Основные понятия классической ТРИЗ, в том числе, противоречия, были определены еще в книгах Г.С. Альтшуллера и с тех пор не подвергались серьезной ревизии и уточнению.

Сегодня ТРИЗ применяется не только в сфере развития технических систем, но и в других сферах человеческой деятельности, в частности, в сферы развития информационных и бизнес-систем. Для успешного применения ТРИЗ в этих сферах требуется согласование понятий, в том числе, противоречий, с понятиями, которые используются специалистами по информационным и бизнес-системам.

Сегодня уже предпринимаются попытки, например, в , провести такую ревизию понятий. Однако пока не решены некоторые проблемы, в том числе,

1. Плохо определена связь между административным и техническим противоречием.
2. Нет единой модели, описывающей разные виды противоречий, в частности, как соотносится противоречие альтернативных систем с техническим и физическим противоречиями.
3. Наименования и структура видов противоречий плохо подходят для использования в других (не-технических) областях.

В данной статье предлагается общая схема понятия противоречий, в которой устранены указанные недостатки.

Требования и ограничения

Понятие «требование» является одним из ключевых в инженерной деятельности. Пожалуй, наиболее зрелые технологии управления требованиями сегодня используются в таких сферах, как системная инженерия и инженерия программного обеспечения .

В системной инженерии сегодня принято различать 2 уровня требований:

1. Система рассматривается в виде «чёрного ящика». Требования к системе описывают, что от системы хотят ее стейкхолдеры, а также что необходимо надсистеме, в которую входит рассматриваемая система. Такого рода требования называются требованиями стейкхолдеров .
2. Система рассматривается в виде «прозрачного ящика» на различных стадиях жизненного цикла. Соответственно, такие требования включают предположения о том, как система должна быть устроена (состав и структура системы), а также как она должна себя вести (функционирование системы). Такого рода требования называются системными требованиями .

Очевидно, что системные требования связаны с требованиями стейкхолдеров. По сути, системные требования описывают способы, посредством которых в системе должны реализовываться требования стейкхолдеров.

Особый вид требований в системной инженерии – это ограничения, которым должна удовлетворять система. Широко применяемое в ТРИЗ понятие «нежелательный эффект» полностью соответствует понятию «ограничение».

Пример. Компания «К» внедрила систему электронного документооборота. Данная система позволила планировать сроки обработки и длительность маршрута каждого документа в подразделениях компании «К». Для этого в компании «К» для каждого вида документа установлены нормативные сроки его обработки в подразделении.
Однако в деятельности компании «К» присутствуют документы, которые поступают от внешних контрагентов «А» (накладные, счета и т.п.), а также документы, маршрут обработки которых предполагает их передачу контрагентам «А» и последующий возврат в компанию «К» (коммерческие предложения, договоры, проектная документация и т.п.).
Одно из возможных решений – это согласование с контрагентами «А» для определенных видов документов нормативных сроков их обработки у контрагента. Но не все контрагенты согласны такие нормативы устанавливать и соблюдать. В некоторых случаях согласование нормативов невозможно из-за сроков или по каким-либо другим причинам.

В приведенном выше примере можно выделить следующие требования стейкхолдеров:

1. Руководство компании «К» хочет, чтобы в системе документооборота устанавливались сроки и маршруты обработки каждого документа.
2. Руководство контрагента «А» хочет, чтобы документы компании «К» обрабатывались без нормативов.

Системные требования :
(СТ1) Для каждого вида документа и каждого вида обработки в подразделениях компании «К» должны быть установлены сроки выполнения.

Системное ограничение :
(СО1) Для документов, обрабатываемы контрагентами «А», сроки выполнения обработки документов у контрагента неизвестны.

Общая схема противоречий

Административное противоречие

Известно следующее определение административного противоречия (АП): «нужно что-то сделать, а как сделать – неизвестно…» .

В рамках предлагаемой схемы АП может быть представлено как требование и неизвестный (или не определенный) способ его выполнения. Схема административного противоречия представлена на следующем рисунке.

Из представленной схемы следует, что АП описывает неопределенную изобретательскую ситуацию. Для ее уточнения и выявления противоречия необходимо выбрать известный способ выполнения требования.

Например, в приведенном выше примере требование СТ1 (для каждого вида документа и каждого вида обработки в подразделениях компании «К» должны быть установлены сроки выполнения) не может быть реализовано, для случая, когда документ обрабатывается контрагентом. В этом случае имеет место ограничение СО1 (для документов, обрабатываемы контрагентами «А», сроки выполнения обработки документов у контрагента неизвестны).

В рассматриваемом примере административное противоречие может быть определено следующим образом:

Как реализовать требование СТ2 (в системе документооборота нужно установить в нормативный срок обработки документа у контрагента «А»)?

Техническое противоречие

В ТРИЗ техническое противоречие (ТП) определено как …взаимодействия в системе, состоящие, например, в том, что полезное действие вызывает одновременно и вредное. Или – введение (усиление) полезного действия, либо устранение (ослабление) вредного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом .

В рамках предлагаемой схемы ТП может быть представлено следующим образом: известный способ (или его изменение) приводит к возникновению противоречия между 2-мя требованиями. Схема ТП представлена на следующем рисунке.

Из схемы следует, что ТП описывает отношение между способом и противоречивыми требованиями. Соответственно, мы можем использовать для обозначения данной структуры термин «противоречие требований». Данный термин уже используют М. Рубин и В. Кияев в .

Пример. Для реализации требования СТ2 (в системе документооборота нужно установить в нормативный срок обработки документа у контрагента «А») можно использовать следующий известный способ: согласовать с контрагентом «А» нормативный срок обработки документа. Однако использование данного способа нарушит одно из требований стейкхолдеров (руководство контрагента «А» хочет, чтобы документы компании «К» обрабатывались без нормативов).
В этом случае мы получаем противоречие:
Если
согласовать нормативные сроки обработки документов с контрагентом «А»,
То
(+) мы сможем реализовать требование СТ1 (в системе документооборота нужно установить в нормативный срок обработки документа у контрагента «А»),
Но
(-) не реализуем требование стейкхолдера (руководство контрагента «А» хочет, чтобы документы компании «К» обрабатывались без нормативов).

Разделение противоречия на ТП1 и ТП2 в АРИЗ в рамках предлагаемой схемы противоречий представляет собой операцию со способом: изменение способа порождает ТП1, не изменение способа – ТП2. В частном случае, это может быть использование и не использование известного способа.

Например, в системе документооборота ТП1 может быть сформулировано так, как указано выше, а ТП2 – следующим образом:
Если
Не согласовать нормативные сроки обработки документов с контрагентом «А»,
То
i>(+) мы обеспечиваем реализацию требования стейкхолдера (руководство контрагента «А» хочет, чтобы документы компании «К» обрабатывались без нормативов).
Но
(-) мы не сможем реализовать требование СТ1 (в системе документооборота нужно установить в нормативный срок обработки документа у контрагента «А»).

Противоречие альтернативных систем

Понятие альтернативного технического противоречия (АТП) или противоречия альтернативных систем предложено В. Герасимовым и С. Литвиным в методе объединения альтернативных систем в надсистему, описанном в . В соответствии с этим методом пара технических противоречий формулируется в соответствии со следующим шаблоном :

АТП1 : Если система реализована в виде базовой системы, то ее достоинством является (указать), но при этом имеется недостаток (указать).
АТП2 : Если система реализована в виде (указать название альтернативной системы), то ее достоинством является (указать устраненный недостаток базовой системы), но при этом имеется недостаток (указать).

В рамках предлагаемой схемы альтернативное техническое противоречие (АТП) может быть представлено следующим образом.

В ТРИЗ физическое противоречие (ФП) определено следующим образом:
… часть рассматриваемой системы должна находиться в таком-то физическом состоянии, чтобы удовлетворять одному требованию задачи, и должна находиться в противоположном состоянии, чтобы удовлетворять другому требованию задачи .

М. Рубин и В. Кияев в предложили новое наименование для ФП – противоречие свойств (ПС). Их определение выглядит так:
формулировка противоположного состояния того или иного свойства одного элемента системы, необходимое для реализации противоположенных требований к системе.

Другими словами, для определения ФП (ПС) необходимо выделить элемент, который должен обладать противоположными свойствами, чтобы удовлетворить противоречивым требованиям. Очевидно, что объект с противоположными свойствами – это элемент, который входит в состав способа, который был выбран в АП и рассматривался в ТП.

В рамках предлагаемой схемы ФП (ПС) может быть представлено следующим образом:

Например, в противоречии, сформулированном для системы документооборота, мы рассматриваем способ (согласовать нормативные сроки обработки документов с контрагентом «А»). Объект, который лежит в основе противоречия – это срок обработки документа у контрагента «А».

