Технология творческого мышления - Марк Меерович

Еще примеры? Пожалуйста. До 1950-х гг. нефтяные скважины бурили только вертикально. Значит, для каждой скважины нужно было ставить свою отдельную вышку. Хорошо бы с одной вышки бурить несколько скважин. Но тогда надо бурить под углом, а конструкция бура — длинный жесткий цилиндр — этого не позволяла. «Сделаем бур, как трамвай — из двух вагонов!» — догадался изобретатель (а.с. 152842, март 1963 г.). Бур разделили на две части и, чтобы реактивная головка могла бурить наклонные участки скважины, соединили ее с конусом шарнирно. А в сентябре 1967 г. появилось а.с. 247159: «Способ направленного бурения скважин с применением искусственных отклонителей», отличающийся тем, что с целью регулирования угла набора кривизны ствола используют полиметаллический отклонитель и изменяют его температуру.

Первое изобретение — более-менее понятно: чем короче вагоны трамвая, тем круче угол, на который он может повернуть. А вот полиметаллический отклонитель...

Поставьте на стол два гвоздя равной длины: один — из цинка, другой — из вольфрама. И нагрейте их. Гвозди удлинятся, но по-разному: приращение длины цинкового гвоздя будет почти в семь раз больше приращения длины вольфрамового из-за разности коэффициентов линейного расширения. Если на их остриях раньше пластина могла лежать горизонтально, то теперь она будет лежать наклонно. Угол наклона зависит от свойств металлов (коэффициента линейного расширения) и температуры. Примерно так работает полиметаллический отклонитель.

Шарнир с газовой реактивной головкой или полиметаллический отклонитель? Второе решение явно изящнее. Переход к динамической системе в первом случае произошел на макроуровне (шарнир), во втором — на микро: сжимается и растягивается кристаллическая решетка вещества.

Открытие А.С. Поповым возможности передавать электромагнитные волны на расстояние создали радиотехнику, радиолокацию, телевидение, радиоастрономию и т.д., т.е. принципиально новые направления науки и техники. Для их внедрения нужно было решить целый ряд задач, в том числе найти способы возбуждения, управления и передачи электромагнитных колебаний. Плюс обратный процесс — прием сигналов, усиление, преобразование. Каждая из этих задач состоит из множества еще более мелких, детализирующих.

Необходимость возбуждения колебаний привела к созданию генераторов радиочастот. Возникла проблема стабилизации частоты — поддержания ее постоянной при изменении различных параметров (напряжения, температуры и т.п.). Совершенствуются катушки индуктивности и конденсаторы, вводится ручная, затем автоматическая подстройка, изобретаются хитроумные схемы включения. И все ради одного: устройство должно наилучшим образом выполнять свои функции. Стремиться к идеалу. Сработал этот принцип и в данном случае: вместо тяжелых катушек индуктивности и громоздких конденсаторов использовали кварцевый резонатор. Вместо электромагнитных полей — пьезоэлектрический эффект.

Вращая ручку радиоприемника в поисках нужной станции, мы меняем площадь взаимодействующих пластин конденсатора переменной емкости. При этом меняется частота, или длина волны. Способ грубый, ненадежный: между пластинами попадает пыль, проскакивают заряды, слышен треск. Куда более изящно менять емкость полупроводникового диода — варикапа — за счет изменения напряжения на его электродах. Вместо больших пластин и ручки с приводом — поверхность контакта двух полупроводниковых материалов и регулятор напряжения, что легко встраивается в микросхему. Так вместо «железок» и жестких, чаще всего механических связей между ними в технику приходят физические эффекты на уровне молекул, атомов, ионов, электронов... Происходит переход с макроуровня на микроуровень. И это — еще одна выявленная закономерность развития ТС, которая вошла в последние модификации АРИЗ-85 в виде шага 3.4: формулировка ФП на микроуровне (в АРПС — это шаг 6).

В этой главе мы сделаем самое большое, основополагающее обобщение.

