LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 21
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

этом последняя оказывает на ТС сугубо негативное, разрушительное физиче-
ское воздействие, т. е. со знаком (—).
Творческие системы, включающие обширный круг изобретателей, конструк-
торов, изготовителей, продавцов (!) и т. д., в соответствии с «Законом роста
идеальности» (см. след. раздел) обеспечивают непрерывное усовершенствова-
ние ТС. При этом для действующих образцов ТС одинаково гибельно замещение
их как продукцией конкурентов, т а к и новыми образцами одного изготовителя.

Эволюция искусственных систем содержит исключительно драматиче-
ское противоречие. С точки зрения получения максимальной инте-
гральной эффективности от действующего образца ТС следовало бы
стремиться к его максимальной долговечности. Однако, намного
раньше изготовитель вынужден создавать новые образцы как по ре-
зультатам эксплуатации, так и с учетом возможного появления конку-
рирующей продукции. Изготовителю и его «сфере влияния» нужна не-
заурядная изобретательность для управления развитием производи-
мого вида ТС, то есть, для рациональной модернизации, смены типов
и поколений.
Здесь следует ответить отрицательно на вопрос о том, можно ли, последова-
тельно применяя изобретательские технологии к каждому очередному реше-
нию, изобрести либо некий самый лучший продукт, либо ряд будущих безус-
ловных лидеров на рынке, например, на десятилетия вперед? Дело в том, что
только испытание практикой по циклу, приведенному на рис. 14.2. дает ре-
альные критерии для управления развитием систем.




Реальные оценки необходимы для построения и корректировки эффективных
сценариев развития. И чем раньше, тем лучше. А для этого приходится риско-
вать и выпускать новые образцы. И осуществлять параллельно непрерывный
поиск новых идей. При этом можно и нужно применять методику изобрета-
тельского творчества для непрерывного прогнозирования на достаточно боль-
шие интервалы времени вперед. Ключевые аспекты и альтернативы развития
систем показаны на рис. 14.3.
Одним из практических результатов системного анализа должно быть реше-
ние о выборе стратегического направления предстоящих изменений в сущест-
вующей системе или в создании новой системы. В классической ТРИЗ для
этого были сформулированы концепции «Минимальной задачи» и «Максималь-
ной задачи». Важнейшей является первая концепция, задающая стратегию
достижения наилучшего результата с «нулевыми» затратами. Эта постановка
расходится с известными принципами математической оптимизации, которая
в самом экстремальном случае предусматривает готовность к минимальным
затратам при достижении максимального эффекта (минимаксные модели).
Полому концепция «Минимальной задачи» имеет психологическое значение,
гак как создает полезную установку на получение «идеального результата» и
тем самым обеспечивает мобилизацию творческих ресурсов для достижения
наилучших реальных результатов.

Следует также отметить, что задачи могут быть как сложными, так и просты-
ми при любой стратегии (рис. 14.4).




В соответствии с этой таблицей все задачи можно разбить на 3 категории:
«Исправительные задачи» — на устранение негативной функции, разумеется,
без снижения качества реализации главной позитивной функции;
«Альтернативные задачи» — на поиск другою способа (принципа) выполнения
позитивной функции с попутным устранением имеющейся негативной функ-
ции или для более высокого уровня реализации полезной функции;
«Отказные задачи» — на поиск способа отказаться от выполнения полезного
действия.
А теперь я приведу завершение истории, о которой начал рассказывать в раз-
лете 7.1. На следующий день мой стенд посетили два инженера, направлен-
ные моим вчерашним собеседником и оппонентом, шефом отделения R&D
машиностроительного предприятия. Через 30 минут демонстрации «Invention
Machine» их восторг подавляло лишь собственное упоминание о том, что на
их фирме не удастся убедить руководство приобрести этот софтвер! Конечно,
я уже имел определенный опыт оценки размера фирм по размерам их стендов
на выставках, но здесь я ошибся. Да, стенд этой фирмы впечатлял, но то, что
я случайно узнал в беседе с инженерами, поразило еще больше. Оказалось,
что только на перспективных разработках в отделении R&D занято почти
100 специалистов! Я еще раз передал свою визитку с посетившими меня ин-
женерами. Вскоре поступило приглашение, и при второй встрече состоялся
примерно следующий диалог:
— Почему Вы не можете продавать успешнее других?
— На рынке много производителей аналогичной продукции.
— У вашей продукции есть преимущества?
— Да, но не большие. Отрасль консервативна, с историей и традициями,
трудно что-то необычное предложить.
— Но можете ли Вы предложить свои изделия по более низкой цене?
— Нет. Очень высокая себестоимость. Много металла. Высокая трудоемкость.
— Но что, в таком случае, делают 100 ваших R&D-специалистов?
?!