Соответственно, противоречие свойств можно сформулировать следующим образом:
нормативный срок должен быть установлен , чтобы мы сможем реализовать требование СТ1 (в системе документооборота нужно установить в нормативный срок обработки документа у контрагента «А»),
И
нормативный срок не должен быть установлен , чтобы мы смогли реализовать требование стейкхолдера (руководство контрагента «А» хочет, чтобы документы компании «К» обрабатывались без нормативов).

В случае АТП элемент является частью способа, реализованного в базовой системе.

Заключение

Предлагаемая общая схема противоречия отличается от существующих в ТРИЗ определений тем, что для описания противоречия используются понятия «требование» и «способ реализации требований».

Использование в схеме противоречия способа реализации требований позволяет установить связь между административным и техническим противоречием. На уровне административного противоречия нам не известен (либо не выбран) способ реализации требования. Выбирая способ, решатель переходит от административного к техническому противоречию (противоречию требований). Затем, выбирая элемент способа, решатель переходит от ТП (противоречия требований) к ФП (противоречию свойств).

Использование в структуре модели противоречия требований позволяет интегрировать ТРИЗ с достаточно развитыми в различных сферах деятельности технологиями управления требованиями. В перспективе данная схема противоречий и методы работы с ними могут быть интегрированы в системы управления требованиями (RMS) .

Литература

1. Рубин М.С., Кияев В.И. Основы ТРИЗ и инновации. Применение ТРИЗ в программных и информационных системах: Учебное пособие. 2013.
2. ISO/IEC 15288:2002. System Engineering. System Life-Cycle Processes.
3. Software Engineering Body of Knowledge, IEEE, 2004
4. Альтшуллер Г.С. Найти идею, Введение в теорию решения изобретательских задач, Петрозаводск, Скандинавия, 2003
5. Альтшуллер Г.С. АРИЗ – значит победа. В сб. Правила игры без правил / Сост.: А.Б. Селюцкий, Петрозаводск, Карелия, 1989.
6. Альтшуллер Г.С. Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85В. 1985.
7. Герасимов В.М., Литвин С.С. Зачем технике плюрализм? Развитие альтернативных технических систем путем их объединения в надсистему. Ленинград. Журнал ТРИЗ, №1, 1990.
8. Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара. Как решать изобретательские задачи. Петрозаводск, Карелия, 1980.

Долгое время единственным инструментом решения творческих задач - задач, не имеющих эффективных механизмов решения, - был "метод проб и ошибок". В начале века резко возросла потребность в регулярном решении таких творческих задач, что привело к появлению многочисленных модификаций "метода проб и ошибок".

Наиболее известные из них - различные варианты таких методов, как "мозговой штурм", "синектика", "морфологический анализ", "метод контрольных вопросов", "метод каталога". Суть всех этих методов - повышение интенсивности генерации идей и перебора вариантов. Но существует и противоречие - можно сэкономить время на генерацию идей, но затратить его еще больше на анализ полученных вариантов и выбор наилучшего. Как показывают прошедшие годы и проведенные в разных странах исследования количество полученных этими методами идей никак не связанно с качеством решения проблемы.

Еще в сороковых годах Г.С. Альтшуллер поставил задачу иначе: "Как без многочисленного перебора вариантов решения проблемы выходить сразу на сильные решения?".

Справиться с этой задачей позволяют три принципа, лежащие в основе ТРИЗ .

1. Принцип объективности законов развития систем - строение, функционирование и смена поколений систем подчиняются объективным законам.

Отсюда: сильные решения - это решения, соответствующие объективным законам, закономерностям, явлениям, эффектам.

2. Принцип противоречия - под воздействием внешних и внутренних факторов возникают, обостряются и разрешаются противоречия. Проблема трудна потому, что существует система противоречий - скрытых или явных. Системы эволюционируют, преодолевая противоречия на основе объективных законов, закономерностей, явлений и эффектов.

Отсюда: сильные решения - это решения, преодолевающие противоречия.

3. Принцип конкретности - каждый класс систем, как и отдельные представители внутри этого класса, имеет особенности, облегчающие или затрудняющие изменение конкретной системы. Эти особенности определяются ресурсами: внутренними - теми, на которых строится система, и внешними - той средой и ситуацией, в которых находится система.

Отсюда: сильные решения - это решения, учитывающие особенности конкретных проблемных ситуаций.

Методология решения проблем строится на основе изучаемых ТРИЗ общих законов эволюции, общих принципов разрешения противоречий и механизмов приложения этих общих положений к решению конкретных проблем.

Рассмотрим, как формулировка противоречий помогает в поиске решения задачи.

Следует отметить, что противоречия в задачах появляются в следующих случаях:

Когда не видно, как реализовать возникшую потребность (административные);

Когда стремление улучшить одни свойства объекта приводит к недопустимому ухудшению других свойств (технические);

Физические противоречия обнаруживаются в результате анализа технических противоречий, а также после формулирования ИКР и попытке приблизиться к нему.

В физическом противоречии формулируются требования, приводящие к несовместимым свойствам, которыми должен обладать объект. Раскрывая глубинную суть конфликта, формулировка ФП обладает эвристической ценностью. После формулировки физического противоречия необходимо провести его анализ и наметить прием его разрешения, и только после этого непосредственно осуществлять поиск самого решения.

Стремление же сразу искать ответ на поставленную задачу без такого анализа практически приводит к применению метода проб и ошибок. Поэтому наша задача отработать приемы поиска решения, сформировать навык применения приемов, которые рекомендуются в ТРИЗ.

Задача 7.1. Одно из чудес света - Александрийский маяк на египетском берегу Средиземного моря. Время разрушило маяк, но многие археологи утверждают, что он был высотой более 300 м.

Несколько веков простоял маяк с надписью на вершине: «Для богов и во имя спасения моряков построил Состратос из Книда, сын Дексифона». Так звали строителя, и люди запомнили его имя на века. Но история помнит и другое. Когда строительство маяка заканчивалось, Состратоса вызвал правитель и повелел: «Ты высечешь на маяке мое имя!».

Строителю было запрещено высекать свое имя, и он знал, что если он не выполнит приказа, то его казнят, а если выполнит, то потомки никогда не узнают имени настоящего автора маяка.

Строитель остался жив, но весь мир узнал его имя.

Как это могло произойти?

АП: Очень хочется увековечить свое имя, а правитель запретил это делать, - он хочет увековечить свое имя.

ТП-1 : Если я выбью на стене свое имя, то увековечу его, что хорошо, но лишусь жизни, что недопустимо.

ТП-2 : Если я выбью на стене имя правителя, то не увековечу своего имени, что плохо, но при этом останусь жить, что хорошо.

Таким образом, приходим к двум противоречащим высказываниям, которые и составляют физическое противоречие.

ФП : На стене должно быть мое имя, чтобы его увидели потомки, на стене не должно быть моего имени, а должно быть имя правителя, чтобы меня не казнили.

Эту задачу можно сформулировать следующим образом. Пока жив правитель, надпись должна быть одна, а после его смерти - другая.

Тогда ФП можно переформулировать: Надпись должна быть одна, чтобы ее увидел правитель, и надпись должна быть другая, чтобы ее увидели потомки. Как это сделать?

Из последней формулировки ФП видно, что для правителя надпись должна быть одна, чтобы он ее увидел, а для потомков должна быть другая, чтобы увековечить свое имя. То есть противоречащие требования, которые предъявляются к объекту, относятся к разным моментам времени.

Противоречие разрешается во времени введением в систему еще одного компонента - вещества, которое сначала должно быть, а потом исчезнуть.

Решение

Строитель вытесал на каменной стене свое имя, но закрыл его слоем известкового раствора, на котором написал имя правителя. Через несколько лет известняк выветрился и проступило имя «Состратос, сын Дексифона».

Задача 7.2. В экспериментальной лаборатории для испытания длительного действия кислот на поверхность образцов сплавов имеется установка, которая представляет собой герметичную камеру.

На дно камеры устанавливаются образцы в виде кубиков. Камеру заполняют агрессивной жидкостью и создают необходимую температуру и давление.

Проблема заключается в том, что агрессивная жидкость действует не только на образцы, но и на стенки камеры, вызывая их коррозию. Камеру приходиться изготовлять из благородных металлов, что чрезвычайно дорого.

Таким образом, имеем АП: нужно снизить затраты на испытания, а как это сделать - неизвестно.

В задаче описана система, состоящая из трех компонентов, которые участвуют в конфликте: камера, образцы и агрессивная жидкость.

