Орлов. Основы классической ТРИЗ

А теперь займемся детскими игрушками! Если Вы думаете, что это несерьезно для инженера, то подумайте о том, что это может быть очень важно для вашего ребенка или для других детей, которым Вы сможете подарить удивительное изобретение.

Пример 66. Фирма Microsoft патентует... куклу! Универсальным средством интеллектуального и эмоционального развития детей являются игры с объемными предметами, например, с различными наборами для конструирования, с куклами и так далее. Но вот проблема: куклы неразговорчивы, не могут быть собеседником, рассказывать ему сказки, не могут смотреть вместе с ребенком интересную и полезную телевизионную передачу, не могут плакать и смеяться вместе с ребенком, не могут... Вы вполне можете продолжить этот перечень, чтобы заменить в нем вскоре не могут на могут] А пока проведем поучительный реинвентинг удивительного патента на удивительную куклу фирмы Microsoft. При этом мы столкнемся с одной неожиданной проблемой и со стороны А-Матрицы!

Итак, кукла как универсальное средство развития ребенка. Допустим. Кукла не может активно общаться с ребенком, хотя бы в ограниченных сюжетных ситуациях. Понятно: нет информационной связи. Редукция: плюс-фактор 02 Универсальность, адаптация против минус-фактора 12 Потери информации. Увы, эта клетка пуста в А-Матрице!

Ну что ж, поработаем с А-Каталогом. Прежде всего привлекает внимание уже знакомый нам прием 0 Замена механической среды с рекомендациями:

04,а: заменить механическую систему оптической, акустической или... запаховой и так далее;

04, b: использовать электромагнитные поля для взаимодействия с объектом;

04,с: перейти от фиксированных полей к меняющимся во времени.

Успешное применение этого приема Вы можете рассмотреть на Примере 46 Лекционная доска.

Можно добавить также прием 29 Самообслуживание: объект сам себя должен обслуживать, выполняя вспомогательные операции. Потенциально полезен для реализации «общения» прием 36 Обратная связь, которая пока неэффективна или вовсе отсутствует в общении между игрушкой и ребенком.

Контрольное решение: фирма Microsoft запатентовала систему (рис. 11.7), включающую... куклу и телевизор!

Скрытое звуковое сопровождение телепередачи передается маломощным радиопередатчиком в приемное устройство в кукле, и кукла начинает «разумно» реагировать на происходящее на экране, «высказывать» свои замечания, «обсуждать» события и демонстрировать эмоции.

Все гениальное — просто! Это в очередной раз подтверждает и кукла фирмы Microsoft.

Возникает, однако, вопрос: а что же делать в подобных случаях впредь — ведь в матрице около 20 % пустых клеток?

Во-первых, есть возможность поработать с противоречием, чтобы подобрать другие плюс- и минус-факторы, все еше ассоциируемые с конфликтующими свойствами.

Во-вторых, можно и нужно поработать непосредственно с А-Каталогом, исследуя приемы и подприемы с целью выявления действий и рекомендаций, близких по характеру к требуемым действиям. Это мы вполне продемонстрировали как в этом, так и в других примерах.

В-третьих, Вы можете сами заполнить пустую клетку ссылками на приемы, присутствующие в известных Вам изобретениях. Например, софтвер Idea Navigator (см. раздел 21.3) предоставляет пользователю функцию наполнения А-Каталога и А-Матрицы собственными примерами и ссылками.

Пример 67. Защита автомобиля от несанкционированного доступа. Итак, в авто-

мобиль проник злоумышленник и пытается завести двигатель. Как предотвратить угон? Построим исходное техническое противоречие в следующем виде: зашита автомобиля должна быть надежной против проникновения посторонних. Выберем стратегию «самозащиты» автомобиля, не исключая активной защиты, то есть с воздействием на постороннего. Если принять посторонних за «внешний вредный фактор», а самозащиту автомобиля отождествить с понятием «вредные факторы самого объекта», то вновь обнаружим на пересечении строки 14 и столбца 13 А-Матрицы отсутствие каких-либо приемов. Мы уже знаем, что это не так уж страшно. Но теперь мы применим иную стратегию работы с А-Каталогом. Проведем экспресс-анализ только первых 10 «самых сильных» приемов. А результативные приемы, примененные для генерации решения, занесем потом в эту клетку на будущее.