Коротко вспомним, что уже было. Поиски методов мышления, с помощью которых можно было бы генерировать новые идеи, привели Г.С. Альтшуллера в патентный фонд — в библиотеку, где собрано описание продукта изобретательских идей. Анализ патентного фонда показал, что развитие каждой конкретной технической системы происходит не потому, что появился гениальный изобретатель, который захотел ее усовершенствовать, а потому, что его идея соответствует вполне объективным законам, которым подчиняется развитие всех технических (а в дальнейшем выяснилось — и всех искусственных) систем.

Так был сформулирован важнейший для всей методологии творчества постулат ТРИЗ: технические системы развиваются по объективно существующим законам; эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного развития технических систем.

Было также определено и общее направление развития технических систем: в сторону повышения уровня их идеальности.

Понятно, что просто сделать такое заявление — явно недостаточно. Его нужно было подтвердить формулировками этих самых «объективно существующих» законов.

Литература по ТРИЗ классифицирует законы развития технических систем по трем группам [Альтшуллер Г.С., 1979]:

1. Статика — группа законов, определяющих критерии жизнеспособности новых технических систем. В соответствии с ними сформулированы необходимые условия принципиальной жизнеспособности автономных систем (как технических, так и биологических):

а) наличие и хотя бы минимальная работоспособность ее основных частей;

б) сквозной проход энергии через систему к ее рабочему органу;

в) согласование собственных частот колебаний (или периодичности действия) всех частей системы;

2. Кинематика — группа законов, характеризующих развитие систем (независимо от конкретных технических и физических механизмов этого развития):

а) в направлении увеличения степени идеальности;

б) в направлении увеличения степени динамичности;

в) неравномерно — через возникновение и преодоление технических противоречий;

г) до определенного предела, за которым система включается в надсистему в качестве одной из ее частей; при этом развитие на уровне системы резко замедляется или совсем прекращается, заменяясь развитием на уровне надсистемы.

3. Динамика — группа законов, отражающих тенденции развития современных систем:

а) развитие технических систем идет в направлении увеличения степени управляемости (иногда говорят — в направлении увеличения вепольности (о веполях см. гл. 13)):

невепольные и неполные вепольные системы превращаются в полные веполи;

простые веполи переходят в сложные;

увеличивается количество управляемых связей;

мобилизуются вещественно-полевые ресурсы (ВПР) за счет более полного использования имеющихся и применения «даровых» веществ и полей;

в веполи входят вещества и поля, которые позволяют без существенного усложнения реализовать новые физические эффекты, расширить функциональные возможности системы и тем самым повысить степень ее идеальности;

б) развитие современных технических систем идет в направлении увеличения степени дробления (дисперсности) рабочих органов. В особенности типичен переход от рабочих органов на макроуровне к рабочим органам на микроуровне.

Опыт решения технических задач и работа авторов в качестве преподавателей с высококвалифицированной аудиторией технических специалистов (и в частности, замечания слушателей) показали, что в классификации смешаны законы и способы их реализации: не могут быть законы «вообще» (кинематика) и законы на «сейчас» (динамика).

Нужна была альтернативная «конституция». Она была разработана М.И. Мееровичем в 1990–1991 гг. на основе законов, предложенных Г.С. Альтшуллером, и тоже состоит из трех частей.

В первую часть — «Общие законы» — вошли те принципы, которые составляют, если можно так выразиться, идеологию ТРИЗ, ее сущность. Во вторую — законы синтеза системы, и в третью — законы развития технических систем.

Получилась следующая схема:

1. Общие законы

1.1. Развитие любой технической системы идет в направлении повышения уровня ее идеальности.

Следствие 1.

Техническая система идеальна, если ее нет, а функция системы выполняется.

Следствие 2.

Повышение уровня идеальности системы происходит за счет усложнения надсистем.

1.2. Развитие частей системы идет неравномерно — через возникновение и преодоление технических противоречий.

1.3. Исчерпав возможности своего развития, техническая система или вырождается, или консервируется на определенном уровне, или ее рабочий орган входит как подсистема в новую систему.

2. Законы синтеза системы

2.1. Автономная система должна состоять из четырех минимально работоспособных частей: рабочего органа, двигателя (источника энергии), трансмиссии и органа управления.