2.4. Противоречия: административные, технические и физические

Изобретательские задачи отличаются от технических, инженерных, конструкторских задач. Например, построить типовую котельную, имея готовые чертежи и расчеты - задача техническая; рассчитать парогенератор, пользуясь нормативными методами - задача проектанта. Главное, что при решении подобных задач не приходится преодолевать противоречий. Задача становится изобретательской только в случае, если для ее решения необходимо преодолевать противоречие (кроме задач первого уровня, например, в задаче по определению оптимальной толщины термоизоляции).

При формулировке изобретательской задачи возникает противоречие: нужно что-то сделать, а как это сделать, неизвестно, которое называют административным противоречием (АП). Иногда неясность выполнения маскируется перечислением возможных вариантов. Техническое противоречие (ТП) возникает, если известными способами улучшить одну часть (или параметр) технической системы, но недопустимо ухудшается другая часть. При этом ТП обусловлено конкретными физическими причинами. Например, при полировании оптических стекол необходимо через вращающийся полировальник подавать охлаждающую жидкость. Сквозь отверстия или поры подавали жидкость, однако "дырчатая" поверхность полирует хуже сплошной. ТП для данной задачи: охлаждающая способность "дырчатого" полировальника вступает в конфликт с его способность полировать стекло ("дырка" хорошо пропускает жидкость, но не может аккуратно сдирать частицы стекла, а твердые участки полировальника, наоборот, способны сдирать частицы стекла, но не пропускают воду). При этом поверхность полировальника должна быть твердой, чтобы полировать и "пустой", чтобы пропускать охлаждающую жидкость. Такое сочетание, когда к одной и той же части системы предъявляются взаимопротивоположные требования, называют физическими противоречиями (ФП). При разрешении противоречия необходимо разъединить противоречивые свойства простыми физическими преобразованиями. Например, использовать переходные свойства вещества - полировальник выполнить из льда с вмороженными в него частицами абразива, лед при полировании плавится, обеспечивая твердую поверхность абразива и холодную воду [11].

Технические противоречия (ТП) отражают конфликт между частями или свойствами ТС (или "межранговый" конфликт системы с надсистемой, системы с подсистемой). Изобретательной ситуации присуща группа ТП, поэтому выбор ТП из группы, равносилен переходу от ситуации к задаче. Существуют типовые Т'П (например, "вес-прочность", "точность-производительность"), которые преодолеваются типовыми же приемами. Для сложных задач необходим анализ причин ТП и переход от ТП к физическому противоречию (ФП). Для перехода необходимо выделить одну часть, а в этой части - одну зону, к физическому состоянию которой предъявляются взаимопротиворечивые требования. Формируется ФП так: "Данная зона должна обладать свойством А (например, быть подвижной), чтобы выполнять такую-то функцию, и свойством анти-А (например, быть неподвижной), чтобы удовлетворять требованиям задачи". "Физичность" ФП, четкая локализация и предельная обостренность конфликта, придают ФП высокую "подсказывательную" ценность. Если ФП сформулировано правильно, задачу, даже сложную - можно считать в значительной мере решенной. Дальнейшее продвижение, с использованием указателя физических эффектов и явлений, не вызывает принципиальных трудностей.

Противоречия в технике появляются лишь тогда, когда повышаются требования к той или иной ТС или к ее какому-либо узлу. Причем требования к объекту могут быть самыми различными - отсюда и множественность противоречий. Административные противоречия порождает сам человек, точнее, те организационные обстоятельства, которые он создал. Основные признаки административного противоречия - неясность ситуации, конфликт между человеком и техникой, появление новой потребности при отсутствии средств ее реализации, или неспособность техники удовлетворять старые потребности, но в большем объеме. Преодолевая административное противоречие, выходят на техническое противоречие, возникающее между параметрами системы, ее узлами или группами деталей. Затем возникает физическое противоречие – уже не между параметрами ТС, а внутри какого-либо одного элемента или даже в части его. Выходя в оперативную зону задачи, находят элемент, не выполняющий нужную функцию или порождающий нежелательное явление, и предъявляют к нему требования с позиции идеала. Если в оперативной зоне такого элемента ТС нет, то предъявляют требования идеальности к ближайшему элементу окружающей среды. На этом этапе возникает внешне непреодолимое физическое противоречие, окончательно формируется собственно задача, которую нужно решать, применяя знания по физике, химии и другим наукам.

Можно выделить следующие признаки, причины возникновения, возможные последствия и условия разрешения различных противоречий:

1. Административное противоречие - несоответствие в производственной ситуации желаемого и действительного, возникновение противоречий между ТС и человеком или природой; отсутствие новой или исчерпание возможностей старой ТС для удовлетворения повышенной или вновь возникшей потребности; повышение вредного явления на надсистему, природу, человека; анализ ситуации и локализация нежелательного явления, перевод в подсистему и выявление технического противоречия.

2. Техническое противоречие - ухудшение каких-либо частей системы при улучшении других и возникновение нескольких новых технических задач и на уровне системы; исчерпание возможностей ТС, неверный выбор места изменения системы, борьба со следствием, а не с причиной; усложнение системы и подсистемы, резкое повышение материальных и экономических затрат; проведение причинно-следственного анализа, выявление первопричины возникновения нежелательного явления и микрозадачи в подсистеме, определение физического противоречия.

3. Физическое противоречие - возникновение противоречивых требований к физическому состоянию одного элемента подсистемы, выявление одной новой физической задачи на уровне подсистемы, необходимость внесения изменений в один элемент или в часть его; несоответствие состояния вещества элемента или вида энергии требуемому; усложнение системы, введение новых элементов и новых видов энергий; уточнение физических требований по времени и пространству, задействование ранее неиспользуемых веществ и энергий, имеющихся в системе, подсистеме и надсистеме, использование знаний законов природы.

Переформулирование задачи, освобождение ее от лишних подробностей и есть первый творческий этап изобретателя. Правильно сформулированная задача уже сама дает ответ. Превращение изобретательской ситуации в мини-задачу с четким противоречием - это и есть начальный этап в технологии изобретательства.