LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 2
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

эффективность, понимаемую как отношение оценок позитивных факторов
от реализации главной полезной функции к оценкам негативных факто-
ров, связанных с затратами на создание, эксплуатацию и утилизацию сис-
темы и с компенсацией ущерба окружающей среде;
3. Все системы (по сравнению с окружающими системами) и компоненты
систем развиваются неравномерно, что служит основной причиной мед-
ленного роста эффективности новых систем и вызывает появление техни-
ческих проблем;
4. В основе любой технической проблемы лежит некоторое конфликтное
противоречие между несовместимыми свойствами и требованиями, необ-
ходимыми для реализации главных полезных функций компонентов и
всей системы в целом;
5. Разрешение конфликтного противоречия (техническими средствами) и
есть создание изобретения;
6. Количество различных типов конфликтных противоречий ограничено, что
открывает возможность их четкого распознавания в реальных проблемах и
возможность применения Относительно небольшого множества адекват-
ных методов для разрешения технических проблем;
7. Адекватные методы разрешения противоречий могут быть получены при
изучении достаточно большого набора (репрезентативной выборки) реаль-
ных изобретений по патентным описаниям и технической литературе;
8. Методы разрешения противоречий могут применяться вместе с приемами
развития и стимуляции памяти, внимания, ассоциативного мышления, во-
ображения и любых других полезных качеств интеллекта и психики:
9. Методы разрешения противоречий могут применяться вместе с другими
методами управления развитием сложных систем — экономическими, сис-
темотехническими, культурно-образовательными и даже политическими.
Многолетний опыт преподавания ТРИЗ и консалтинга на основе ТРИ3 по-
зволяет мне рекомендовать этот учебник не только инженерам, но и менедже-
рам, и студентам, и вообще всем, кто заинтересован в создании высокоэф-
фективных идей для решения творческих проблем.
ТРИЗ-мышление конструктивно и эффективно в любой отрасли техники и нау-
ки. В сочетании, разумеется, с Вашими творческими способностями и профес-
сиональными знаниями.
На начало XXI века ТРИЗ является единственной конструктивной теорий
изобретения и, по сути, теорией инженерного творчества. Конечно, ТРИЗ —
не предел. ТРИЗ нуждается в дальнейшем развитии, структурировании и ак-
сиоматизации. На ее основе могут быть созданы специализированные или
комбинированные теории и методологии, например, интегрированная теория
CROST™ (Constructive Result & Resource-Oriented Strategy of Thinking &
Transforming), развиваемая автором настоящей книги. По образцам ТРИЗ
должно быть продолжено изучение патентных фондов и научно-технической
литературы. Но главные принципы ТРИЗ уже останутся неизменными (инва-
риантными), как это и свойственно любой настоящей теории, и могут быть
признаны классическими.
Хотя для изучения основ ТРИЗ требуются определенное время и практика.
это оправдает себя во всей Вашей последующей деятельности и в любой про-
фессии. Методы ТРИЗ позволяют с меньшими затратами и быстрее находить
решения самого высокого качества. ТРИЗ незаменима при решении экстре-
мально сложных проблем. За свою почти 40-летнюю ТРИЗ-практику, никогда
не прекращавшуюся после прочтения в 1963 году первой маленькой книжеч-
ки Г. Альтшуллера, я не знаю кого-либо, кто отказался от ТРИЗ после изуче-
ния ее методов и моделей. Вместе с тем здесь уместно привести высказывание
автора ТРИЗ о том, что
ТРИЗ служит мышлению, а не заменяет мышление.
Я глубоко признателен многим специалистам, кто поддержал мою работу над
этой книгой по основам классической ТРИЗ. Большую помощь мне оказали
беседы с проф. H.-J. Linde (Fachhochschule Coburg) и докторами R. Thiel,
D. Zobel, M. Herrlich. Встречи в 1995—1996 годах с профессорами W. Beitz и
G. Seliger (Technische Universitat Berlin) определили мое понимание творче-
ских компонентов в высшем образовании Германии. Идеи проф. G. Ropohl
(J. W. Goethe-Universitat, Frankfurt am Main) по проблемам развития техниче-
ских систем и роли инженеров в создании цивилизации, неотделимой от
Природы и гуманистической этики, и его дружеское письмо укрепили мои
намерения. Своевременная и энергичная поддержка проф. М. Mobile
(Universitat Bremen) позволила мне продолжить мою деятельность в Германии
и подготовить эту книгу.
И конечно, я желаю успехов всем тем, кто не боится поиска новых идей при соз-
дании и развитии технических систем, и помнит о том, что каждое наше реше-
ние изменяет всю цивилизацию.
Михаил А. Орлов.
Берлин, Германия. Сентябрь, 2004 г.
ВВЕДЕНИЕ
NATURA NIHIL E S T C A L L I D I U S