— Ваши инженеры не виноваты в том, что я смог оценить численность ваших
R&D-специалистов. Но их цели мне не понятны. Если имеются спрос и ры-
нок, тем более традиционный и консервативный, то есть только два пути ус-
пешно продавать: предложить более высокое качество и новые функции или
при том же качестве снизить цену.
— Очень трудно перестроить производство.
— Да, если это не спланировано заранее.
— Все внимательно наблюдают за изменениями у других.
— Снижение себестоимости может быть незаметным для других. Тогда даже
при неизменной позиции на рынке Вы можете несколько лет получать при-
быль, не видимую для других.
— Все же качество ценится больше.
— Хорошо. Обучайте своих людей. За тот же срок подготовьте такие измене-
ния, которые Вы выведете на рынок первыми. Тот, кто попробует потом Вас
догонять, все еще будет в том положении, в котором он и Вы находитесь
сейчас.
Через месяц пришел заполненный бланк заказа на софтвер «Invention
Machine».
И все же начальная позиция слишком многих руководителей в промышлен-
ности остается сходной с той, которую Вы могли видеть у моего собеседника.
И все же это еще не все. По ежегодной традиции я провел два дня в Ганнове-
ре на выставке lndustriemesse ' 2001. И снова записал потрясающий текст, отра-
жающий, несомненно, непревзойденный талант самовыражения, сравнимый
разве только с американским! В огромном холле железнодорожного портала,
служащего наподобие парадного вестибюля выставки, на огромном плакате
можно было прочитать следующее:




Я полагаю, что Вы не только по достоинству оценили смелый юмор создате-
лей этого плаката, но и, по-видимому, вспомнили о пионерских технических
достижениях этого региона. Предприятие, о котором я рассказал, тоже из
земли Баден-Вюртемберг (главный город — Штуттгарт), так что может быть
нужно относиться к рассказанной истории с большим юмором и маркетинго-
вым оптимизмом.




Искусственные (технические) системы, подсистемы, узлы, детали, элементы,
материалы создаются для выполнения полезных (позитивных) функций (PF —
positive function). Одна из них может быть названа главной (MPF — main positive
function), определяющей назначение всей системы (подсистемы, узла, детали,
элемента, материала). Другие PF являются дополнительными и вспомогатель-
ными. В системе имеются нежелательные (негативные) функции (NF —
negative function) и, соответственно, главная негативная функция (MNF — main
negative function), являющаяся основным препятствием на пути развития сис-
темы. Негативные функции NF ухудшают степень выполнения системой сво-
их позитивных функций PF или создают другие нежелательные эффекты, на-
пример, для окружающих систем.
Один из главных показателей в развитии технических систем — изменение их
размеров. Это развитие может идти в обоих направлениях: как в сторону уве-
личения, так и в сторону уменьшения. Например, для многих транспортных и
обрабатывающих машин характерно увеличение размеров (шагающий экска-
ватор, танкер-сухогруз или перевозчик нефти, пассажирский или грузовой са-
молет). Контрольно-измерительные приборы, средства связи, компьютеры,
напротив, имеют тенденцию к миниатюризации. Это явление было замечено
и проанализировано в ТРИЗ, и привело к весьма конструктивной концепции
«идеальной машины».
Концепция «Идеальной Машины» (IM — ideal machine) является в ТРИЗ та-
кой же полезной метафорой, как и понятия «функциональная идеальная
модель» и «идеальный конечный результат», и как бы конкретизирует по-
следнее. Эта метафора имеет, однако, весьма фундаментальное обоснова-
ние, впервые четко сформулированное и конструктивно примененное
именно в ТРИЗ.
В наиболее обостренном и метафорическом виде определение звучит так:




Или:




Имеется в виду следующее: машина должна иметь нулевой вес, нулевые разме-
ры, нулевую стоимость, нулевое потребление энергии, нулевые вредные отходы
и т. п.
Конечно, под идеальным конечным результатом в ТРИЗ понимается не ка-
кой-то произвольный волшебный результат, а вполне четкое и жесткое требо-
вание получить требуемую модель эффективного функционирования без не-
оправданного использования дополнительных, дорогих или трудно получае-
мых ресурсов.
Здесь следует отметить, что само понятие эффективности является далеко не
тривиальным. Более того, эффективность — это сложная эволюционирую-
щая система понятий. Но независимо от способа оценки эффективности
рост «идеальности» ТС осуществляется по следующим стратегическим на-
правлениям:
1. Увеличение количества функций, выполняемых системой.
2. Увеличение качества выполняемых функций, представляемое часто в фор-
ме роста главного «параметра», например, скорости, мощности, произво-
дительности и т. п.
3. Снижение всех видов затрат на создание, применение и ликвидацию сис-
темы по окончании срока службы, то есть на интервале жизненного цик-
ла ТС.
4. Снижение негативного воздействия на окружающие системы и среду.
Теперь рассмотрим принятое в системотехнике и в ТРИЗ формальное выра-
жение для оценки эффективности:



К позитивным эффектам (факторам) относятся любые оценки целевого на-
значения системы на интервале их жизненного цикла.
К негативным эффектам (факторам) относятся все издержки на получение
позитивных эффектов, а также вред, причиняемый окружающей среде или
другим системам.
Если цель достигается с большими затратами, решение малоэффективно.
Решение, достигающее цели с допустимыми затратами, признается эффектив-
ным, или по крайней мере, удовлетворительным.
Если решение при достижении цели дает дополнительные, не предусмотрен-
ные заранее, преимущества, оно считается высокоэффективным. Дополни-
тельное преимущество называется в ТРИЗ «сверхэффектом».
Именно такие решения и называются изобретательскими. И именно такие ре-
шения будут интересовать нас в первую очередь.
В большинстве случаев эффективность стремятся оценивать на основе специ-
ально составляемых формальных математических функционалов. Так как иде-
ал для этого выражения достигается, если Е стремится к бесконечности, что
математически возможно в случаях, когда либо числитель стремится к «беско-
нечности», либо знаменатель стремится к нулю — а это в реальности может
быть принято только условно! Поэтому мы будем применять приведенное
здесь выражение лишь как качественную модель, напоминающую нам о том,
что нужно стремиться делать знаменатель как можно меньше, а числитель —
как можно больше! И именно качественная интерпретация имеется в виду,
когда мы говорим о стремлении систем к идеальности.
Разные линии развития системы данного типа в конечном счете сходятся в
одну точку — подобно тому, как сходятся меридианы к полюсу! Полюсом для
всех линий развития является «идеальная машина»! К «своим» полюсам схо-
дятся обтекаемые формы современных скоростных автомобилей. Не отличимы
с первою взгляда российский «ТУ-144» и европейский «Конкорд», российский
многоразовый космический корабль «Буран» и американский «Шаттл». Чита-
телю будет полезно продолжить вспоминать подобные примеры.
Обычно, когда задача решается методом «проб и ошибок», поиски идут либо в
направлении вектора психологической инерции либо, в лучшем случае, во все
стороны. Между тем, приступая к решению задачи, изобретатель может резко
сузить сектор поисков. Искомое решение должно приближать его к IM. Это и
будет перспективное направление поиска.
Разумеется, в каждом конкретном случае нужно суметь определить IM. Так.
грузовой автомобиль, перевозящий 3 тонны груза, весит примерно 1,5 т. При-
мерно 30% мощности двигателя в этом случае тратится, чтобы перемешать
саму конструкцию этого грузовика. Грузовик, рассчитанный на 15 т, весит
примерно 5 т. Доля полезной нагрузки на единицу мощности двигателя явно
стала выше, а это и приближает машину к «идеальной». Карьерный 140-тон-
ный самосвал разгружается за 15 секунд! Это намного меньше времени, необ-
ходимого для разгрузки 28 пятитонных машин.
Идеальный вертолет или самолет — это как бы одна летающая кабина. Хотя
самолетные двигатели и без того поражают своими относительно малыми раз-
мерами и большой мощностью, позволяющей достигать высоких скоростей
полета и большой грузоподъемности самолетов.




Технические системы проходят функциональное развитие и характеризуются
большим числом функций. Каждая функция характеризуется показателями,
например, скорость, вес, производительность. Два первых показателя являют-
ся простыми, а вот производительность является комплексным показателем и
может потребовать достаточно сложного определения. Три показателя для ТС
являются особыми и основными: эффективность, безопасность и надежность
(для военных систем добавляется еще один — живучесть). Эффективность,
например, может быть отношением такого параметра как «расход топлива на
дистанции в 100 км» к параметру «заданная скорость движения на этой дис-
танции», т. е. мы получим оценку экономичности автомобиля на единицу за-
данной скорости.