Соответственно имеются три пары взаимодействий (рис. 7.1):

камера - жидкость;

камера - кубик;

жидкость - кубик.

Жидкость агрессивная и должным образом взаимодействует с образцом (кубиком) - цели испытаний достигаются. Но жидкость разрушает стенки камеры - плохое взаимодействие.

Рис. 7.1

Жидкость должна быть агрессивной, но стенки камеры не должны разрушаться. Поэтому первая и третья пара взаимодействий находятся в конфликте между собой.

Г. С. Альтшуллер разбирал эту задачу на семинарах и писал, что «… за 1973–1982 гг. накопилась обширная статистика…

Слушатели, незнакомые с ТРИЗ, в 75 % случаев выбирают в качестве конфликтующей пары „камера - жидкость“, то есть ситуация переводится в задачу по борьбе с коррозией. Это крайне невыгодная стратегия: локальная задача по улучшению способа испытаний образцов заменяется несоизмеримо более общей и трудной задачей по защите металла от коррозии. В результате - 80 % заведомо неверных решений и почти 20 % весьма сомнительных и ненадежных (например, различные защитные покрытия камеры). Слушатели, знающие основы ТРИЗ, в 83 % случаев выбирают пару „кубик - жидкость“, что почти всегда приводит к правильному ответу».

Очевидно, это связано с тем, что в постановке задачи незримо присутствует вектор психологической инерции (ВПИ), который и нацеливает на решение именно этой проблемы.

Разработка модели задачи в виде сформулированных ТП позволяет избавиться от вектора психологической инерции (ВПИ).

Главная полезная функция (ГПФ) камеры - это создание необходимых условий для испытаний: размещение образцов, агрессивной жидкости, создание давления и температуры.

Камера должна быть, чтобы изолировать агрессивную среду и создать необходимые условия для проведения испытаний (температуру и давление). Но жидкость вредно действует на стенки камеры.

Поэтому в формулировке ТП нужно отразить конфликт совместного взаимодействия:

Но жидкость и образцы должны находиться в камере, значит, агрессивная жидкость будет взаимодействовать со стенками камеры.

ТП-1 : Если жидкость будет находиться в камере, то будут соблюдены условия испытаний, но при этом стенки камеры будут разрушаться.

ТП-2 : Если жидкость будет взаимодействовать с образцом вне камеры, то не будет и разрушительного действия жидкости на стенки камеры, но при этом не будут соблюдены условия испытаний.

Здесь следует отметить, что понятие «изменяемый параметр», участвующий в описании ТП - это не только количественные изменения в системе (например, увеличить, уменьшить), но и качественные изменения, наличие или отсутствие каких-то условий.

Понятие «функциональное свойство» (см. рис. 7.1) в данной задаче следующее:

Ф1 - условия проведения испытаний;

Ф2 - сохранение (неразрушение) стенок камеры.

В этой задаче целесообразно обратиться к формулированию ИКР - того идеального образа, к которому нужно стремиться.

ИКР : Жидкость сама нужным образом воздействует на образец и не оказывает вредного воздействия на камеру.

Достижению ИКР мешают реальные условия.

ФП : Жидкость должна быть агрессивной для образцов, чтобы достичь целей испытаний и не должна быть агрессивной для стенок камеры, чтобы они не разрушались.

После такой формулировки, естественно, возникает задача: «Как сделать так, чтобы жидкость, находясь в камере, не воздействовала на ее стенки агрессивно?»

Коррозия стенок камеры - это нежелательный эффект (НЭ). Следует обратить внимание, что после формулирования ФП задача получает другую направленность - не бороться с НЭ, а не допустить его появления.

Из противоречащих высказываний видно, что диктуемые требования относятся к объектам, которые расположены в разных точках пространства - агрессивная для образцов и не агрессивная для стенок камеры.

Таким образом, приходим к мысли, что противоречие можно разрешить в пространстве.

Ресурсы для изменения системных свойств объекта:

Изменение изделия или инструмента;

Введение веществ, полей;

Изменение формы компонентов системы.

Основное требование для проведения испытаний - жидкость должна контактировать с образцами.

Возможные решения

Каждый образец с жидкостью изолируется от камеры, например, устанавливается в сосуд или мешок, сделанный из пленки. Эти дополнительно введенные компоненты должны быть сделаны из материалов, которые выдерживают действие жидкости и температуры, при которых проводятся испытания.

При этом можно добиться дополнительного эффекта, чтобы стенки камеры не взаимодействовали с парaми агрессивной жидкости.

Жидкость удерживается самим образцом. Для этого его надо сделать с полостью.

Следует отметить, что препятствием для получения последнего решения является заданный в условии задачи ВПИ, который создается тем, что испытуемый образец называется кубиком.

Задача 7.3 . При наклеивании новых обоев из стен удаляют шурупы, на которых крепились ковры, книжные полки и т. д. Возможно, что придется вернуть некоторые предметы на старое место. Как найти отверстия в стене?

ТП : Чтобы найти отверстие, нужно на обоях сделать какую-то метку, например, вставить в отверстие спичку, которая при наклейке обоев проткнет их и будет выступать. Это неважно, если точно известно, что это отверстие будет использовано. А если неизвестно, какие отверстия понадобятся, а какие нет, то это портит внешний вид стены.

Таким образом, необходимо предложить простой способ отыскания отверстий в стене после наклейки обоев, но такой, чтобы внешний вид стены не был испорчен.

ФП : Метка на стене должна быть, чтобы знать, куда вставить шуруп, и метки быть не должно, так как она портит внешний вид стены.

Из этой формулировки, естественно, формулируется задача, что метка должна быть такой, чтобы ее не было видно.

Из формулировки ФП видно, что противоречащие требования к метке относятся к различным моментам времени. Метка должна появляться только тогда, когда в ней возникает потребность, а когда такой потребности нет, то нет и метки.

Система: стена, обои, отверстия в стене (пустые или с установленными в них вставками - пластмассовыми или деревянными).

Следует вспомнить, что разрешение противоречия во времени предусматривает введение в имеющуюся систему веществ, полей или того и другого, а также использование приема динамизации компонентов и связей между ними. Все эти мероприятия приводят к изменению системных свойств. Какие из перечисленных ресурсов можно использовать для решения задачи?

Для поиска ресурсов сначала нужно понять, какими свойствами обладают компоненты системы, которые проявляются в связях между ними или с компонентами надсистемы. Если эти свойства не удается использовать, то подумать, как их усилить или изменить.

Если отверстие большое и примерно известно его расположение, то можно, ощупывая пальцами стенку, найти место, где обои прогибаются. Можно найти место отверстия, постукивая легким предметом по стенке. Там, где пустота, - будет другой звук. Но это все сложно.

Поэтому нужно подумать, какие вещества и поля можно ввести в имеющуюся систему.

Возможные решения

В отверстие установить маленький магнит или намагнитить шуруп и завернуть его до конца, вровень со стенкой. Для поиска этого магнита использовать железные опилки. Как? Например, перемещать полиэтиленовый пакетик с опилками и смотреть, как они будут себя вести.

Можно в отверстие поместить железосодержащую деталь (гайку, гвоздь) и использовать намагниченные опилки.

Рис. 7.2

А если известно, что этот поиск нужно будет сделать в ближайшие дни, то заложить в отверстие ватку, смоченную валерианкой и использовать кошку?

Задача 7.4 . На одной из метеостанций требовалось зимой, в лютые морозы четыре раза в сутки опускать в прорубь приборы для замеров параметров воды и взятия пробы. Работа осложнялась тем, что прорубь через 2? 4 ч полностью замерзала и ее приходилось ломом пробивать заново. Никаких сложных механизмов на метеостанции нет. Как освободить работника метеостанции от ручной работы по пробиванию проруби?

Следует обратить внимание на то, что в условии задачи присутствует ВПИ. В задаче дается ориентировка на создание устройства по пробиванию проруби.

Поэтому целесообразно дать эту задачу для самостоятельного решения. Посмотреть, в каком направлении будут сделаны попытки ее решения. Затем провести анализ сделанных попыток, выяснить причины неудач. Чаще всего это связано с тем, что задачу пытаются решать методом проб и ошибок, не применяя предлагаемый подход, через формулировку противоречия и определения приемов его разрешения.

Часто учащиеся начинают решать задачу, не вникнув полностью в условия, не поняв до конца физические процессы, происходящие в описываемом явлении. А это весьма важно для поиска ресурсов при решении задачи. Поэтому целесообразно выяснить, насколько глубоко учащиеся вникли в существо происходящих явлений, и эту часть задачи разобрать более подробно.

Охлаждение воды происходит за счет конвективного теплообмена с холодным воздухом и за счет испарения.