Процесс решения полезно фиксировать в таблице (рис. 1 1.8).

Контрольное решение: одна из фирм в Берлине (Германия) успешно реализует средства безопасности на основе различных газовых смесей для защиты квартир и автомобилей. Так, в квартире после нескольких аудиопредупреждений распыляется сильный слезоточивый газ, не вредящий мебели, стенам и бытовой технике. При запуске автомобиля салон заполняется очень плотным белым дымом, не имеющим запаха и безвредным. Достаточно долгое время дым не дает возможности управлять автомобилем и привлекает внимание окружающих, которые могут немедленно вызвать по хэнди полицию.

А теперь проверим возможность подбора других подходящих плюс- и ми- нус-факторов. Например, мы хотели бы получить «универсальное средство» защиты от «внешнего вредного фактора». Плюс-фактор 02 Универсальность, степень адаптации и минус-фактор 13 Внешние вредные факторы дают перечень приемов, в котором содержатся уже примененные нами приемы 01 и 09 (есть в контрольном решении!), а также дополнительно ориентирующие приемы 28 Заранее подложенная подушка (примерно эквивалентный в этой ситуации приему 02) и 31 Применение пористых материалов.

По результатам нашего экспресс-решения мы можем заполнить еше одну клетку А-Матрицы (или даже две смежные по диагонали клетки 13 и 14) такими приемами, как 01, 04, 06 и 09.

Пример 68. Ветровые электростанции. Одним из наиболее экологически чистых источников энергии является... ветер! То есть атмосферные потоки. Привычные многим приводы ветроэлектростанций имеют вид самолетных пропеллеров, установленных на высоте от нескольких десятков до 100 и более метров (рис. 11.9). Однако возможности дальнейшего роста эффективности таких устройств с горизонтальной осью вращения уже почти исчерпаны. Во многих странах начали испытывать и строить ветроустановки с вертикальной осью вращения — роторные (рис. 11.10). Нетрудно заметить, что такая установка некритична к направлению ветра. Она обладает и рядом других преимуществ.

Известно также, что с ростом высоты вплоть до 6—8 км можно получить многократный выигрыш в мощности ветроэлектростанций. Однако для этого не-

обходимо решить ряд проблем, особенно связанных с весом станции и кабелей, связывающих ее с землей, а также с долговечностью работы станции, так как трение в движущихся частях усиливаемся низкими температурами на большой высоте.

Итак, мы имеем дело с комплексом проблем. Первая проблема - вес. Сформулируем техническое противоречие: подъем станции на большую высоту дает максимальную мощность станции, но требует решения проблемы доставки и удержания станции на большой высоте. Плюс-фактор 36 Мощность находится в конфликте с минус-фактором 32 Вес подвижного объекта. В учебных целях из суммарного набора прокомментируем только один прием 32 Антивес: компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой; компенсировать вес объекта аэродинамическим взаимодействием со средой — в контрольном решении российскими специалистами предложено поднимать ветроэлектростанцию с помощью газонапол-

н е н н о г о б а л л о н а , и м е ю щ е г о ф о р м у « в о з д у ш н о г о з м е я » ( р и с . 11 . 11) . П р кабель имеет собственную газонаполненную несущую оболочку, компенсирующую его вес и вес тросов, удерживающих всю конструкцию от самопроизвольного перемещения и падения.

На «змее» находятся 3 роторные ветроустановки. Основная проблема — трение в опорных кольцах «вверху» и «внизу» ротора. Сформулируем еще одно техническое противоречие: долговечность и автоматическая работа системы без обслуживания в условиях воздействия вредных внешних факторов. Здесь возможно построение нескольких альтернативных моделей.

Рассмотрим некоторые из них. Ближайшими ассоциируемыми плюс-фактора- ми являются: степень автоматизации, надежность, удобство эксплуатации, время действия подвижного объекта, устойчивость состава объекта.

Ближайшими минус-факторами являются сложность устройства, внешние вредные факторы, длина подвижного объекта (по направлению движения роторов в опорах), потери вещества (износ), прочность, температура, потери энергии (на преодоление трения).

Снова обратим Ваше внимание на то, что мы все же выполняем реинвентинг, зная контрольное решение. А теперь представьте себе объем работы, который Вам предстоит проделать для анализа все попарных конфликтующих свойств. Достаточно сказать, что здесь возникает 35 пар моделей противоречий! Но в этом кроется и упрощение решения за счет того, что постепенно выявляются приемы с высокой повторяемостью. Их и надо пробовать применить в первую очередь. Для работы с такими «системами противоречий» предназначен метод CICO, рассматриваемый в следующем разделе I 1.4.