Один из показателей (параметров) может быть принят в качестве главного
(МР — main parameter) — и это не обязательно будет эффективность, напри-
мер, если речь идет о гоночной машине для установления абсолютного рекор-
да скорости. Наблюдение за эволюцией систем можно вести по изменению их
показателей, т. е. по параметрическому развитию, иногда заменяемому наблю-
дением только за одним МР. Так, для компьютера — это его скорость вычис-
лений тестовых задач (или рабочая частота при прочих равных условиях —
разрядности представления данных, объемах запоминающих устройств, опе-
рационной системы и т. п.). Для истребителя — максимальная развиваемая
скорость.

Уровень развития ТС часто характеризуют значением МР, график роста кото-
рого имеет вид S-кривой (рис. 14.5). Пологий участок 1 означает достижение
данным видом ТС пределов своего развития. Кривые 3 характеризуют разви-
тие типов ТС.
Кривые 3 огибают и сглаживают субкривые 2, характеризующие развитие по-
колений (видов) ТС. С точками (участками) 5 и 4 связывают появление изо-
бретений, создающих (5) или кардинально улучшающих (4) область техники.
То есть на S-кривых на рис. 14.5 можно увидеть «расположение» изобретений
соответствующих уровней.
Следует отметить, что экономическая эффективность может быть очень вели-
ка для изобретений любого уровня. Например, даже небольшие усовершенст-
вования уровня 1 могут быть очень выгодны при массовом производстве. Од-
нако, исключительные преимущества получает владелец изобретений уровней
4 и 5, если сможет реализовать стратегию «новый продукт — первый на рынке».
В качестве примера на рис. 14.6 приведено семейство огибающих S-кривых
для роста скоростей транспортных систем.
Машины рождаются слабыми и крепнут постепенно, вбирая в себя многие
изобретения. На рис. 14.7 показана двухсотлетняя история функционального
развития гребного винта (Г. Альтшуллер). Изобретательская мысль шла тремя
разными путями — в качестве прототипов были взяты крылья ветряной мель-
ницы, водоподъемный винт Архимеда и водяное мельничное колесо. Каждый
из прототипов развивался усилиями многих изобретателей в разных странах.
Однако, три цепи изобретений постепенно сближались и привели наконец к
созданию современных гребных винтов.
За любой совершенной технической системой стоят десятки и тысячи после-
довательно создаваемых изобретений. Даже по такой «системе» как карандаш
выдано более 20 000 патентов и авторских свидетельств!!
Каждое изобретение подталкивает развитие системы. В промежутках между
толчками система остается неизменной. Нетрудно заметить, что раньше про-
межутки были длительными, машины совершенствовались медленно (см.
рис. 14.7). Путь от идеи и первых экспериментальных образцов до практиче-
ски применяемого изделия занимал десятки лет.
Еще пример: идея электрической лампы накаливания возникла еще в начале
XIX века. Первый опыт освещения раскаленным проводником был поставлен
в 1840 году. А первая лампа, пригодная для массового использования, появи-
лась лишь 39 лет спустя!
Пример из середины XX века: идея оптического квантового генератора была
высказана в 1952 году67, через 2 года уже проводились испытания первого та-
кого прибора, а еще через 6 лет был налажен промышленный выпуск разно-
образных лазеров. Причем процесс развития конструкций и применений лазе-
ров продолжается. Размеры лазеров занимают диапазон от долей миллиметра
до нескольких метров, а излучаемая мощность экспериментальных лазеров
может перекрыть в очень коротком импульсе, например, суммарную мощ-
ность всех электростанций США! Лазер записывает и считывает информацию
в факсимильном аппарате и на компактных дисках, лечит человека и зонди-
рует атмосферу, измеряет расстояние до Луны и режет металл, «рисует» на
кристалле размером в 1—2 см2 будущий микропроцессор с несколькими мил-
лионами (!) элементарных переключающихся ячеек и создает грандиозное цве-
томузыкальное шоу, видимое на много километров, передает в световолокно
тысячи наших телефонных разговоров и телевизионные программы, создает
«в воздухе» трехмерные «живые» голографические изображения... Вот за что
присуждаются Нобелевские премии!