Э т о т учебник — для инженерного творчества. И прежде всего, для вершины
инженерного творчества — создания изобретения. Человечество восходило по
лестнице изобретений. А сегодня открытия и изобретения, как ступени гран-
диозного эскалатора, возносят цивилизацию все выше и все быстрее.
Если принять, что в наши дни наиболее продуктивный возраст человека в од-
ном поколении достигается к 40 годам, и измерять этим возрастом количество
поколений, живших на каком-то интервале времени, то мы можем оценить
темпы развития цивилизации.
На интервале последних 40 000 лет из 1000 поколений:
• более 800 поколений существовали без создания искусственных жилищ
(в лесах и пещерах);
• лишь 120 поколений знают и используют колесо;
• около 55 поколений знают и используют закон Архимеда:
• около 40 поколений используют водяные и ветряные мельницы;
• около 20 поколений знают и используют часовые механизмы;
• около 10 поколений знакомы с печатным словом;
• 5 поколений перемешаются на пароходе и по железной дороге;
• 4 поколения используют электрический свет;
• 3 поколения перемешаются на автомобиле, используют теле-
фон и электропылесос;
• 2 поколения перемешаются на самолете, используют радио и
электрохолодильник;
только современное поколение впервые вышло в Космос, ис-
пользует атомную энергию, пользуется настольным и носи-
мым компьютером, принимает и передаст аудио-, видео- и
специальную информацию по всему земному шару через ис-
кусственные спутники.
В XX веке создано 90 % всех знаний и всех материальных ценностей, накоплен-
ных за историю человечества!
1
Нет ничего более изобретательного, чем природа. Марк Туллий Цицерон (106—43 гг.
до н.э..) — древнеримский оратор, философ, государственный деятель.
Удивительным фактом является то, что за последние несколько десятков и
даже сотен тысяч лет (!) мозг человека не изменился как биологический
объект. Устройство мозга и, по-видимому, принципы его работы сохранились
такими же, какими были, скажем, 50 000 лет назад.
Можно предположить, что мозг, как и многие биологические объекты Приро-
ды, оказался созданным с огромной «функциональной избыточностью». При-
рода чрезмерно щедро использует этот принцип для продления жизни всего
живого, например, через распространение семени живого, через поддержание
численности биопопуляций. Однако биологическая избыточность мозга сама
по себе не создает качество мышления. Вероятно поэтому, в частности, коли-
чество действительно ценных изобретений составляет доли процента от обще-
го числа патентуемых предложений!
Качество мышления может изменяться в широком диапазоне и зависит от ка-
чества обучения, от его содержания. Современные технологии обучения ин-
дивидуумов и содержание обучения не свободны от принципиальных недос-
татков. По этой причине и, конечно, под влиянием социальной среды, обще-
ство все еще развивается больше по «биологическим» стохастическим
законам. Сегодня это недопустимо расточительно, так как увеличивает веро-
ятность воспроизводства духовной посредственности и уменьшает вероят-
ность появления гениев.
Мы видим также, что информационная емкость, масштаб и ответственность
решаемых проблем кардинально меняются! Способен ли мозг человека и да-
лее справляться со стремительно возрастающим объемом знаний? Способен
ли он распознавать возможные (в том числе скрытые и медленно развиваю-
щиеся) катастрофы и надежно предотвращать их или противостоять им? Спо-
собен ли человек уверенно строить свое будущее в направлении гармонии и
прогресса? Способно ли человечество изобрести (или переоткрыть?) сами
критерии гармонии и прогресса? Нужно ли говорить, что только выработав
идеалы прогресса и гармонии, человечество перейдет от современной фазы
Homo Sapiens Technologiсus к фазе Homo Sapiens Progressus (лат.: Человек Разум-
ный Эволюционирующий, Развивающийся).
Итак, как находит человек идею изобретения? Как люди находят творческие
решения в нетехнических проблемах? Причем, как писал Карл Поппер6, пра-
вильнее ставить эти вопросы по-другому:
Как возникают хорошие идеи?!
В XX веке нашелся человек, который посмел сказать всему цивилизованному
человечеству, что оно не умеет мыслить. Что человечество впустую растрачи-
вает свой интеллектуальный потенциал из-за плохой организации нашего
мышления! И что оно не учится мыслить! И даже не подозревает, что не умеет
эффективно мыслить!
Этот человек сказал по сути следующее: в наши дни, как и тысячи лет назад,
в основе мышления лежит метод проб и ошибок, метод случайного угадывания
6
Карл Поппер (1902—1994) — английский философ.
хоть какого-нибудь решения. И каждый учится (если учится, конечно) на сво-
их ошибках! По сравнению с успехами — ошибок чрезвычайно много. Этот
человек сказал: а не логичнее ли учиться на успехах!. Да еще так, чтобы обоб-
щить опыт самых лучших решений в виде конкретных правил, методик, гото-
вых моделей и даже в виде теории?!
Имя этого человека — Генрих Саулович Альтшуллер (1926—1998). В середине
XX века он предложил в России основы теории изобретения, названной им
ТРИЗ — Теория Решения Изобретательских Задач (англ.: Theory of Inventive
Problem Solving; нем.: Theorie des erfinderschen Problemlosens). ТРИЗ открыла
принципиально новые возможности для обучения изобретательскому творче-
ству и для практического применения.
Пусть изучение ТРИЗ откроет Вам путь к новым возможностям и успеху!