Усиливают охлаждение воды низкая температура воздуха и ветер.

Препятствует охлаждению воды конвективный теплообмен в толще воды. Известно, что вода максимальную плотность имеет при температуре около 4 °C. Поэтому вода, охладившись до этой температуры, как имеющая бoльшую плотность, опускается вниз. Снизу поднимается более теплая вода.

Система: вода, лед, лом. Надсистема (НС) - холодный воздух, глубинные слои воды.

В этой задаче под функциональными свойствами, которые приводят к возникновению ТП, понимаются потребности (см. рис. 7.1). С одной стороны, прорубь нужна для выполнения некоторых работ. С другой стороны, очень не хочется систематически заниматься работой по пробиванию проруби.

Таким образом, ТП : Прорубь пробивать нужно для взятия проб воды. И этого делать не нужно, потому что это тяжелая работа.

Следует отметить, что после такой формулировки задача начинает получать несколько иную направленность, чем была в исходной постановке. И это особенно становится заметным после формулировки ИКР.

ИКР : ТС обладает таким свойством, что сама не дает воде замерзать.

Достижению ИКР препятствуют природные процессы. Это и обуславливает физическое противоречие.

ФП : вода в проруби должна замерзать, так как взаимодействует с холодным воздухом, но она не должна замерзать, чтобы не пробивать ломом каждый раз прорубь (не ломать лед).

Следует подчеркнуть, что формулировка ИКР и ФП определяет направление поиска решения - не разрабатывать устройство для прорубания, а не допускать замерзания воды.

Изменение системных свойств рассматриваемого объекта можно сделать введением дополнительных компонентов (веществ или полей).

Какие вещества и поля можно ввести в систему, чтобы вода не замерзала?

Какими свойствами должны обладать эти вещества?

Какие ресурсы можно почерпнуть из НС?

Возможные решения

В лед вмораживают металлическую трубу (рис. 7.2.) Нижние слои воды более теплые. Металл хорошо проводит тепло.

Рис. 7.3

На поверхность воды, в трубу наливают жидкость с низкой температурой замерзания, которая не смешивается с ней и легче воды (например, бензин, керосин, масло).

Труба дает еще один эффект - при наличии течения не вымывает эту жидкость.

Для уменьшения конвективного теплообмена с воздухом прорубь можно накрыть крышкой из теплоизоляционного материала (например, из пенопласта) или палаткой.

Задача 7.5 . Из замкнутого резервуара с непрозрачными стенками в химический реактор поступает агрессивная и ядовитая жидкость. Требуется измерять скорость истечения этой жидкости, однако никаких измерительных устройств на пути этой жидкости ставить нельзя (рис. 7.3).

Состав системы: резервуар, расходный трубопровод, агрессивная и ядовитая жидкость.

Задача на измерение, обнаружение.

ТП : Измеряющее устройство должно быть для осуществления контроля расхода жидкости, но его нельзя установить внутри расходного трубопровода.

Переход от ТП к ФП в этой задаче встречает определенные трудности. Это связано с тем, что в условии задачи не объясняются причины

Рис. 7.4

запрета устанавливать его в потоке жидкости. Вероятно, что детали измерительного устройства не могут вступать в контакт с жидкостью.

Следовательно, нужно поискать обходные пути.

Здесь можно наметить два пути решения проблемы.

Измерительное устройство (ИУ) поставить снаружи расходной трубы.

Вместо прямого измерения попытаться применить косвенное измерение. То есть измерять не расход жидкости, а какой-то другой параметр, по которому можно было бы определять расход.

Можно ли ИУ поставить не на расходную трубу, а в другое место?

Рассмотрим первый путь.

Если измерительное устройство поставить снаружи расходной трубы, то пока непонятно, как измерять расход, на каком физическом принципе действия может работать такое устройство.

В трубопроводе имеется жидкость. Надо измерять некоторые свойства этой жидкости, в частности, ее скорость. Измерительное устройство и жидкость разделены стенкой трубы.

Если измерять свойство вещества нельзя прямым контактом, значит, нужно использовать поля, которые могут проникать сквозь стенку трубы. Такими полями могут быть звуковые и ультразвуковые, электромагнитные волны.

Из физики известен эффект Доплера - изменение частоты колебаний, воспринимаемой наблюдателем при движении источника колебаний. Применяется для измерения скорости потока гетерогенных (неоднородных по составу) тел.

ФП: Для применения эффекта Доплера в трубе должна быть гетерогенная среда, но из резервуара течет однородная жидкость.

Как сделать поток гетерогенным? Очевидно, нужно ввести в систему еще одно вещество.

Возможные решения

Ультразвуковыми колебаниями создать явление кавитации или вдувать в расходную трубу газ, например, воздух, чтобы по трубе перемещались пузырьки. Использовать эффект Доплера.

Устройство сложное.

Рассмотрим второй путь - косвенное измерение.

Для решения задачи нужно понять, как изменяются связи между компонентами системы, когда происходит истечение жидкости (рис. 7.4).

Рис. 7.5

Из задачи понятно, что при истечении жидкости взаимодействия между резервуаром и расходным трубопроводом 1, а также между жидкостью и расходным трубопроводом 2 не изменяются. А взаимодействия между жидкостью и резервуаром 3 изменяются - уменьшается уровень жидкости. Каким образом можно использовать это обстоятельство?

Очевидно, измеряя скорость изменения уровня жидкости, можно получить скорость жидкости в расходной трубе. Для этого достаточно знать, как меняется площадь поперечного сечения резервуара по высоте.

Если вводить вещества в контакт с агрессивной жидкостью нельзя, значит, нужно использовать поля, например, ультразвуковое для измерения положения границы раздела между жидкостью и воздушной прослойкой в резервуаре. Можно использовать оптические методы.

Кроме того, нужно посмотреть, какие еще свойства изменяются при уменьшении уровня жидкости.

Изменяются вес резервуара, объем воздуха над жидкостью. Значит, можно производить измерение этих параметров.

Возможное решение

Вместо скорости истечения агрессивной жидкости измерять скорость поступления воздуха в резервуар. Для повышения точности измерения, возможно, придется контролировать еще давление воздуха внутри резервуара, атмосферное давление, а также температуру воздуха.

Задача 7.6 . При приземлении самолета можно наблюдать, что в момент касания колес с бетонным покрытием аэродрома появляется легкий дымок. Это результат динамического взаимодействия резины колес с аэродромным покрытием, который приводит к интенсивному износу покрышек. Как устранить это явление?

В этой задаче формулировка противоречий не столько помогает выйти на тот или иной прием его разрешения, сколько помогает глубже вникнуть в суть явления и осуществить целенаправленный поиск решения.

Состав системы: шасси, колесо самолета. Надсистема - воздух, бетонное покрытие.

Конфликтующая пара: колесо самолета и бетонное покрытие.

Анализ явления. Посадочная скорость самолета большая. В момент касания бетонного покрытия колесо неподвижно. Из-за большого момента инерции оно не может мгновенно раскрутиться и какое-то время скользит. В этот момент происходит значительное истирание покрышки.

Износа покрышки не будет, если нижняя точка колеса будет иметь такую же скорость, что и самолет.

Следовательно, нужно устройство для раскручивания колеса, но такое, которое бы не усложняло систему, чтобы его масса, габариты и энергоемкость стремились к нулю.

Например, ставить на каждое колесо двигатель для его раскручивания недопустимо - это значительно усложняет конструкцию, увеличивает вес конструкции.

ТП : Если на шасси установить специальное устройство для раскручивания колеса, то это усложнит систему, но устранит нежелательное явление - износ покрышки.

ФП : Устройство для раскручивания колеса должно быть. И его быть не должно, чтобы не усложнять систему и не увеличивать ее массу.

ОЗ - колесо, покрытие взлетно-посадочной полосы (ВПП), ОВ - момент касания ВПП и время, когда самолет идет на посадку.

Следуя принципу идеальности, нужно при минимальных усложнениях в системе обеспечить требуемое свойство.

Значит, нужно попытаться использовать имеющиеся ресурсы в рассматриваемой ТС или НС.

Во-первых, найти энергию, и, во-вторых, найти способ ее использования для преобразования в механическое движение - вращение колеса.

Здесь целесообразно сформулировать ИКР.

ИКР : Колесо само раскручивается до встречи с бетонным покрытием.

Самолет идет на посадку с большой скоростью, торможение происходит за счет аэродинамических сил. Таким образом, имеется бесплатная энергия - скоростной напор воздушной среды (рис. 7.5, а). Как его можно использовать для раскручивания колеса?

