Генрих Альтшуллер - Алгоритм изобретения
Разумеется, нужен опыт, чтобы вот так идти от кадра к кадру. Но это и не обязательно. Шаг 3—2 предусматривает только два рисунка: «Было» и «Стало» (ИКР). Далее (шаг 3—3) на рисунке «Стало» выделяется та часть объекта, которая не может выполнить требуемого действия — и это в определенной мере заменяет дальнейшие рисунки.
Делая шаги 3—1 и 3—2, изобретатель смело отмеривает желаемое. Шаг 3—3 заставляет задать себе вопрос: а почему, собственно, желаемое невозможно?
Выясняется, что при попытке получить желаемое (используя для этого уже известные способы), возникает помеха — приходится расплачиваться дополнительным весом или увеличением объема, усложнением эксплуатации или увеличением стоимости машины, уменьшением производительности или недопустимым снижением надежности. Это и есть техническое противоречие, присущее данной задаче.
Каждая помеха обусловлена определенными причинами. Шаг 3—4 состоит в определении этих причин.
Причины помехи почти всегда лежат на виду, и найти их нетрудно, лишь в редких случаях эти причины неясны. Однако не следует сразу переходить к экспериментам. Дело в том, что для эффективного решения задачи далеко не всегда нужно детальное проникновение в физико-химическую суть помехи. Допустим, техническое противоречие обусловлено недостаточной прочностью материала. Понятно, что изучение этого материала может дать новые сведения, позволяющие устранить помеху. Но это путь исследовательский, а не изобретательский: здесь делается открытие (пусть небольшое), а не изобретение. Исследовательская же работа требует специального оборудования и значительного времени. Выгоднее идти изобретательским путем, пока его возможности не исчерпаны. Поэтому при определении непосредственных причин технического противоречия можно и нужно ограничиться самыми общими формулировками.
Вспомним задачу о магнитной сборке. Идеальный результат состоял в том, чтобы ролики «сами собой» держались на местах. Достижению этого результата мешало то, что ролики сами собой не держались и падали. Причина помехи очевидна: ролики сделаны из металла, цапфа тоже металлическая, а металл на металле сам собой не закрепляется. Большей детализации в определении причин помехи и не требуется.
Когда причина помехи найдена, можно сделать еще один шаг и определить, при каких условиях исчезнет помеха. Так, в задаче о магнитной сборке помеха исчезнет, когда металл «без ничего» будет держаться на металле. После такого преобразования задачи уже трудно не догадаться о намагничивании.
Рассмотрим в качестве примера задачу о гоночном автомобиле.
Решение задачи 3
2—3. Дана система из колеса и обтекателя. Сквозь обтекатель не видно положение колеса.
2—4.
а) Обтекатель.
б) Колесо. (К колесу автомашины предъявляется много требований, любое изменение может вступить в конфликт с этими требованиями. К обтекателю предъявляется только одно требование — сохранение определенной формы. Значит, обтекатель — в условиях данной задачи — менять легче.)
2—5. Обтекатель.
3—1. Обтекатель сам позволяет видеть колесо — без ухудшения аэродинамических качеств.
Задача простенькая, не выше второго уровня. Но сейчас нас интересует механизм решения — его удобнее рассматривать на таких простых задачах.
Решение напрашивается уже на шаге 2—3. А шаг 3—1 с предельной точностью выводит на решение. Обтекатель сам пропускает лучи: следовательно, исключены все варианты с зеркалами, светопроводами и т. п. Без ухудшения аэродинамических качеств: следовательно, форму и положение обтекателя менять нельзя, дырки в обтекателе тоже нельзя делать. Остается одно — сделать обтекатель прозрачным. Это позволит совместить несовместимое: будут улучшены аэродинамические качества автомобиля и в то же время гонщик сохранит возможность, как и раньше, наблюдать за колесами.
Сейчас, когда решение найдено, оно кажется очевидным. Действительно, такое решение могло появиться уже в сороковых годах. Здесь, видимо, сказалась инерция мышления. Когда задача возникла, не было материала для изготовления прозрачных обтекателей: ведь обычное стекло не годится — оно слишком хрупкое. Тогда и привыкли считать, что колесо можно прикрыть лишь металлическим обтекателем, а металл, как известно, непрозрачен. С течением времени условия изменились: появилась прозрачная и прочная пластмасса (органическое стекло), однако «сработала» инерция мышления — задача осталась нерешенной. Способствовало этому и то, что задача относилась только к гоночным автомобилям и потому не попадала в поле зрения конструкторов обычных автомобилей. Для обычного автомобиля едва ли нужны прозрачные обтекатели колес (они быстро загрязнятся и перестанут быть прозрачными — тут это решение непригодно). Но вообще сделать машину или часть машины прозрачной — один из сильных приемов решения изобретательских задач.
