Бородастов Г. В. и др. Указатель физических явлений и эффектов для решения изобретательских задач: Учебно-методическое пособие.— М.: ЦНИИ- атоминформ, 1979.

Буш Г. Рождение изобретательских идей.— Рига: Лиесма, 1976.

Буш Г. Основы эвристики для изобретателей: Учебно-методическое пособие для народных университетов технического творчества. Ч. I и II. Рига: Общество «Знание» Латвийской ССР, 1977.

Дворян кин А. Н., ПоловинкинА. И., Соболев А. Н. Методы синтеза технических решений.— М.: Наука, 1977.

Джонс Дж. К. Инженерное и художественное проектирование.— М.: Мир, 1976.

Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений.— М.: Мир, 1969.

Изобретатель и рационализатор, 1959, № 10.

Повилейко Р. П. Десятичная матрица поиска.— Рига: Общество «Знание». Латвийской ССР, 1978.

Экономическая газета, 1965, 1 сент.