Если свободно подвешенное на оси колесо находится в воздушном потоке, то из-за симметричности обтекания оно вращаться не будет.

Рис. 7.6

Получаем ФП : Колесо должно вращаться, чтобы в момент касания оно не скользило по бетону, и оно не будет вращаться, так как нет условий для возникновения крутящего момента.

Значит, нужно создать крутящий момент. Из приведенной схемы видно, что при симметричном обтекании момента не возникает. Следовательно, нужно сделать так, чтобы сумма аэродинамических сил, действующая на нижнюю часть колеса, была больше, чем на верхнюю часть.

Выберем изменяемый элемент. Очевидно, что он должен быть на самолете. Это может быть либо элемент рассматриваемой системы, то есть колесо, либо ближайшей надсистемы, в которую входит колесо, то есть шасси.

Возможные решения

Ввести еще один компонент в систему.

На стойку шасси закрепить крыло, которое сделает несимметричным обтекание колеса воздушным потоком (см. рис. 7.5, б).

Изменить форму имеющегося компонента.

Для согласования скоростей вращения колес и скорости полета самолета французский изобретатель Х. Оливье предложил раскручивать колеса в полете. Для этого на боковой поверхности колес установить лопатки, которые позволяют раскрутить колеса под действием набегающего воздушного потока (рис. 7.5, в).

Можно привлечь аналогию - вертушка анемометра, прибора для измерения скорости ветра.

Задача 7.7 . На кораблях, особенно военных, каждый квадратный метр площади на счету. Особенно важно, чтобы любые сооружения занимали как можно меньше места. Но весьма трудно сократить вылет трапа, потому что он зависит от высоты и глубины ступенек. Сделать каждую ступеньку выше (тогда их потребуется меньше) нельзя - затрудняется хождение. А сделать каждую ступеньку у же тоже нельзя, так как на ней должна уместиться ступня.

Как сократить вылет трапа L (рис. 7.6, а)?

Рис. 7.7

Рассматриваемая система - трап состоит из однородных компонентов - ступенек, которые характеризуются двумя важными для поставленной проблемы параметрами: высотой h и шириной b ступеньки.

ТП : Если ступеньки стандартной ширины b и высоты h, то удобно ходить, но при этом трап занимает много места, имеет большой вылет L.

Из этого ТП можно сформулировать два физических противоречия.

ФП-1 : Ступенька должна быть высокой, чтобы сократить вылет трапа, и она не должна быть высокой, чтобы удобно было ходить.

ФП-2 : Ширина ступеньки должна быть маленькой, чтобы сократить вылет трапа, и она должна быть большой, чтобы удобно было ходить.

Противоречия в задаче обусловлены двумя требованиями, с одной стороны, минимальный вылет трапа (размерная характеристика) и, с другой стороны, удобством хождения, то есть антропологическим фактором.

Первое требование ориентирует на поиск решения путем пространственных преобразований или применения принципа динамизации (аналогия - складывающаяся стремянка).

Второе - на анализ потребительных свойств этого устройства при использовании его по прямому назначению человеком, то есть выявление тех свойств трапа, которые были бы достаточны для удобного спуска и подъема.

Здесь целесообразно обратиться к функциональному анализу ступенек - дать оценку уровня выполнения ими своих функций, например, по трехбалльной шкале: адекватно, недостаточно или избыточно.

Если создаваемая лестница не предназначена для организации встречного движения пешеходов, то каждая ступенька поднимающимся или спускающимся человеком используется не в полной мере. Действительно, ведь человек ставит ногу только на одну ступеньку, если он не решил по дороге отдохнуть или не затеял на лестнице разговор.

Таким образом, длина ступеньки избыточна по выполняемой функции, для перемещения по лестнице. И ее можно сократить, например, вдвое.

Таким образом, мы получили ресурс для решения задачи. Возникает вопрос: можно ли эту избыточность использовать для решения поставленной проблемы?

Избыточная длина «подсказывает» использовать пространственный ресурс.

Если длина ступеньки уменьшилась, то на ее место можно поставить следующую ступеньку.

Таким образом, ступеньки можно расположить в шахматном порядке. Вылет трапа уменьшится вдвое при сохранении удобства перемещения (см. рис. 7.6, б)

В приведенном определении назван субъект – решатель задачи 1 , для кого это отношение нежелательно. По умолчанию под ним нами понимается лицо, разделяющее нормы общества (писанные и неписанные), т.е. лицо, принадлежащее к большинству членов общества2 .

Рассмотрим типы нежелательных эффектов на примере отношений пар элементов (двусторонние конфликты).

Ниже в таблице 5 дана лишь частичная классификация (типология) нежелательных эффектов (НЭ). В ней приведены одиночные и двойные (например, сопряженные) взаимодействия элементов, хотя они вполне могут быть

и множественными. В связи с этим данная таблица может рассматриваться как генератор моделей более сложных НЭ.

Рекомендации по формированию и использованию более сложных моделей (отражающих реальные отношения систем) укладываются в рамки рекомендаций по моделированию вообще. Любая модель хороша, если она проста и адекватна моделируемому объекту. Здесь важно использовать принцип «бритвы Оккама»: «Не следует множить сущее без необходимости» (либо «Не следует привлекать новые сущности без самой крайней на то необходимости»).3

В табл. 5 нетрудно увидеть, что все нежелательные эффекты имеют функциональную (действенную) природу.

Это очень важный момент для изучения ТРИЗ в частности и вообще для формирования человека, обладающего системным мышлением. Ведь все объекты как первой природы (естественной), так и второй (искусственной, антропогенной, созданной руками человека) функциональны. Люди, создавая или приобретая различные объекты (вещи), в конечном счете, желают удовлетворения своих различных потребностей, а это происходит в процессе реализации функций объектов.

							Таблица 5
					Типология нежелательных эффектов (НЭ)
		Модель НЭ				Сущность
							Отключение телефона.
						Нет связи	Разрыв дипломатических отношений
							между государствами
						Бездействие	Невыполнение любых обязательств.
							Неиспользование купленных в театр
						(функция равна 0)
							дорогих билетов
						Недостаточный уровень	Неполная выплата зарплаты.

1 Каждый человек, по сути, является лицом, принимающим решение (ЛПР). Используемый нами термин «решатель задачи» является эквивалентом аббревиатуры ЛПР.

2 Под демократией (« властью народа») нами понимается доминирование интересов большинства членов общества (конечно же, при учете интересов меньшинства).

3 «Бритва (лезвие) Оккама» – методологический принцип, получивший название по имени английского монаха-францисканца, философа-номиналиста Уильяма Оккама (ок. 1285–1349). Этот принцип формирует базис методологическогоредукционизма, также называемый принципом бережливости, или законом экономии.

				выполнения полезной	Незавершенное строительство
				Избыточный уровень	Превышение пределов необходимой
					самообороны.
				выполнения полезной
					Превышение скорости при езде на
					автомобиле
					Загрязнение выхлопными газами
				Вредная функция	автомобиля воздушной среды.
					Курение табака
					Лекарство оказывает сопряженное
				Сопряженное	полезное и вредное действие на
				полезно-вредное действие	организм (побочный эффект).
					Действие рентгеновского излучения
				Противодействие	Милиционер пресекает действия
					хулигана, а тот оказывает ему
					вооруженное сопротивление

Безусловно, среди нежелательных эффектов есть отношения, где нет действия (см. бездействие – НЭ2), а значит, нет изменения свойств систем. Однако бездействие (или даже отсутствие связи элементов) рассматривается решателем (по сути, членом демократического общества) как нежелательное действие (деяние).

Ведь нормы общества предписывают в этих случаях иное1 . В юридической практике, например, весьма важным моментом деятельности является квалификация деяний (они квалифицируются как уголовно-наказуемые, административно-наказуемые и т.п.).

Для понимания природы нежелательных эффектов нам важно понимать, что

любое действие (деяние) – это изменение (смена) свойств какого-либо объекта (системы), происходящее в процессе проявления свойств другого (более активного в данном акте) объекта – носителя действия (функции).

Ниже нами будет показано, что действие и есть разрешение противоречия.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение нежелательному эффекту (НЭ).

2. Раскройте типологию моделей НЭ.

3. Поясните, почему все НЭ имеют функциональную природу?

2.4. Понятие противоречия и виды противоречия в ТРИЗ

Считаем целесообразным начать данный раздел с библейской истории, проанализированной В.А. Королевым (г. Белая Церковь, Украина).

1 Примером может служить неоказание помощи, например, пострадавшему в ДТП человеку лицом, имеющим врачебное (либо фельдшерское) образование (и дававших клятву Гиппократа).

Книжники и фарисеи подвели к Христу испуганную грешницу и сказали: «Решили мы, Учитель, следовать твоим заветам и не тронули мы грешницу, взятую в прелюбодеянии. Но Моисей заповедовал нам побивать таких камнями. Что скажешь?». Так, Иисус столкнулся с тяжелейшим противоречием: Он, Бог, и сын Бога, проповедовал милосердие, а Бог-Отец через Моисея заповедовал наказание смертью за прелюбодеяние. Разрешая это противоречие, Иисус сказал: «Кто из вас без греха, первым брось камень». Таким образом, Иисус не отменил закон, а внес ограничение в закон, – исполнить закон может только безгрешный человек. Таких, конечно, не нашлось.

Противоречие – важнейшее понятие, не случайно именуемое «ядром диалектики». По-видимому, одна из первых попыток в истории человечества объяснить динамику мира зародилась в недрах зороастризма – древней религии, возникшей на рубеже II и I-го тысячелетий до н.э. в Азии. Легендарный пророк Заратустра сформулировал представление о противоборстве добра и зла как первопричине развития. Впоследствии базисное представление о противоречии легло в основу диалектики. Согласно Г. Гегелю, в природе нет предмета, в котором не найти противоречия, «противоречие есть корень всякого движения и жизненности».

В обыденной жизни под противоречием понимается несогласие, противоположность интересов или мнений по одному и тому же поводу. Такое понимание очень близко пониманию противоречия в ТРИЗ.

Этимологически слово противоречие – это «против речи», против мнения, против желания.

В формальной логике под противоречием понимают противоречие с истиной, – наличие в одном и том же рассуждении двух высказываний, из которых одно исключает другое. Например, утверждение «объект А сейчас горячий» противоположно и исключает утверждение «объект А сейчас холодный». По законам формальной логики эти два утверждения одновременно и одноместно верными быть не могут, при условии, конечно, что понятия «горячий» и «холодный» четко определены. Однако вдиалектической логике противоречия считаются естественным источником развития систем.

Согласно логическим словарям, «диалектическое противоречие – взаимодействие между взаимоисключающими, но при этом взаимообусловливающими и взаимопроникающими друг друга противоположностями внутри единого объекта и его состояний, или же понятий, высказываний, теорий. Оно присуще всем природным, общественным и познавательным процессам. Например, противоречие между новым и старым, между формой и содержанием, между производительными силами и производственными отношениями и т.п.».

Большая советская энциклопедия (БСЭ) определяет диалектическое противоречие как «взаимодействие противоположных, взаимоисключающих сторон и тенденций предметов и явлений, которые вместе с тем находятся во внутреннем единстве и взаимопроникновении, выступая источником самодвижения иразвития объективного мира и познания». Таким образом,

диалектическое противоречие – это раздвоение единого объекта на два исключающих и взаимопроникающих момента, формально-логическое противоречие – это не раздвоение единого, а приписывание единому в целом объекту какого-либо признака и одновременное отрицание этого же признака у данного единого объекта. Иносказательно можно это представить так:в случае

диалектического противоречия две стороны в сумме дают 1, а в случае формально-логического противоречия – утверждение (+) и отрицание (–) дают 0.

Главной задачей ТРИЗ тоже является развитие систем. Их можно (и нужно!) развивать диалектическим путем, т.е. путём выявления и разрешения противоречий, что должно привести к улучшению существующих «старых» систем, например, путём изобретения новых систем.

Диалектика дает нам ясный механизм рождения нового как результат взаимодействия противоречий. Отношения между составляющими системы или её внешним окружением категорируются по степени различия, амбивалентности1 : тождество, различие, противоположность или собственно противоречие. Любое из несовпадений на качественном уровне может вылиться в зародыш нового, еще не присущего системе. В процессе развития системы несовпадения углубляются и наконец, превращаются в некоторую несовместимость, вначале распространяющуюся на определенную область системы, а затем, в случае успешных трансформаций, приобретающую законченность формы (элементную, структурную, организационную)2 .

Организуясь как самостоятельное, это образование несет в себе категорию отрицания, что и проявляется в его локализации. Но коль скоро новое образование вырастает внутри системы, в предыстории являясь частью системы, оно тем самым демонстрирует единство с последней. Этот цикл завершается сосуществованием двух образований: «старой» системы (которая переродилась, т.к. выделила из себя нечто новое и в течение этого акта взаимодействовала с ним) и нового образования, приобретшего законченную форму и, быть может, известную самостоятельность. Последнее и составляет сущность закона отрицания отрицания.

Говоря о роли противоречий в развитии системы, надо подчеркнуть, что источником нового могут быть как внутренние противоречия между элементами системы (или на более низком структурном уровне), так и внешние (между системой и средой).

В философии принято делить противоречия на антагонистические3 и неантогонистические. Под первыми понимают непреодолимые противоречия, которые могут разрешаться только кризисом.

1 Амбивалентность (от лат. ambo – «оба» илат. valentia – «сила») – двойственность отношения к чему-либо, в особенности двойственность переживания, выражающаяся в том, что один объект вызывает учеловека одновременно двапротивоположных чувства.

2 Могилевский, В.Д. Методология систем: вербальный подход / В.Д. Могилевский. – М.: Экономика, 1999. – С. 31.

3 Антагонизм (от греч.) – противодействие, вражда; антагонист – противник, соперник.

В теории систем термин «противоречие» заменяют понятием «конфликт». Специалисты отмечают, что конфликт есть частный случай взаимодействия динамических систем, класс отношений которых весьма широк: единство, содружество, содействие, симбиоз и конфликт 1 . Неантагонистические противоречия (нестрогий конфликт) преодолеваются путем компромисса. По другому разрешаются непреодолимые расхождения в собственно конфликте. Здесь речь идет об уничтожении противной стороны или нанесении ей максимального ущерба2 . Несомненно, наиболее конструктивной, экономичной формой разрешения противоречий является компромисс. Недаром ещё в Нагорной проповеди сказано: «Мирись с соперником твоим, пока ты ещё на пути

с ним».

В ТРИЗ выделяется три вида противоречий: административное, техническое, физическое . В самом факте возникновения изобретательской задачи, согласно, Г.С. Альтшуллеру, уже присутствует противоречие:нужно что-то сделать, а как это сделать – неизвестно 3 . Такие противоречия принято назвать административными или социальными.

Административное противоречие (АП) звучит так: «надо улучшить систему,

но я не знаю как (не умею, не имею права) сделать это». Это противоречие является самым слабым и может быть снято либо изучением дополнительных материалов, либо принятием/снятием административных решений.

В глубине АП лежат технические противоречия (ТП): если известными способами улучшить одну часть (или один параметр) технической системы, недопустимо ухудшится другая часть (или другой параметр). Поэтомутехническое противоречие звучит так: «улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра».

Техническое противоречие (ТП) – это и есть постановка изобретательской задачи. Правильно сформулированное ТП обладает определенной эвристической ценностью. Переход от АП к ТП резко понижаетразмерность задачи, сужает поле поиска решений и позволяет перейти отметода проб и ошибок калгоритму (АРИЗ), который либо предлагает применить один или несколько стандартных технических приёмов, либо (в случае сложных задач) указывает на одно или несколько физических противоречий.

В физическом противоречии (ФП) к одной и той же части системы предъявляются взаимопротивоположные требования. Нетрудно видеть, чтоФП – это и есть диалектическое противоречие. Таким образом, при формулировке

физического противоречия «для улучшения системы какая-то её часть должна находиться в разных физических состояниях одновременно, что невозможно».

1 Дружинин, В.В. Введение в теорию конфликта / В.В. Дружинин, Д.С. Конторов, М.Д. Конторов. – М.: Радио и связь, 1989. – 288 с.

2 В социальной психологии выделяют три способа разрешения конфликта: 1) изоляция (когда запрещается соприкосновение враждующих сторон), 2) компромисс и 3) элиминация (имеющая целью уничтожение противника).

3 Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. – М.: Советское радио,

1979. – С. 20.

Физическое противоречие является наиболее фундаментальным, потому что изобретатель упирается в ограничения, обусловленные физическими законами природы. Для решения задачи изобретатель должен воспользоваться справочником физических эффектов и таблицей их применения.

Таким образом, в конечном счете, центром любой проблемы является противоречие. На практике во время постановки проблемы противоречие выступает как единство двух несовместимых требований, предъявляемых системе

Рис. 2. Структура противоречия в исходной ситуации

В надсистеме (НС) всегда опережающими темпами развиваются потребности к своим системам, а существующие системы обладают конкретными возможностями, которые могут совпадать (или не совпадать) с потребностями НС

Имеет потребности

В ходе анализа исходной ситуации идет уточнение противоречия и сужение зоны системного пространства, где оно проявляется (рис. 4). Проявляется линия противоречий . На каждом этапе возможен выход в зону разрешения противоречия. Но, чем глубже вскрыта причина, тем лучше получается её решение.