Впрочем, лазер — это и «лучи смерти» не только в фантастике по Герберту
Уэллсу (68) или по Алексею Толстому69: реальный лазер может поражать спутни-
ки как из космоса, так и с земли, прожигать и взрывать ракеты и самолеты,
может убивать людей. Но это уже зависит от людей, а не от технической сис-
темы. Так же как и атомную энергию можно использовать как оружие, а мож-
но как источник электроэнергии для человечества. Тому много примеров. Бо-
лее того, в истории человечества одной из главных движущих сил развития
технических систем было и все еще остается их военное применение.
И все же, что происходит с системами, когда они достигают своего наивыс-
шего развития (см. этап 1 на S-кривой на рис. 14.5)? Неизбежность замены
системы становится очевидной, но предел развития данной системы воспри-
нимается как предел развития вообще. Кажущаяся невозможность отказаться
от привычной системы пугает и гипнотизирует. Смена системы может вызы-
вать мощное сопротивление производителей, которые часто продолжают вы-
пускать системы, например, экологически вредные (сверхкрупные авиалайне-
ры, сверхкрупные танкеры) либо вошедшие в противоречие с возможностями
других систем (автомобиль или железная дорога). Так, бывший вице-прези-
дент «Дженерал Моторс» Джон де Лориан однажды сказал, что если бы не-
большая часть тех средств, которые тратятся на совершенствование двигате-
лей внутреннего сгорания, была направлена на развитие аккумуляторов, то
мы давно имели бы экономичный электромобиль. Причем возможно, что
здесь наибольшее сопротивление исходит не от производителей автомобилей
и двигателей внутреннего сгорания, а от поставщиков нефтепродуктов. С тех
пор прошло 25 лет! Нужно ли это комментировать?
Переход к новой системе далеко не всегда означает полное прекращение при-
менения системы предыдущего поколения. Так, например, сосуществуют па-
русные суда и современные дизельэлектроходы, реактивные и винтомоторные
самолеты, кино и телевидение, морозильные фабрики и домашние холодиль-
ники, велосипеды и автомобили, рестораны и домашние кухни, стационарные
и переносные радио- и телеприемники и так далее.
В 1930-е годы быстро росло число кинотеатров. Теоретический предел должен
был достигаться задолго до того, как на каждого человека придется по одному
кинотеатру. И что-то похожее все же произошло: появились телевизоры — ки-
нозал на одного человека!. Казалось, что телевидение стало следующей ступе-
нью после кино, вобрав его в себя в качестве подсистемы. Во многом так оно
и произошло, особенно с развитием компьютерного оснащения телевизион-
ных систем. Однако, сегодня мы наблюдаем параллельное существование и
кино, и телевидения. Причем, тот же компьютер в кино создал аудио- и ви-
деоэффекты, недостижимые пока для восприятия в пространстве квартиры,
для этого нужны большие объемы.
И все же телевидение можно рассматривать как «надсистему», то есть систему
вышестоящего уровня для кино. Телевидение — это еще и оперативный выпуск
новостей, это конференц-зал, это, наконец, показ событий в реальном времени.
Так же на смену автомобилю, возможно, придет не столько электромобиль, а
принципиально иная транспортная надсистема, в которой автомобиль (или
эквивалентное ему транспортное средство) станет лишь подсистемой. Этот
прогноз принадлежит Генриху Альтшуллеру. Любопытно, что в Беларуси, в
городе Гомеле одновременно с этим предположением в 1982 году еще один
изобретатель высказал такую же гипотезу, ставшую для него в дальнейшем це-
лью жизни — это был молодой инженер Анатолий Юницкий (см. следующий
раздел 15.3 Интеграция альтернативных систем).

Раздел Стратегия и т а к т и к а изобретения кратко представляет основные
ТРИЗ-принципы и модели для учета объективных закономерностей развития
систем. Сами по себе эти модели нейтральны к понятиям прогресса или рег-
ресса. Их позитивное или негативное проявление зависит только от мораль-
ных ценностей, исповедуемых для себя теми, кто применяет эти законы.
Но позволим себе выразить надежду, что объективно в системе этих моделей
все же проявляется нечто глобально позитивное, что и движет прогресс, не-
смотря на войны и болезни, на стихийные бедствия природного и техноген-
ного характера. Это глобально позитивное можно попытаться выразить, вос-
пользовавшись названием одного из интереснейших рассказов Джека Лондо-
на70 — Любовь к жизни (Love of Life, 1905).
А теперь на основе изложенного можно определить главный ТРИЗ-Закон,
представляющий обобщенную цель создания изобретений:




Иными словами, развитие е с т ь эволюция в направлении увеличения эффек-
тивности.

Главным в изобретении является то, что техническая система перехо-
дит из одного состояния в другое, причем этот переход отражает
процесс развития технической системы и осуществляется по объек-
тивным законам.

Рассмотрим классические ТРИЗ-Законы, установленные еще к середине
1970-х годов. Эти законы были разделены в ТРИЗ на три группы, условно на-
званные по аналогии с законами механики соответственно «статикой», «кине-
матикой» и «динамикой» (распределение законов по группам и рис. 15.1 да-
ются в редакции автора — О.М.).
Группу «статики» представляют законы, определяющие начало жизненного
цикла технических систем.

<< Пред. стр.

страница 21
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign