Изобретательская ситуация и изобретательская задача

1.

Изобретательская ситуация и
изобретательская задача

2.

Изобретательская ситуация и изобретательская задача
• Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем
впервые, она обычно сформулирована расплывчато и не
содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая
форма постановки называется изобретательской
ситуацией. Главный её недостаток в том, что перед
инженером оказывается чересчур много путей и методов
решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор
путей наудачу приводит к малоэффективному методу
проб и ошибок.
• Поэтому первый шаг на пути к изобретению —
переформулировать ситуацию таким образом,
чтобы сама формулировка отсекала
бесперспективные и неэффективные пути решения.
• При этом возникает вопрос, какие решения эффективны,
а какие — нет?

3.

ПРОЦЕСС РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОЙ ЗАДАЧИ: ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И МЕХАНИЗМЫ
ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКАЯ СИТУАЦИЯ
Процесс изобретательского творчества
начинается с уяснения изобретательской
ситуации.
Ситуация - это жизненная картина с
одной подчеркнутой (выделенной) плохой
особенностью. Ситуация не имеет
ограничений - это только "протокол",
"снимок", "факт".

4.

ОТ СИТУАЦИИ К ЗАДАЧЕ
• Одна и та же ситуация может породить
множество различных изобретательских
задач. Чтобы применить алгоритм решения
изобретательских задач, надо перевести
ситуацию в конкретную задачу.
Изобретатели, работающие методом проб
и ошибок, зачастую не переводят ситуацию
в задачу.

5.

• Итак, ситуация - по сравнению с задачей - содержит
много лишнего, и мы отсекаем это лишнее, вводя
ограничительные требования. С другой стороны, в
условиях задачи иногда бывают пробелы.
• Тут надо подчеркнуть, что АРИЗ не предназначен для
того, чтобы давать обязательно самое наилучшее
решение задачи. Назначение АРИЗ - дать одно из
лучших решений. Именно это лежит в основе тех
операций, которые используются в АРИЗ.
Переходя от ситуации к задаче, надо - при
необходимости - самому вводить недостающие
сведения,

6.

• Г. Альтшуллер предположил, что самое
эффективное решение проблемы — такое,
которое достигается «само по себе», только за
счёт уже имеющихся ресурсов. Таким образом
он пришёл к формулировке идеального
конечного результата (ИКР): «Некий элемент
(X-элемент) системы или окружающей среды
сам устраняет вредное воздействие, сохраняя
способность выполнять полезное
воздействие».

7.

• На практике идеальный конечный результат
редко достижим полностью, однако он служит
ориентиром для изобретательской мысли. Чем
ближе решение к ИКР, тем оно лучше.
• Получив инструмент отсечения неэффективных
решений, можно переформулировать
изобретательскую ситуацию в стандартную
мини-задачу: «согласно ИКР, все должно
остаться так, как было, но либо должно
исчезнуть вредное, ненужное качество, либо
появиться новое, полезное качество».
Основная идея мини-задачи в том, чтобы
избегать существенных (и дорогих) изменений и
рассматривать в первую очередь простейшие
решения.

8.

Часто так бывает, например, при решении простенькой задачи: "На поверхность
большого постоянного магнита попал тонкий ферромагнитный порошок. Как
быть?" Вместо задачи дана ситуация, и слушатели начинают стихийно переводить
ситуацию в задачу, получается несколько разных задач, начинается перебор
вариантов по каждой задаче. Путаница особенно увеличивается при оценке
решений: один слушатель оценивает решение другого слушателя с позиций своей
задачи, хотя тот решал иную задачу.
Как известно, различают "проблему как она дана" (ПКД) и "проблему как она
понята" (ПКП). Проблема обсуждается, что-то проясняется (или, наоборот,
запутывается: как знать, если нет критериев, правил и т.д.), руководитель
объявляет: "Итак, вот это будем считать ПКП...«
• Между тем есть механизмы перехода от ситуации к
задаче. Любая ситуация может быть переведена в задачу
путем введения (или наоборот - снятия) ограничивающих
условий.

9.

• Есть общий прием перехода от ситуации к задаче: пусть
все останется, как было, но исчезнет (если она
отрицательная) или появится (если она
положительная) указанная в ситуации
особенность.
• В результате мы переводим ситуацию в мини-задачу и в
дальнейшем выходим на наиболее легковнедряемое
решение. Можно, наоборот, опять - побольше
ограничений: тогда мы получим макси-задачу, очень
труднорешаемую (возможно, вообще нерешаемую на
данном этапе развития наших научных знаний), но зато
имеющую наибольшее значение.

10.

• Один путь ведет к изобретениям (какого уровня
- пока неизвестно), другой - к поиску новых
открытий. Нельзя сказать, какой путь лучше.
Выбор должен осуществлять сам изобретатель в
зависимости от своего мировоззрения
Макси-задача - по меньшей мере, задача пятого
уровня, а чаще задача на открытие плюс
изобретение пятого уровня. Макси-задача
требует всей жизни (а иногда и нескольких
жизней). Выбор здесь надо делать осторожно.

11.

Формулировка мини-задачи способствует
более точному описанию проблемы:
• Из каких частей состоит система, как они
взаимодействуют?
• Какие связи являются вредными,
мешающими, какие — нейтральными, и
какие — полезными?
• Какие части и связи можно изменять, и
какие — нельзя?
• Какие изменения приводят к улучшению
системы, и какие — к ухудшению?

12.

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
Требование 1.
Отвечает на вопрос:
что
необходимо
улучшить,
изменить в системе?
Требование 2.
Отвечает на вопрос: что недопустимо
ухудшается в системе, если требуемое
изменение осуществить известным
способом?
Структура противоречия в исходной ситуации

13.

• Противоречие - проявление несоответствия
между разными требованиями,
предъявляемыми человеком к системе, и
ограничениями, налагаемыми на нее
законами природы, социальными,
юридическими, и экономическими
законами, уровнем развития науки и
техники, конкретными условиями
применения и т. п.

14.

• 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
антагонистические и неантогонистические. Под первыми
понимают непреодолимые противоречия, которые могут
разрешаться только кризисом.
• 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. Антагонизм (от греч.) –
противодействие, вражда; антагонист – противник, соперник.

15.

Противоречия
• После того, как мини-задача сформулирована
и система проанализирована, обычно быстро
обнаруживается, что попытки изменений с
целью улучшения одних параметров системы
приводят к ухудшению других параметров.
Например, увеличение прочности крыла
самолёта может приводить к увеличению его
веса, и наоборот — облегчение крыла
приводит к снижению его прочности. В
системе возникает конфликт, противоречие.

16.

Эвристическая ценность противоречий
В физических противоречиях требования, которые
предъявляются к объекту, могут являться следствием
различных целей, которые ставит перед собой инженер.
Эти разные цели и приводят к необходимости
реализации в техническом объекте несовместимых
свойств (Р и анти-Р).
Кроме того, физические противоречия могут быть связаны
с тем, что требуемое свойство не представляется
возможным реализовать, так как этому мешает
проявление объективных законов природы. То есть
научное основание наблюдаемого явления (которое
является нежелательным) не согласуется с
требованиями, которые предъявляются к
рассматриваемому объекту.

17.

техническое противоречие
«улучшение одного параметра системы
приводит к ухудшению другого параметра».
Техническое противоречие — это и есть
постановка изобретательской задачи.
Переход от административного противоречия
к техническому резко понижает сложность
задачи, сужает поле поиска решений и позволяет
перейти от метода проб и ошибок к алгоритму
решения изобретательской задачи, который либо
предлагает применить один или несколько
стандартных технических приёмов, либо (в
случае сложных задач) указывает на одно или
несколько физических противоречий.

18.

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

19.

• В 1973-1974 годах из-за арабского эмбарго на нефть цены на
бензин поднялись. Крупнейшие нефтяные компании получили
огромную прибыль, но местные бензозаправочные станции
вынуждены были отчаянно бороться за экономическое
выживание. Желая снизить цену, многие владельцы
бензоколонок ввели самообслуживание. Поначалу это казалось
странным. Газеты печатали забавные истории о водителях,
которые пытались вставить шланг в радиатор. Однако вскоре
потребитель, лично заправлявший свою машину, уже никого не
удивлял...
• В тот же период появились электронные банкоматы, которые
не только упразднили понятие "часов работы" банка, но также
значительно сократили число кассиров, предоставив клиенту
осуществлять операции самому, прежде выполнявшиеся
банковскими служащими.
• То, что клиент самостоятельно выполняет часть работы, не так
уж ново - экономисты называют это "экстернализацией
стоимости труда". На этом принципе построены все
супермаркеты. Улыбающегося продавца, знавшего ассортимент
и приносившего вам товар, заменила тележка для покупок,
которую вы сами катите перед собой...

20.

ОТ СИТУАЦИИ К ЗАДАЧЕ
• Одна и та же ситуация может породить
множество различных изобретательских
задач. Чтобы применить алгоритм решения
изобретательских задач, надо перевести
ситуацию в конкретную задачу.
Изобретатели, работающие методом проб
и ошибок, зачастую не переводят ситуацию
в задачу.

21.

Часто так бывает, например, при решении простенькой задачи: "На поверхность
большого постоянного магнита попал тонкий ферромагнитный порошок. Как
быть?" Вместо задачи дана ситуация, и слушатели начинают стихийно переводить
ситуацию в задачу, получается несколько разных задач, начинается перебор
вариантов по каждой задаче. Путаница особенно увеличивается при оценке
решений: один слушатель оценивает решение другого слушателя с позиций своей
задачи, хотя тот решал иную задачу.
Как известно, различают "проблему как она дана" (ПКД) и "проблему как она
понята" (ПКП). Проблема обсуждается, что-то проясняется (или, наоборот,
запутывается: как знать, если нет критериев, правил и т.д.), руководитель
объявляет: "Итак, вот это будем считать ПКП...«
• Между тем есть механизмы перехода от ситуации к
задаче. Любая ситуация может быть переведена в задачу
путем введения (или наоборот - снятия) ограничивающих
условий.

22.