				ФП МикроФП
Административное		 Техническое		Физическое

Рис. 4. Линия противоречий

Вопросы для самопроверки

1. Почему «противоречие – ядро диалектики»?

2. Каково понимание противоречия в формальной логике и в чем его отличие от понимания в диалектической логике?

3. Какие виды противоречий выделяют в ТРИЗ?

4. Раскройте смысл административного (АП), технического (ТП) и физического (ФП) противоречий.

5. Почему можно утверждать, что в ходе анализа исходной проблемной ситуации в ТРИЗ проявляется линия противоречий?

2.5. Задачи и процедуры их решения. Взаимосвязь анализа и синтеза

Исходя из представлений системности всего материального и духовного, можно заключить, что и задача и проблема есть системы . В обыденной речи люди часто подменяют одно понятие другим, уравнивая их. Мы будем придерживаться следующих представлений. Считая задачу системой, будем рассматривать проблему как надсистему, включающую задачу в качестве части (компонента).

Не останавливаясь на признаках систем «задача» и «проблема», определим процедуру решения задачи как систему типа «процесс».

В любой задаче (а она является информационной копией какой-либо совокупности объектов, их свойств и отношений в реальном мире) можно найти

более определенную информацию об имеющемся состоянии системы (которая часто вводится словами «Дано» или «Известно») и другую, менее определенную, размытую информацию о желательном для решателя задачи состоянии системы (которая вводится словами «Найти» или «Требуется»).

Требование указывает на то, что в данных условиях следует искать.

Результат решения задачи – это и есть определение того искомого, о котором говорится в требованиях задачи (причем искомое не представлено явно в имеющейся системе условий – иначе задача не была бы задачей). В процессе решения задачи решатель совершает переход от неопределенности к определенности (происходит раскрытие, снятие неопределенности). Другими словами, в процессе мыследеятельности решатель простраивает в своей голове модель желаемой системы, для того, чтобы сделать затем подобное построение на реальной системе.

Анализ 1 исинтез 2 в самом общем понимании – это процессы мысленного или фактического разложения целого на составные части для их изменения (рассмотрения и познания), а также воссоединения целого из частей.

Анализ является логическим способом воспроизведения в мышлении расчлененной объективно существующей целостной системы. В процессе синтеза в мышлении воспроизводится действительное взаимодействие расчлененных в процессе анализа компонентов, движение частей и системы в целом.

Этапы анализа и синтеза диалектически взаимосвязаны. Противоречивость этапов анализа и синтеза является проявлением противоречивости процесса познания. Ещё Г. Гегель характеризовал диалектический метод одновременно как аналитический и синтетический.

Анализ не является самоцелью, подобно тому, как части подчиняются целому, служат ему, анализ в конечном счете служит синтезу, свершается во имя синтеза, направляется и контролируется синтезом.

Будем понимать под НС, КС и Пр – информацию, соответственно, о начальном и конечном состояниях реальной системы и процедуре перехода от первого состояния ко второму. Так устроен наш мир, что в процессе деятельности люди обнаруживают большую неопределенность информации либо о КС, либо о НС системы. В зависимости от этого формируется два направления движения к выравниванию информации (рис. 5).

Метод решения задачи от конечного состояния (КС) к начальному (НС) ещё греческие геометры назвали анализом, что по смыслу означает «решение от конца к началу»3 .

расчленения целого (вещи, свойства, процесса или отношения между предметами) на составные
части, выполняемая в процессе познания или предметно-				практической	деятельности человека.
	Термин происходит от греческого и		обозначает «совмещение	Помещение вместе».
	На этот счет есть хорошая английская		пословица: «Умный	начинает с конца, а дурак – кончает

в самом начале».

Рис. 5. Типы задач по направленности интеллектуальных действий решателя

Если же решатель продвигается в противоположном направлении, т.е. от информации об объекте, находящемся в его распоряжении по направлению к цели, то такой метод решения (в противоположность первому методу) называется составлением плана в прямом направлении, или продвижением от начала к концу, или синтезом.

Задачи синтеза принято называть прямыми , а анализа –обратными задачами. В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) задачи синтеза именуются задачами «на изменение» (систем), а задачи анализа – «на обнаружение (или

измерение)» систем.

Известно, что общий ход человеческого познания имеет трехступенчатый характер (т.е. обладает трехфазным ритмом): непосредственное созерцание, анализ, синтез. Всегда вначале (см. проблемная ситуация) представления об изучаемом объекте туманны («диффузны»), т.к. объект «нетронут».

Именно через анализ начинается выделение разных сторон объекта, представления о нем начинают обретать все более абстрактный характер. В ходе человеческого познания анализ осуществляется диалектически, так что анализ подготавливает собой и делает возможным переход к синтезу в его единстве с анализом.

Схематично последовательный ряд эволюции анализа в его соотношении с синтезом в познании академик Б.В. Кедров отобразил следующим образом:

S (A),

Шкала времени

где: а иs – «зародышевые», аА иS – развитые (зрелые) формы анализа и синтеза. В скобки заключено то, что находится в подчиненном положении к стоящему

вне скобок и доминирующему на данном этапе.

Стрелка указывает переход от более низкой ступени познания к более высокой: стадия а отвечает преднаучной фазе познания; стадияА(s) – развитому анализу, результаты которого контролируются зародышевым синтезом, что соответствует научному познанию; стадияА S – развитым анализу и синтезу, которые пока ещё существуют друг с другом, поскольку синтез уже вышел из прежнего подчинения анализу, но не успел ещё подчинить этот анализ; наконец, стадияS(A) – высшему синтезу, подчинившему себе анализ и выступающему в диалектическом единстве с ним.

Анализируя процессы мышления, психологи (С.Л. Рубинштейн и др.) выделили комплекс операций, своеобразный механизм поискового исследования, названный «анализ через синтез». Механизм «анализа через синтез» выступает, таким образом, как процесс моделирования и мысленного эксперимента, как процесс оперирования с моделью: модель исследуемого объекта «включается», «поворачивается», из нее «вычерпывается все новое содержание».

В связи с вышеизложенным можно отметить сводимость задач анализа к задачам синтеза. В терминах ТРИЗ это получило название «обращение задачи» , т.е. сведение задач «на обнаружение» («на измерение») к задачам «на изменение».

Множество задач обнаружительного характера распространены не только в науке (при проведении исследований, о чем речь пойдет позже)1 , но особенно в ходе расследования различных диверсий, аварий и катастроф, а также в криминалистической практике. В ТРИЗ разработка методик и алгоритмов решение задач «на обнаружение» привела к созданию так называемого

диверсионного подхода или диверсионного анализа(коротко – «диверсионки» или ДА). Сегодня эти подходы активно используются во многих сферах человеческой деятельности 2 .

С самого начала в ТРИЗ встала необходимость определиться с классификацией задач. Г.С. Альтшуллер писал: «Научный подход к изучению изобретательского творчества начинается с понимания простой истины: задачи бывают разные, нельзя изучать их «вообще». Есть очень легкие задачи, их решают после нескольких попыток, и есть задачи невообразимой трудности, которые решаются в течение многих лет. Почему легки легкие задачи? Что именно делает задачу трудной? Нельзя ли какими-то приемами преобразовать трудную задачу в легкую?»3

Г.С. Альтшуллером была собрана статистика (за 1965 и 1969 годы по 14 классам изобретений)4 , показывающая распределение изобретений в мировом патентном фонде по пяти уровням (табл. 6). Из неё следует, что для получения сильных решений в случае перебора вариантов нужно огромное количество интеллектуальных проб. Тем не менее, решение задач высокого уровня сразу подразумевает выход за пределы знаний профессиональной области решателя задачи. Проведенный в 1982 г. аналогичный анализ по трем классам изобретений дал соответственно следующий цифровой ряд по первым трем уровням изобретений: 49%, 55% и 6%. Крупные и крупнейшие изобретения

1 Злотин, Б.Л. Решение исследовательских задач / Б.Л. Злотин, А.В. Зусман. – Кишинев: МНТЦ «Прогресс», Картя Молдовеняскэ, 1991. – 204 с.

2 См.: Даниловский, Ю. Диверсионный анализ. Обзор / Ю. Даниловский. – http://www. metodolog.ru/01282/01282.html; Пашутин, С. Диверсионный подход как способ достижения устойчивости в бизнесе / С. Пашутин // Управление персоналом. – 2004. – № 1-2. –

http://www.top-personal.ru/issue.html?753 и др.