* * *На рис. 8 показана схема работы по АРИЗ. Используя ИКР как ориентир, изобретатель сразу выходит в район сильных решений. Затем он шаг за шагом исследует техническое противоречие, содержащееся в задаче. Ясное представление о техническом противоречии и его, так сказать, внутренней механике позволяет в ряде случаев уже на этом этапе прийти к идее решения. Однако, как правило, идея — в первоначальном своем виде — еще сыровата. Ее надо «дотянуть», откорректировать, усилить ее преимущества и по возможности убрать недостатки. Это осуществляется в четвертой части АРИЗ.
Иногда недостатки идеи оказываются слишком серьезными, преимущества — сомнительными, а повторный анализ не дает ничего нового. Тогда следует перейти к пятой части АРИЗ.
Изобретательских задач — бесчисленное множество. Но содержащиеся в них технические противоречия довольно часто повторяются. А коль скоро существуют типичные противоречия, то должны существовать и типичные приемы их устранения. Действительно, статистическое исследование изобретений обнаруживает четыре десятка наиболее эффективных приемов устранения технических противоречий. Их использование (порознь или в том или ином сочетании) лежит в основе многих изобретений. Разумеется, тут нет и тени принижения творчества: в конце концов вся безграничная вселенная собрана из сотни элементов.
Составим теперь таблицу. В вертикальную колонку запишем показатели, которые желательно изменить (улучшить, увеличить, уменьшить и т. д.), в горизонтальную строку — показатели, которые недопустимо ухудшатся, если осуществить желаемое изменение обычными (уже известными) способами.
В приложении 1 приведена таблица, составленная в результате анализа 40 тысяч изобретений. С использования этой таблицы и начинается пятая часть алгоритма.
Допустим, мы хотим решить задачу о гоночной машине. Можно ли обычными средствами уменьшить потери энергии, вызываемые несовершенной аэродинамической формой колес? Да, можно: надо спрятать колеса под обтекаемый кузов. Но тогда гонщик не сможет следить за положением колес. Таким образом, мы имеем противоречие типа «потери энергии — условия наблюдения» (или наоборот: «условия наблюдения — потери энергии»).
Рис. 8. По АРИЗ решать задачу начинают с определения идеального конечного результата (ИКР). Это помогает сразу выйти в район сильных решений. Дальнейший поиск облегчается выявлением технического противоречия (ТП) и применением типовых приемов его устранения.
Обратимся теперь к таблице. В списке характеристик объекта есть «потери энергии» (строка 22), но нет «условий наблюдения». Возьмем вместо этого колонку 33— «удобство эксплуатации». На пересечении горизонтальной строки и вертикальной колонки получаем цифры 35, 32, 1. Это номера рекомендуемых приемов. Какие-то из них могут оказаться ключом к решению задачи.
Нам еще придется детально познакомиться со всеми приемами. Сейчас отметим лишь, что среди трех приемов, подсказанных таблицей, есть и такой: «Сделать объект прозрачным» (прием 32).
Если бы мы взяли противоречия типа «удобство работы и контроля — потери энергии» или «потери энергии — потери информации», то и в этих случаях среди рекомендуемых приемов было бы — «сделать объект прозрачным».
Инструменты изобретателя
Давайте детальнее познакомимся с таблицей типовых приемов и самими этими приемами.
Создание подобных таблиц — работа чрезвычайно трудоемкая. К сожалению, нельзя поступить так: подряд анализировать изобретения, отбирать наиболее часто встречающиеся решения и вписывать их в таблицу. Авторские свидетельства и патенты довольно часто выдаются на весьма тривиальные решения, и составленная на их основе таблица давала бы, как правило, слабые решения даже в том случае, если весь массив анализируемых изобретений содержит только сильные решения. Приемы, которые были оригинальными и сильными 5—10—20 лет назад, могут оказаться слабыми при решении новых задач.