• Есть общий прием перехода от ситуации к задаче: пусть
все останется, как было, но исчезнет (если она
отрицательная) или появится (если она положительная)
указанная в ситуации особенность.
• В результате мы переводим ситуацию в мини-задачу и в
дальнейшем выходим на наиболее легковнедряемое
решение. Можно, наоборот, опять - побольше
ограничений: тогда мы получим макси-задачу, очень
труднорешаемую (возможно, вообще нерешаемую на
данном этапе развития наших научных знаний), но зато
имеющую наибольшее значение.

23.

• Один путь ведет к изобретениям (какого уровня
- пока неизвестно), другой - к поиску новых
открытий. Нельзя сказать, какой путь лучше.
Выбор должен осуществлять сам изобретатель в
зависимости от своего мировоззрения
Макси-задача - по меньшей мере, задача пятого
уровня, а чаще задача на открытие плюс
изобретение пятого уровня. Макси-задача
требует всей жизни (а иногда и нескольких
жизней). Выбор здесь надо делать осторожно.

24.

Итак, ситуация - по сравнению с задачей - содержит
много лишнего, и мы отсекаем это лишнее, вводя
ограничительные требования. С другой стороны, в
условиях задачи иногда бывают пробелы.
Тут надо подчеркнуть, что АРИЗ не предназначен для
того, чтобы давать обязательно самое наилучшее
решение задачи. Назначение АРИЗ - дать одно из
лучших решений. Именно это лежит в основе тех
операций, которые используются в АРИЗ.
Переходя от ситуации к задаче, надо - при
необходимости - самому вводить недостающие
сведения,

25.

Эвристическая ценность противоречий
В физических противоречиях требования, которые
предъявляются к объекту, могут являться следствием
различных целей, которые ставит перед собой инженер.
Эти разные цели и приводят к необходимости
реализации в техническом объекте несовместимых
свойств (Р и анти-Р).
Кроме того, физические противоречия могут быть связаны
с тем, что требуемое свойство не представляется
возможным реализовать, так как этому мешает
проявление объективных законов природы. То есть
научное основание наблюдаемого явления (которое
является нежелательным) не согласуется с
требованиями, которые предъявляются к
рассматриваемому объекту.

26.

• Суть ТП сводится к тому, что при улучшении
известными путями одного свойства
(параметра) системы недопустимо
ухудшается другой параметр.

27.

• Известно, что летящий к земле предмет находится в состоянии невесомости.
Это так называемая "невесомость падения". Ее можно определить как
отсутствие реакции опоры. Чем дольше длится свободное падение, тем
дольше предмет находится в состоянии невесомости. Этим воспользовались
инженеры и в середине прошлого века создали стенды для проведения
научных экспериментов и отработки некоторых перспективных космических
технологий. Такие стенды существовали еще в семидесятые годы в США, в
Центре космических исследований имени Д. Маршалла (сброс с башни) и в
центре Льюиса (шахта глубиной 170 м). Приборы помещались в специальные
контейнеры, снабженные амортизирующими системами, предназначенными
для защиты от удара при приземлении.
• При проведении экспериментов оказалось, что существенное влияние на
контейнер с приборами оказывается воздухом. При сбрасывании с башни на
контейнер действует еще и ветер. В шахте ветра нет, но торможение за счет
трения о воздух приводит к появлению внутри контейнера небольшой
весомости, достигающей сотых долей нормального ускорения свободного
падения. Это недопустимо для целого ряда экспериментов. Как быть?

28.

Наиболее массовыми являются варианты решений, связанные с
компенсацией возникающего воздушного сопротивления. Это
предлагалось делать с помощью ракетных двигателей,
пропеллерных систем, тянущих систем (например, приводимых в
движение электромоторами канатов, протянутых по всей длине
шахты с закрепленным на них контейнером). Предлагаемые
средства должны компенсировать сопротивление воздуха
(ракетные или пропеллерные системы) или самостоятельно
обеспечивать движение падающего контейнера с требуемым
ускорением (канаты). Но все эти варианты значительно
усложняют систему. Например, применение ракетных двигателей
потребует обеспечения высокой точности регулирования тяги.
Сложности возникнут и при эксплуатации шахты, в которой перед
сбросом контейнера предлагается откачивать воздух. В такой
шахте придется создавать герметичную оболочку по всей боковой
поверхности (для предотвращения подсоса воздуха из земных
пород), использовать вакуумные насосы большой мощности,
шлюзовые камеры. Персонал должен работать в скафандрах.
Все эти решения возможны, но неудобны для практического
применения. Итак, в процессе падения приборы должны
двигаться с ускорением, точно соответствующим величине g.

29.

• Ампулы с лекарством запаивают, нагревая
капилляр в пламени горелки. В промышленных
масштабах ампулы, размещенные в кассетах,
движутся на конвейере. Горелки плохо
регулируются, пламя в какое - то время может
оказаться избыточным и лекарство
перегревается. Это брак. Незапаянные ампулы
также считаются браком, ведь в них с воздухом
обязательно попадут микроорганизмы и
лекарство испортится. Как быть?

30.

• Задача. 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?

31.

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?

32.

• 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".