2.3. Уровни решения изобретательских задач

В ТРИЗ принято делить изобретательские задачи на пять уровней [1-4].

Первый уровень. Решение таких задач не связано с устранением технических противоречий и приводит к мельчайшим изобретениям (неизобретательские изобретения). Задача первого уровня и средства ее решения лежат в пределах одной профессии, решение задачи под силу каждому специалисту. Объект задачи указан точно и правильно. Вариантов изменений мало. Сами изменения локальны: незначительно перестраивая объект, они не отражаются на иерархии систем.

Пример 1. На речных судах мачты состоят из двух частей: неподвижная часть (снайдерс) шарнирно соединена с подвижной (стойка). При прохождении под мостом стойки опускают, а потом, когда смост остается позади, вновь поднимают. Весит стойка немало, поднимать и опускать ее сложно. Возникает задача: как упростить подъем – спуск стойки? (см. рис. 2.1а).

Решение. С целью обеспечения прохода судна под низкопролетными мостами, судовая заваливающая мачта содержит опорный шарнир, расположенный в центре тяжести стойки (рис. 2.1б).

а) б)

Рис. 2.1. Судовая заваливающаяся мачта имеет шарнир:

а) имеет шарнир; б) шарнир располагается в центре тяжести

Второй уровень. Задачи с техническими противоречиями, легко преодолеваемые с помощью способов, известных применительно к родственным системам. Решение задачи второго уровня — мелкие изобретения.

Пример 2. Поворотная заслонка должна обеспечивать постоянный расход газа при изменении его температуры. Как этого добиться? (см. рис. 2.2а).

а) б)

Рис. 2.2. Дроссельная заслонка:

а) должна обеспечивать постоянный расход;

б) имеет сквозное отверстие, перекрываемое биметаллическим элементом

Для обеспечения постоянного расхода газа при изменении его температуры в диске дроссельной заслонки выполнено сквозное отверстие, перекрываемое биметаллическим чувствительным элементом.

Третий уровень. Противоречия и способы его преодоления находятся в пределах одной науки, т. е. механическая задача решается механически, химическая задача - химически. Полностью меняется один из элементов системы, другие элементы меняются частично. Результатом решения задач третьего уровня являются средние изобретения.

Пример 3. Контроль внутренней полости чашеобразного изделия осуществляется с помощью шаблонов. Чем больше сечений надо проверить, тем выше трудоемкость контроля. Что делать? (рис. 2.3а).

а) б)

Рис. 2.3. Измерение внутренней полости чашеобразного изделия:

а) с помощью шаблонов; б) с помощью «жидкого» шаблона и фотографий,

передаваемых на монитор компьютера

Решение. Предложено использовать «жидкий» шаблон: в изделие заливают немного воды, фотографируют сечение, добавляют воду, снова фотографируют и т. д. Изображения сечений передаются на монитор компьютера (рис. 2.3б).

Четвертый уровень. Синтезируется новая техническая система. Поскольку эта система не содержит технических противоречий, иногда создается впечатление, что изобретение сделано без преодоления технического противоречия (ТП). На самом деле ТП было, однако относилось оно к прототипу - старой технической системе. В задачах четвертого уровня противоречия устраняются средствами, подчас далеко выходящими за пределы науки, к которой относится задача (например, механическая задача решается химически). В итоге крупное изобретение. Нередко найденный принцип является "ключом" к решению других задач второго - четвертого уровней.

Пример 4. В процессе изготовления листового стекла раскаленная стеклянная лента поступает на роликовый транспортер. Чем меньше диаметр роликов, тем ровнее поверхность стекла. Однако с уменьшением диаметра роликов резко усложняется изготовление и эксплуатация конвейера. Приходится мириться с тем, что поверхность стекла получается волнистой, а потом полировать стеклянные листы. Как сделать поверхность гладкой? (см. рис. 2.4а).

а) б)

Рис. 2.4. Отлив листового стекла:

а) с помощью роликового транспортера; б) с помощью ванны из жидкого олова

Решение. Отлив листового стекла на поверхность ванны из жидкого олова (рис. 2.4б). Это нереализованное предложение Г. С. Альтшуллера, было позже переоткрыто в Англии.

Пятый уровень. Изобретательская ситуация представляет собой клубок сложных проблем, например, очистка океанов и морей от нефтяных и прочих загрязнений. Изобретения пятого уровня создают принципиально новые системы, они постепенно обрастают менее крупными изобретениями, возникает новая отрасль техники.

Пример. Изобретение самолета создало авиацию, радио - радиотехнику, киноаппарата – кино, телевизора - телевидения и т. д.

Характеристика уровней изобретательских задач в соответствии с [ ] приведена в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Характеристика уровней изобретательских задач

Уровень изобретения	Число изобретений %	Число вариантов решений	Качественное различие (область решения задачи)
1-ый	32	До 10	В пределах одной узкой специальности
2-ой	45	До 102	В одной отрасли техники
3-ий	19	До 103	В разных отраслях
4-ый	3,7	До 104	В науке с использованием физических и химических эффектов и явлений
5-ый	0,5	До 105	На основе новых знаний

Как видно из табл. 2.1 число мельчайших изобретений 1–го уровня и мелких изобретений 2-го уровня в сумме состаляют 77%. Число вариантов решений задач 1-го уровня не более 10, 2-го уровня до 10², 3-го уровня до 10⁴, а 5-го уровня до 10⁵ т.е очень быстро возрастает при повышении уровня изобретений. Студентам для развития способности изобретать достаточно решить задачу 1-го или 2-го уровня.