Здесь же мы воспользуемся сокращенным разбором процесса решения на основе одной из физико-технических моделей: плюс-фактор 23 Время действия подвижного объекта против минус-фактора 13 Внешние вредные факторы. Набор приемов и их интерпретация с учетом ресурсных особенностей работы системы:

04 Замена механической среды — возможность применить принцип магнитного подвеса, отдавая для этого незначительную часть вырабатываемой электроэнергии;

07 Динамизация — часть энергии должна тратиться на непрерывное изменение положения каждой лопасти ротора для оптимизации функционирования всей системы, уменьшения тормозящих усилий и нагрузки на опоры;

21 Обратить вред в пользу — высокая скорость потока воздуха на большой высоте в сочетании с минусовой температурой может быть использована для создания пар скольжения на ледяной и воздушной подушке;

38 Однородность — поверхности, которые могут оказаться в контакте скольжения, должны быть сделаны из одного и того же материала.

Контрольное решение российских специалистов: линейный шаговый двигатель (для первоначального разгона ротора), обратимый для работы в качестве опоры типа магнитный подвес.

Пример 69. Шумящая сеть. В морях ежегодно гибнут многие тысячи дельфинов, запутавшихся в рыболовных сетях. Они стремятся к сетям, пытаясь охотиться на попавшую в сети рыбу, и сами становятся жертвами сетей. Как можно повысить безопасность сетей для дельфинов?

Можно сформулировать две версии функциональной идеальной модели:

дельфины сами не подплывают к сети;

сеть сама отпугивает дельфинов.

Физико-биологический ресурс и противоречие: дельфины обладают акустическим локатором, но сеть остается «невидимой» для их локаторов.

Подбор стандартных факторов для этого примера является нетривиальной задачей. Прямых аналогов для описания акустического сигнала или его параметров нет. Нет и подходящего описания негативных явлений, связанных со слабым отражением локационных сигналов от сети. В таких случаях можно все же прибегнуть к весьма метафорическим аналогиям, например, сравнить

звук со световым или тепловым полем. Тогда в качестве плюс-фактора можно взять, например, вход 35 Освещенность. Для минус-фактора, имеющего связь

сконструкцией сети, выберем вход 10 Удобство эксплуатации. Действительно,

вновой ТРИЗ-формулировке функциональной идеальной модели теперь можно более уверенно записать следующее: Х-ресурс, абсолютно не усложняя сеть, обеспечивает хорошую «видимость» сети для акустического локатора дельфина. Посмотрим на приемы из А-Матрицы:

04, а: заменить исходную механическую систему со слабыми отражательными акустическими свойствами новой системой с хорошими отражательными свойствами;

04,b: перейти от неструктурированных полей к структурированным;

10,b: заменить объект его акустическими (заметьте замену термина «оптическими»!) копиями.

Прием 08 пока не поддается интерпретации. Но и имеющегося достаточно, чтобы прийти к идее встраивания в сеть специальных ячеек в виде пластмассовых сферических и параболических отражателей. Эти элементы намного лучше отражают локационный сигнал дельфина. Таково контрольное решение немецкого зоолога-изобретателя Свена Кошинского. Экспериментальная проверка показала, что видимость сети повысилась до 50—60 %, что неплохо, но недостаточно.

Однако теперь найден ключевой принцип, вцепившись в который, можно совершенствовать систему с помощью ТРИЗ-инструментов. Для сокращения описания новое техническое противоречие представим сразу в редуцированной форме: плюс-фактор 04 Надежность и минус-фактор 07 Сложность устройства дают набор приемов 08, 10, 18 и 31.

Из них хорошо интерпретируются следующие (в порядке важности):

10 Копирование: прием встречается повторно, что действительно соответствует этой ситуации, только теперь решено воспроизводить сигнал тревоги дельфинов;

18 Посредник: использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие — на сети дополнительно установлены активные акустические излучатели мощностью 115 децибел, частотой 2,9 килогерца и обертонами до 90 килогерц. Эти звуки выбраны так, чтобы отпугивать дельфинов, но не промысловую рыбу;

08 Периодическое действие: перейти от непрерывного действия к периодическому — «писк», похожий на дельфиний, издается 70 раз в минуту;

40 Непрерывность полезного действия: вести работу непрерывно с полной нагрузкой — число излучателей должно быть достаточным на поверхности сети, длина которой может составлять несколько сотен метров и более.

И вновь состоялась практическая верификация идеи, показавшая 90 % эффективности. Но оставались еще 10 % ! Теперь целью могло быть исключение привыкания (адаптации) дельфинов к отпугивающему звуку. Редуцированное

техническое противоречие: плюс-фактор 02 Универсальность, адаптация против минус фактора 07 Сложность устройства. Ключевыми приемами являются 04 Замена механической среды (перейти от фиксированных полей к меняющимся во времени!) и 07 Динамизация (характеристики объекта должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом шаге работы), совместная интерпретация которых практически однозначно приводит к решению варьировать параметры писка случайным образом.

Этот пример показывает развитие исходной идеи на основе ее практической проверки и формулирования новых и новых моделей в зависимости от результатов испытаний. Поскольку мы выполняли все же не генерацию новых идей, а учебный реинвентинг, то можно сказать, что этот пример демонстрирует динамический реинвентинг. Однако на аналогичной последовательности действий основано практическое усовершенствование изделий и продукции с помощью ТРИЗ-инструментов.

Заключительный пример этого раздела демонстрирует не динамику, а статику реинвентинга какого-нибудь объекта. Для примера выбран не совсем «промышленный» объект, скажем, не станок и не самолет (хотя все это еще встретится нам впереди!), зато можно рассчитывать на то, что пример будет легко воспринят всеми читающими этот учебник.

Пример 70. Раклетт? А почему бы и нет?! Посмотрим с разных сторон, в том числе и с «нетехнических», а чисто пользовательских, на такое изделие для приготовления пищи, как раклетт (рис. 11.12).

Нас будет интересовать раскрытие в таком объекте как можно большего количества присутствующих в нем творческих идей (приемов).

Наш анализ представлен в таблице на рис. 11.13.

Итак. 25 приемов в одном относительно несложном объекте! Цель рассмотренного примера — показать широкие возможности корректной интерпрета-

ции приемов, несмотря на их предельно ограниченные и даже обедненные описания.

На этом мы должны ограничить рассмотрение принципов применения А-Приемов. Еще раз приведу слова Генриха Альтшуллера: нет магических формул, но есть приемы, достаточные для большинства случаев! А так как ТРИЗ — не догма, то не останавливайтесь перед импровизацией и игрой воображения!

11.4. Интеграция альтернативных противоречий — метод CICO

При использовании А-Матрицы и А-Каталога приемов может возникнуть вопрос: неужели в основе каждого конкретного изобретения лежит только один какой-то прием? Автор ТРИЗ отвечал на этот вопрос следующим образом: в периодической таблице Менделеева содержится чуть больше 100 химических элементов, но реальный мир неизмеримо богаче, так как химические элементы вступают во взаимодействия, образуя сложные вещества и целые классы все более сложных веществ.

Изучение искусственно составленных комбинаций приемов представляет собой сложную задачу. Из 40 приемов А-Каталога можно составить 780 различных пар, 9880 различных «троек», более 90 000 «четверок»... Такова сложность комбинаторики «сочетаний»! Такой подход не выглядит слишком привлекательным. Не проще и изучение реальных изобретений, хотя через них легче увидеть реальную пользу от конкретного примененного сочетания приемов. И все же для предварительного «растряхивания» проблемы и для экспресс-анализа опытные специалисты иногда используют А-Каталог без А-Матрицы следующим образом:

1) просматривают весь каталог и выбирают несколько перспективных приемов;

2) подбирают комбинации приемов по два, три или более (это возможно!).

Более эффективным подходам является направленное формирование групп приемов на основе составления нескольких системно-связанных технических противоречий или на основе подбора к выбранной ТПМ нескольких подходящих факторов для входа в А-Матрицу.

Метод CICO (Cluster In Cluster Out)

1) Сформулировать техническое противоречие или несколько альтернативных технических противоречий.

2)Для каждой модели выбрать несколько синонимичных входов (это и есть процедура Cluster In, т. е. составление целой грозди синонимических входов как для плюс-фактора, так и для минус-фактора каждого технического противоречия).