Для эффективного решения изобрета-
тельских задач высших уровней нужна
эвристическая программа, позволяю-
щая заменить перебор вариантов целе-
направленным продвижением в район
решения.
Генрих Альтшуллер.
Алгоритм изобретения.
Москва. 1973
Экспресс-обучение и самообучение используют следующий методический
прием: прежде, чем изучаются псе необходимые понятия и модели теории.
практическое действие теории показывается на небольших упрощенных при-
мерах таким образом, как будто основы теории уже известны студентам.
Примеры подбираются и демонстрируются так, чтобы показать движение
мысли от простого к сложному, от внешнего — к содержанию, от конкретно-
г о — к абстрактному, к модели и теории. Иными словами, при экспресс-обу-
чении сразу же как бы проводится эксперимент с объектами теории, и из это-
го эксперимента заинтересованные студенты сами выводят ключевые теорети-
ческие идеи.
Объектами классической ТРИЗ являются изобретения, технические системы
и их компоненты.
Суть начальных учебных экспериментов заключается в следующем:
1) выявление ключевой проблемы, которая была преодолена в конкретном
изобретении;
2) определение основного способа, которым была решена проблема в лом
изобретении.
Несколько позже применяются следующие методические приемы:
1) обобщение и классификация моделей ключевых проблем и основных спо-
собов решения проблем при создании изобретений;
2) выявление закономерностей возникновения проблем, прогнозирование и
управляемое систематическое разрешение проблем.
Процесс изобретения — э т о е с т ь движение мысли «от существующего — к воз-
никающему 7 ». Э т о е с т ь построение мысленного м о с т а между т е м , ч т о есть, и
т е м , ч т о должно быть.
Всякий «мост» строится на основе определенной теории. Понятно, что и «на-
дежность» моста также существенно зависит от теории. Например, на основе
классического брейнсторминга («мозгового штурма»): мало правил, практиче-
ски неограниченное пространство поиска, много энтузиазма и шума. На ос-
7
Я интерпретирую — но и применяю в прямом контексте! — известное выражение и название
одной из книг Лауреата Нобелевской премии, бельгийского биофизика Ильи Пригожинп
(1917-2003).
нове классической ТРИЗ: систематическое исследование задачи, управляемое
применение адекватных процедур для ее разрешения, направленный выход в
область существования сильных решений.
В основе учебных экспериментов для обучения ТРИЗ лежит методический
прием, который я назвал «реинвентинг».
Реинвентинг — демонстрация процесса создания изобретения таким образом,
как будто студентам уже известны принципы и приемы разрешения проблем,
преодоленных в этих изобретениях. Позднее, когда основы теории уже дейст-
вительно изучены, реинвентинг служит как прием закрепления навыка иссле-
дования и решения проблем. Наконец, быстрый реинвентинг становится важ-
нейшим навыком при работе с аналогами, предлагаемыми нашим программ-
ным обеспечением для решения проблем (см. раздел 21.2).
Этот методический прием стимулирует ассоциативное мышление студентов,
обеспечивает надежную эмоциональную акцептацию и последующее воспри-
ятие теории. Интуиция студентов сама связывает их уже имеющиеся знания и
опыт с ключевыми концептами теории.
ТРИЗ — это не математическая, количественная теория, а качественная тео-
рия. Формальные понятия, концепты теории, имеют характер категорий, обра-
зов, метафор. Многошаговые процедуры, применяемые для решения задач, на-
зываются алгоритмами. Это тоже метафора, хотя можно показать, что это впол-
не корректное определение для современной конструктивной математики.
Если кто-то из моих коллег на основе вышесказанного откажет ТРИЗ в стату-
се теории, то можно предложить определение ТРИЗ как теории концептуаль-
ной, феноменологической, психологической, наконец. В любом случае кон-
цепты теории отражают ее аксиоматические и структурные основы (даже если
они специально не описаны, скажем, в научной статье или монографии, как
это имеет место для ТРИЗ) только в более понятном, неформальном пред-
ставлении. В этом все дело. И еще: дело в содержании качественных моделей
(метафор). В отличие от всех других подходов, модели ТРИЗ конструктивны,
воспроизводимы пользователями и передаваемы в обучении.
Итак, мы будем избегать применения в этом учебнике формализованных кон-
струкций. Хотя для разработки нашего софтвера мы создаем такие конструк-
ции и опираемся на них. Наша цель — не построение формальных основ тео-
рии, а качественное моделирование мышления и практическое применение
моделей теории к реальным задачам.
Тем не менее, термины теории, конечно, остаются. Но к ним нужно отно-
ситься не более критично и подозрительно, чем, скажем, к словам задача, ис-
ходные данные, решение, результат — в огромном большинстве практических
ситуаций нам так же не требуется строго определять, какие аксиомы теории и
формальные связи стоят за этими словами. Для нас интуитивно вполне по-
нятна качественная, содержательная суть этих слов (а значит, — метафор, об-
разов) применительно к каким-то конкретным задачам.