3 Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. – М.: Советское радио,

1979. – С. 14.

4 Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения / Г.С. Альтшуллер. – М.: Московский рабочий, 1969.

Например: Система должна обладать свойством А, чтобы выполнять полезную функцию, и должна обладать свойством не-А, чтобы не выполнять вредную.

Разрешение противоречий в изобретательстве - способ улучшить существующую техническую систему (в некотором смысле - это «двигатель эволюции » технических систем). ТРИЗ утверждает, что любой качественный шаг в развитии - результат преодоления какого-либо противоречия.

Изобретательно мыслящий человек выявляет противоречия, как только они возникают, не делая попыток уйти от них. Вместо этого он обостряет их и приходит к решению. Традиционно мыслящий человек старается найти компромиссы, одно улучшает за счёт другого и может зайти в тупик. Таким образом, умение балансировать между противоречивыми требованиями, но не сглаживать противоречия, добиваясь их разрешения - своего рода искусство.

На стр.89 «Алгоритма изобретения», 1973 г, даётся пример возникновения противоречия у мельниц из «Капитала» К. Маркса: «Увеличение размеров рабочей машины и количества её одновременно действующих орудий требует более крупного двигательного механизма … была сделана попытка приводить в движение … два постава (две пары жерновов) посредством одного водяного колеса. Но увеличение размеров передаточного механизма вступило в конфликт с недостаточной силой воды…». ГСА объясняет это как попытку улучшения (?) одного свойства машины с неизбежным её конфликтом с другим свойством. Видна явная подгонка под постулаты своей теории. На самом деле в тексте примера вовсе не говорится об «улучшении» чего- то, есть только конкретное увеличение требований к машине, которое технически ею не может быть обеспечено. И указывается причина, препятствующая увеличению количества действующих орудий (а, значит, производительности), это недостаточная энергетическая сила воды. Формулирование противоречия как взаимосвязанное «улучшение – ухудшение» частей машины с приданием ему(противоречию) качества «изобретательская» задача в корне ошибочна и не имеет такой цели как качественное изменение техники. Более того, даже успешное решение таких задач не гарантирует получения главного, для чего якобы предназначена ТРИЗ, – изобретений («Изобретение – это развитие технической системы»: стр. 31 «Творчество как точная наука», 2004 г). И только потому, что в ТРИЗ «изобретение не самоцель, оно нужно для решения той или иной практической задачи» (стр.221 «Алгоритм изобретения»,1973 г). Какую же тогда «непрактическую» задачу ставит перед собой ТРИЗ и решает? Известно, что в ТРИЗ даже нет раздела посвященного созданию изобретений, хотя утверждается, что она их может создавать. Какая бы не решалась задача, «изобретательская» или другая, в ТРИЗ установлен явный примат «диких», красивых, алогичных и т.п. решений. При этом будут ли они воплощены в изобретения, для ТРИЗ не представляет никакого интереса, это всё практика, а у неё главное – «изобретательская» высота решений.

Природу классического противоречия изучил и описал Георг Вильгельм Фридрих Гегель (1770-1831 гг).Для объектов техники в противодействие вступают количественное увеличение некоторого качества, ради которого он создан, и исчерпание технических ресурсов его обеспечения.Они образуют противоречивое состояние: одно обуславливает второе, а второе исключает первое.Они же являются классическими первичными противоположностями.Возникновение противопоставленных сторон обусловлено действием закона перехода количественных изменений в качественные и обратно. Первая часть закона ответственна за возникновение противоречия, вторая - за его разрешение.Без опосредствующих структур противоположности вступают в разрушительные столкновения из - за "короткого замыкания".Опосредованность (вещественная, полевая, структурная)обеспечивает и поддерживает развёртывание противоречий.Протон и электрон - качественные противоположности и элементы вещества, образуют опосредованность полевого атомарного типа: электрон вращается вокруг протона.Такой способ взаимодействия исключает "короткое замыкание" и взаимное уничтожение.Это обеспечивает системе протон - электрон стабильную прочность и возможность количественных изменений: рост количества электронов и протонов является основным принципом образования новых химических элементов и веществ. Противоположности различных полей (тепловых, электрических, магнитных и тд) образуют вещественную форму опосредованности:магнитную жидкость,тепловые изоляторы,реологическую жидкость и тп, где наблюдается сходство по ряду признаков и свойств с противоположностями. Они образуют точку схождения и отождествления качественных противоположностей, их модификацию.

Галилео Галилей давно нашёл, что "невозможно выиграть в одном, не заменив это чем -то другим"! Это соответствует "золотому правилу механике" или закону сохранения энергии. Г.С.Альшуллер выдвинул тезис о связи типичных "технических противоречиях" и типовых приёмов их устранения.Однако,в разработанной им таблице на 1250 типичных "технических противоречия" приходится всего 125 типовых приёма, причём на каждое "техническое противоречие" предлагается до четырёх совершенно разных типовых приёма.Это подтверждает то, что никакой причинно - следственной связи между ними не существует.Как не существует и эвристической. Причина в том, что связь "улучшения с ухудшением" не является противоречием, тем более техническим.Практические качества этого инструмента оказались нулевыми, как и не доказательными.

Сходные разработки

Формулирование противоречия как взаимосвязанное «улучшение – ухудшение» частей машины с приданием ему(противоречию) качества «изобретательская» задача в корне ошибочна и не имеет такой цели как качественное изменение техники. Более того, даже успешное решение таких задач не гарантирует получения главного, для чего якобы предназначена ТРИЗ, – изобретений («Изобретение – это развитие технической системы»: стр. 31 «Творчество как точная наука», 2004 г). И только потому, что в ТРИЗ «изобретение не самоцель, оно нужно для решения той или иной практической задачи» (стр.221 «Алгоритм изобретения»,1973 г). Какую же тогда «непрактическую» задачу ставит перед собой ТРИЗ и решает? Известно, что в ТРИЗ даже нет раздела посвященного созданию изобретений, хотя утверждается, что она их может создавать. Какая бы не решалась задача, «изобретательская» или другая, в ТРИЗ установлен явный примат «диких», красивых, алогичных и т.п. решений. При этом будут ли они воплощены в изобретения, для ТРИЗ не представляет никакого интереса,это всё практика, а у неё главное - "изобретательская" высота решений.

Примеры

• …предвыборная кампания. Чтобы за кандидата проголосовали, неплохо было бы, чтобы избиратели прочитали его или её автобиографическую книгу. Но читать такую толстую книжку избиратели не будут…

• …производство стекла : расплавленная масса движется по роликовому конвейеру и таким образом утончается. Ролики должны быть маленькими, чтобы стекло получалось гладким, и ролики должны быть большими, чтобы конвейер был удобен в эксплуатации…

• …системное программирование : программа должна иметь возможность получить доступ к любому объёму оперативной памяти , но в то же время она должна работать на компьютерах с ограниченным объёмом оперативной памяти…

• …история: в 800 году происходила коронация Карла Великого . По ритуалу возложить корону на Карла должен был папа римский . Перед Карлом возникла нелёгкая задача. С одной стороны, коронация была нужна для укрепления власти, поэтому её надо провести «по всей форме». С другой стороны, из политических соображений было совершенно недопустимо, чтобы папа римский короновал Карла, поскольку получалось, что папа выше императора: раз папа дал корону, он может когда-нибудь и забрать её. Возникла сложная ситуация: Карл должен быть коронован папой римским, чтобы соблюсти ритуал, и не должен, чтобы не оказаться в зависимости от духовенства. Карл Великий нашёл оригинальный выход: в момент коронации он выхватил корону из рук папы и сам водрузил её на свою голову.

Источники и примечания

Ссылки

• Петров В. Понятие о противоречиях. - Петров В. Основы ТРИЗ
• Краткая методика построения «дерева противоречий» (c) Виссарион Григорьевич Сибиряков, «Диол», 2001.
• Сводная картотека © Альтшуллер Г. С., 1980> Военная техника развивается особенно быстрыми темпами и применяется в особо сложных условиях. Поэтому в военной технике можно найти яркие примеры технических противоречий и интересные приемы их преодоления…
• Классификация несчастий , или типичные противоречия в моделях задач. © Альтшуллер Г. С., Журнал «Техника и наука», 1981, № 7. - С.19.
• «Приемы разрешения противоречий в природных и организационных системах» . Сибиряков В. Г., Семенова Л. Н.
• «Изобретательство в бизнесе или развитие через противоречия»
• «Относительно противоречия» Мао Цзэдун (Август 1937 г.)

Wikimedia Foundation . 2010 .