А теперь о фундаментальных концептах теории.
Реинвентинг по определению должен показывать следующий процесс
(рис. 2.1).




Стрелка здесь представляет мыслительные операции — «поток мышления»,
«генерацию идей» — в соответствии с рекомендациями теории. Реинвентинг в
стиле брейнсторминга отражает, разумеется, брейнсторминг-процесс решения
задач. ТРИЗ-реинвентинг отражает ТРИЗ-процесс решения задач
Насколько надежными кажутся вам следующие рекомендации одной из вер-
сий «теории брейнсторминга», которые показаны, например, на рис. 2.2?




Не кажется ли вам, что эти рекомендации немногим отличаются от того, как
если бы вся теория в военных школах исчерпывалась следующим сверхлако-
ничным «методом» Цезаря8:




Считаете ли вы, что этот «метод» учит решать творческие проблемы?
Какие мысли приходят к вам, если вы прочитаете далее, чем заполняет «поток
мышления» ТРИЗ-реинвентинг (рис. 2.3)?
Не возникает ли (?) у вас ассоциативного связывания этих концептов в такую
цепочку:

На основе имеющихся или преобразованных ресурсов и с ис-
пользованием приемов-аналогов устранить противоречие, ме-
шающее достичь идеального результата.

И не выглядит ли эта цепочка более надежным мостом для перехода «от суще-
ствующего — к возникающему»?!
Я обычно показываю принцип реинвентинга на простом примере, что назы-
вается, «на кончике пера». Впрочем, действительно, на примерах развития ра-
бочего органа жидкостных ручек.
Несомненная важность этого примера объясняется моим выдающимся откры-
тием, которое я формулирую обычно в виде следующего афоризма: скорость
развития цивилизации определяется скоростью развития ручки!
Действительно, гусиное перо с чернильницей (рис. 2.4,а) было наиболее рас-
пространенным средством для сохранения и передачи знания в течение
2,5—3 тысяч лет (!) примерно до конца XVIII века, пока слуга господина Ян-
сена, тогдашего бургомистра города Аахена в Германии, не изготовил метал-
лический наконечник для гусиного пера своего хозяина. Впоследствии нако-
нечники, которые и стали называться перьями, прошли длинную конструкци-
онную эволюцию. Но суть способа письма пером оставалась неизменной:
нужно было обмакивать наконечник в чернила и потом писать пером на бу-
маге, пока чернила на наконечнике не кончатся или не засохнут.
И только 100 лет назад (!) в начале XX века началось быстрое развитие уст-
ройств, которые привели к формированию перьевой авторучки (рис. 2.4,b).
Еще почти через 50 лет началось быстрое распространение шариковой ручки
(рис. 2.4,с), а затем через 25 лет — примерно вдвое быстрее, а это и означает
ускорение! — началось массовое распространение капиллярных ручек
(рис. 2.4,d).
Теперь продемонстрируем ТРИЗ-реинвентинг на примере эволюции жидкост-
ной ручки.
Пример 1. За 3000 лет от гусиного пера — к авторучке (переход 1). Гусиное
перо, даже снабженное металлическим наконечником, обладало главным не-
достатком, состоящим в том, что чернила неравномерно переходили на бума-
гу, высыхали прямо на наконечнике или, напротив, срывались в виде кляксы.
Чернила быстро кончались на кончике пера, и приходилось отвлекаться, ак-
куратно обмакивать перо в чернильницу и осторожно подносить к бумаге,
чтобы не сорвалась ни одна капля.
Главная полезная функция пера как рабочего органа всей ручки — оставлять
чернильный след на бумаге. Назовем перо инструментом (подходит также —
эктор или индуктор, то есть тот, кто инициирует действие). Тогда след — это
изделие пера (подходит также — реэктор или рецептор, то есть тот, кто вос-
принимает действие или является продуктом индуктора). Идеальный след —
ровный, нужной ширины. А что мы имеем в пере: если чернил мало, то след
быстро становится тонким, и надо часто обмакивать перо; если чернил на
пере много, то след может стать слишком жирным или может образоваться
клякса. Явное противоречие между «мало» и «много».
Сформулируем функциональную идеальную модель: на острие пера чернил
должно быть сколь угодно много, чтобы можно было создать след любой дли-
ны, и — на острие пера чернил не должно быть совсем (нуль!), чтобы они не
высыхали и не падали в виде клякс!
Требования, предъявленные в такой формулировке, — совершенно несовмес-
тимы!
Но так ли это на самом деле?
Чернил должно быть сколько угодно много только во время создания следа!
Поскольку в это время перо выполняет свою главную операцию, то и назовем
это время оперативным. Во все предыдущие моменты времени нам не нужно
иметь чернила на кончике пера! Не кажется ли вам, что противоречие как бы
само собой куда-то исчезло?! Мы как бы разрешили противоречие во времени.
Теперь логично сформулировать самую сильную версию функциональной
идеальной модели: чернила сами поступают на кончик пера только тогда, ко-
гда перо должно создавать след.
Но на острие пера нет места для размещения большого количества чернил и
какого-то механизма для регулирования подачи чернил, иными словами, нет
достаточного пространственного ресурса.
Тогда, может быть, есть свободное пространство рядом с кончиком пера? Да,
есть. Например, в пустой полости самого гусиного пера, или в специальной
колбе, которую можно прикрепить к ручке. И остается только эту колбу на-
полнить чернилами и соединить с кончиком пера какой-то трубочкой с «ма-
леньким краником»!
Можно также сказать, что мы разрешили противоречие в пространстве: на ост-
рие может не быть чернил, а рядом может быть много чернил! Идею решения
можно представить и как разрешение противоречия в структуре: во всей ручке
как в целостной технической системе есть много чернил, а в маленькой части
ручки нет чернил (вне оперативного времени)!
Но как быть с требованием, чтобы чернила сами поступали на кончик пера
только тогда, когда нужно создать след?
Ну, что же, сформулируем уточненную версию функциональной идеальной
модели: перо само регулирует количество поступающих на острие чернил! Так
сказать, нам нужно «перо-краник»!!!
А ведь так и произошло на практике: острие пера сделали состоящим из двух
частей благодаря тонкому разрезу (каналу) вдоль пера до того места, где перо
соединяется с одной или многими тонкими «трубочками», связанными с кол-
бой для хранения чернил (рис. 2.5).




Когда перо не находится в работе, канал закрыт для прохода по нему чернил,
так как обе половинки острия плотно соприкасаются друг с другом. Когда
перо прижимается к бумаге, половинки острия расходятся, и чернила вытека-
ют в образовавшийся канал. Вот и все, если коротко. Мы получили идеальное
решение, идеальный конечный результат в виде «острия-краника», а энергия
для его работы поступает от руки, нажимающей на ручку. Когда мы начинаем
писать, на острие передается давление от руки — «краник» открывается, а ко-
гда перестаем писать, то давление прекращается и «краник» закрывается!
Здесь мы видим также разрешение противоречия в веществе: для обеспечения
пребывания разреза острия в двух состояниях (закрытом и открытом) исполь-
зованы ресурсы конструкции и внутренней энергии материала пера (пружиня-
щие свойства) и энергия от внешнего источника (ресурс руки).
При первом прочтении это объяснение кажется ужасно длинным и неодно-
значным. Вы правы и в том, и в другом. В первом — потому, что введено сра-
зу много новых понятий. Во втором — потому, что для авторучек существует
много технических решений и каждое решение может быть представлено раз-
ными версиями реинвентинга, отличающимися по глубине анализа. Но прой-
дет немного времени, и Вы будете легко, автоматически строить подобные
рассуждения не только для учебных, но и для реальных задач.
Пример 2. За 50 лет от авторучки — к шариковой ручке (переход 2). Нетрудно
видеть, что при малейшей неточности изготовления или при старении пера
чернила могут самопроизвольно вытекать и образовывать кляксы. Также чер-
нила легко вытекают при изменении давления воздуха, а именно, при его
уменьшении. Полностью вытеснить воздух из колбы при наборе чернил не
удается, и поэтому остаток воздуха в колбе находится под определенным дав-
лением. Если внешнее давление становится меньше давления остатка воздуха,
воздух в колбе расширяется и выдавливает чернила из ручки. Это часто про-
исходило в самолетах. Понятны последствия протекания ручки для одежды
или документов пассажиров.

Вспомним последнюю функциональную идеальную модель, сформулирован-
ную ранее для авторучки: чернила сами поступают на кончик пера только то-

<< Пред. стр.

страница 2
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign