Способы разрешения технических противоречий

Различные списки изобретательских приемов с начала XX-го века публиковались неоднократно. Авторы публикаций произвольно включали в них те приемы, которые казались им наилучшими, не задумываясь над природой этих приемов. Поэтому очень часто с приемами, направленными на улучшение технических систем, соседствовали приемы, психологические, совершенствующие деятельность человека, решающего задачу. Ни один из подобных списков не получил сколько-нибудь заметного применения. Ситуация существенно изменилась лишь в 50—60-х гг. с возникновением ТРИЗ, с появлением понятия “техническое противоречие”.

Техническим (системным) противоречием в ТРИЗ называется ситуация, когда попытка улучшить одну характеристику технической системы вызывает ухудшение другой.
Например, при увеличении прочности конструкции самолета или ракеты увеличивается ее вес, а повышение точности измерительного прибора приводит к усложнению его схемы.

Анализ больших массивов патентной информации показал, что для устранения примерно полутора тысяч наиболее часто встречающихся технических противоречий имеется 40 наиболее сильных приемов, дающих эффективные решения.

В творческой мастерской изобретателя приемы играют роль первичного набора инструментов, и, чтобы пользоваться ими, нужны определенные навыки. В простейшем случае изобретатель просто просматривая перечень приемов (перебирая их по одному), ищет подсказку в решении своей проблемы. Этот способ медленный, но вполне возможный.

Для более эффективной организации использования приемов разработана специальная таблица, в которой по вертикали располагаются характеристики технических систем, которые по условиям задачи необходимо улучшить, а по горизонтали — характеристики, которые при этом недопустимо ухудшаются. На пересечении граф таблицы указаны номера приемов, которые с наибольшей вероятностью могут устранить возникшее техническое противоречие.

Список приемов устранения технических противоречий

1. Принцип дробления:
а) разделить объект на независимые части;
б) выполнить объект разборным;
в) увеличить степень дробления объекта.

2. Принцип вынесения:
отделить от объекта “мешающую” часть (“мешающее” свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство).

3. Принцип местного качества:
а) перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной;
б) разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции;
в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.

4. Принцип асимметрии:
а) перейти от симметричной формы объекта к асимметричной;
б) если объект асимметричен, увеличить степень асимметрии.

5. Принцип объединения:
а) соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты;
б) объединить во времени однородные или смежные операции.

6. Принцип универсальности:
объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах.

7. Принцип “матрешки”:
а) один объект размещен внутри другого, который, в свою очередь, находится внутри третьего и т. д.;
б) один объект проходит сквозь полости в другом объекте.

8. Принцип антивеса:
а) компенсировать вес объекта соединением с другим, обладающим подъемной силой;
б) компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро- и гидродинамических сил).

9. Принцип предварительного антидействия:
а) заранее придать объекту напряжения, противоположные недопустимым или нежелательным рабочим напряжениям;
б) если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить антидействие.

10. Принцип предварительного действия:
а) заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично);
б) заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие без затраты времени на доставку и с наиболее удобного места.

11. Принцип “заранее подложенной подушки”:
компенсировать относительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами.

12. Принцип эквипотенциальности:
изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.

13. Принцип “наоборот”:
а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие;
б) сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную — движущейся;
в) перевернуть объект “вверх ногами”, вывернуть его.

14. Принцип сфероидальности:
а) перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба и параллелепипеда, к шаровым конструкциям;
б) использовать ролики, шарики, спирали;
в) перейти от прямолинейного движения к вращательному, использовать центробежную силу.

15. Принцип динамичности:
а) характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы;
б) разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга;
в) если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся.

16. Принцип частичного или избыточного действия:
если трудно получить 100% требуемого эффекта, надо получить “чуть меньше” или “чуть больше” — задача при этом существенно упростится.

17. Принцип перехода в другое измерение:
а) трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность перемещаться в двух измерениях (т. е. на плоскости). Соответственно задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству в трех измерениях;
б) использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одноэтажной;
в) наклонить объект или положить его “на бок”;
г) использовать обратную сторону данной площади;
д) использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или обратную сторону имеющейся площади.

18. Принцип использования механических колебаний:
а) привести объект в колебательное движение;
б) если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой);
в) использовать резонансную частоту;
г) применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы;
д) использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электромагнитными полями.

19. Принцип периодического действия:
а) перейти от непрерывного действия к периодическому (импульсному) ;
б) если действие уже осуществляется периодически, изменить периодичность;
в) использовать паузы между импульсами для другого действия.

20. Принцип непрерывности полезного действия:
а) вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой);
б) устранить холостые и промежуточные ходы.

21. Принцип проскока:
вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости.

22. Принцип “обратить вред в пользу”:
а) использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта;
б) устранить вредный фактор за счет сложения с другими вредными факторами;
в) усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным.

23. Принцип обратной связи:
а) ввести обратную связь;
б) если обратная связь есть, изменить ее.

24. Принцип “посредника”:
а) использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие;
б) на время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект.

25. Принцип самообслуживания:
а) объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции;
б) использовать отходы (энергии, вещества).

26. Принцип копирования:
а) вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии;
б) заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). Использовать при этом изменение масштаба (увеличить или уменьшить копии);
в) если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным и ультрафиолетовым.

27. Принцип дешевой недолговечности взамен долговечности:
заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

28. Принцип замены механической схемы:
а) заменить механическую схему оптической, акустической или “запаховой”;
б) использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом;
в) перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксированных — к меняющимся во времени, от неструктурных — к имеющим определенную структуру;
г) использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами.

29. Принцип использования пневмо- и гидроконструкций:
вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

30. Принцип использования гибких оболочек и тонких пленок:
а) вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки;
б) изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонких пленок.

31. Принцип применения пористых материалов:
а) выполнить объект пористым или использовать дополнительные пористые элементы (вставки, покрытия и т. д.);
б) если объект уже выполнен пористым, предварительно заполнить поры каким-то веществом.

32. Принцип изменения окраски:
а) изменить окраску объекта или внешней среды;
б) изменить степень прозрачности объекта или внешний среды.

33. Принцип однородности:
объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам).

34. Принцип отброса и регенерации частей:
а) выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т. д.) или видоизменена непосредственно в ходе работы;
б) расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе работы.

35. Принцип изменения физико-химических параметров объекта:
а) изменить агрегатное состояние объекта;
б) изменить концентрацию или консистенцию;
в) изменить степень гибкости;
г) изменить температуру.

36. Принцип применения фазовых переходов:
использовать явления, возникающие при фазовых переходах, например, изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. д.

37. Принцип применения теплового расширения:
а) использовать тепловое расширение (или сжатие) материалов;
б) использовать несколько материалов с разными коэффициентами теплового расширения.

38. Принцип применения сильных окислителей:
а) заменить обычный воздух обогащенным;
б) заменить обогащенный воздух кислородом;
в) воздействовать на воздух и кислород ионизирующим излучением;
г) использовать озонированный кислород;
д) заменить озонированный кислород (или ионизированный) озоном.

39. Принцип применения инертной среды:
а) заменить обычную среду инертной;
б) вести процесс в вакууме.

Источник

ТРИЗ как метод развития творческого мышления

Теория решения изобретательских задач одна из самых противоречивых методик. Кто-то активно внедряет в свои проекты, а кто-то до сих пор не может разобраться, что это такое и как это работает. Разбираемся.

Откуда взялась ТРИЗ

В 1946 году советский инженер, учёный и писатель-фантаст Генрих Альтшуллер начал изучать приёмы решения задач, чаще всего используемые изобретателями. Всего он выделил 40 приёмов, которые назвал теорией решения изобретательских задач.

Он пришёл к выводу, что решение технической задачи приводит к моменту, когда ответа на вопрос ещё нет, а вариантов много. В такой ситуации оказывается каждый изобретатель. Также Альтшуллер заключил, что самое эффективное решение задачи достигается при помощи ресурсов (материальных, временных, пространственных, человеческих и так далее), которые у вас уже есть. Тогда ответ станет очевидным.

В 80-х годах эту теорию брали за основу методики преподавания в советских школах и использовали на заводах. Но позже эта практика забылась.

Сегодня ТРИЗ имеет широкое признание во всем мире. Ведущие производственные компании используют методы и инструменты ТРИЗ в своей работе — Samsung, LG, Gillette, HP, Intel, Boeing, Xerox, Ford, Toyota, Kodak, Johnson&Johnson и другие.

Каждый год проходят всемирные конференции ТРИЗ, активно ведут свою деятельность Международная, Азиатская и Европейская ассоциации ТРИЗ. В 1998 году в США открылся Институт Альтшуллера для обучения инженеров и менеджеров.

Что такое ТРИЗ

ТРИЗ, или теория решения изобретательских задач — набор методов решения задач и усовершенствования систем, в основе которых лежит креативный подход. То есть это едва ли не единственная системная теория обучения творчеству, поэтому в решении задач по ТРИЗ нет оценок и единственного правильного ответа.

Цель ТРИЗ: развитие гибкого мышления и фантазии, способности решать сложные задачи изящным и эффективным способами.

Например, как избавиться от шнуровки на кроссовках, но сделать их закрытыми?

Одно из решений — найти лоскуток и перемотать им кроссовок вместе с подошвой.
Второе — пришить крючки или даже пуговицы.
Третье — склеить части кроссовках с помощью скотча, лоскутка ткани или просто пришить липучку.

Сейчас мы легко представляем эту фурнитуру в своей повседневной жизни. До 80-х годов липучки не существовало. Её роль выполняли плоды репейника. Так что липучка — изобретение, которое появилось в ходе решения какой-то подобной задачи.

Как понять, что нужно использовать ТРИЗ

Расшифровка аббревиатуры ТРИЗ намекает, что есть некие изобретательские задачи. И именно тогда, когда они возникают, начинается потребность в применении теории.

Изобретательская задача — это задача, которую не удается решить известными или очевидными способами. Поэтому возникает необходимость в изобретении, которое позволит выиграть, при этом ничего не проиграв.

Первый шаг на пути к изобретению: переформулировать задачу так, чтобы сама формулировка отсекала неэффективные пути решения.

Всё должно остаться так, как было,

ЛИБО должно исчезнуть вредное, ненужное качество,

ЛИБО появиться новое, полезное качество.

Таким образом, обычная задача становится изобретательской, когда для её решения необходимо устранить противоречие или другими словами — прийти к идеальному конечному результату (ИКР).

Например, автобус должен быть коротким, чтобы иметь высокую маневренность на узких улицах. С другой стороны, автобус должен быть длинным, чтобы вмещать больше пассажиров. Это простой пример противоречия — автобус одновременно должен быть длинным и коротким.

Прорывное решение — автобус с гармошкой или двухэтажный автобус: одновременно и длинный и короткий.

Как работать с противоречиями

Противоречие — отношение двух понятий и суждений, каждое из которых является отрицанием другого.

В ТРИЗ существует три вида противоречий. В списке они расположены от самого простого по разрешению к самому сложному:

Административное противоречие возникает, когда «нужно улучшить систему, но я не знаю как или не имею на это права».

Это противоречие может быть нейтрализовано изучением дополнительных материалов или принятием административных решений — то есть поиском ресурсов, с помощью которых это противоречие можно разрешить.

Техническое противоречие возникает, когда улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра.

Например, крыло самолёта должно быть прочным — для этого нужно больше материала. Но оно должно быть лёгким — но тогда оно не будет прочным.

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

Это самое сложное противоречие, потому что оно упирается в физические законы природы.

Пример ТРИЗ-задачи. От «морской болезни» страдают ещё и космонавты. В космосе лекарства усваиваются организмом иначе, чем на суше, поэтому принимать их нужно часто и небольшими порциями, потому что в больших дозировках препарат будет вреден для организма.

Как сделать так, чтобы космонавтам не приходилось регулярно отвлекаться на приём лекарства, учитывая, что большая доза препарата будет слишком вредна для организма?

Вариант решения. Нужно, чтобы при минимуме действий препарат поступал в организм и при этом усваивался поэтапно. Для этого учёные изобрели пластырь, избавляющий от симптомов морской болезни: активное вещество проникает в организм через кожу, и дозировка при этом не нарушена. По этому же принципу появились противозачаточные и противоникотиновые пластыри.

Как мы написали выше, устранение противоречия должности привести к идеальному конечному результату (ИКР).

Что такое идеальный конечный результат в ТРИЗ

Идеальный конечный результат (ИКР) — это ситуация, когда нужное действие получается без каких-либо затрат (потерь), использования внешних ресурсов, усложнений и нежелательных эффектов.

Немного идеального объяснения из книги М.М. Кане «Основы исследований, изобретательства и инновационной деятельности в машиностроении»:

Идеальная машина — машина которой нет, а её функции выполняются.

Идеальный процесс — процесс, которого нет, а результат от процесса есть.

При формулировании идеального конечного результата желательно применять слово «самостоятельно» (сам, сама, само, сами). Обычно используют три формулировки:

Система самостоятельно выполняет данную функцию.
Системы нет, а функции её выполняются с помощью ресурсов.
Функция не нужна.

Правильная формулировка ИКР заставляет сделать так, чтобы достижение решения задачи было по возможности бесплатным, то есть с использованием только тех ресурсов, которые у нас уже есть.

Виды ресурсов

Для начала обозначим, что ресурсами называется всё, что может быть полезно для решения задачи.

Материально-вещественные: деньги, детали, оборудование.
Информационные: социальные каналы, носители информации — книги.
Время.
Пространство: площадь, объем и так далее.
Человеческие (сюда же относятся каналы человеческого восприятия: зрение, слух, обоняние, осязание).
Другие ресурсы: события прошлого, имидж, культура.
Энергетические ресурсы и поля: тепловая, электрическая, атомная энергия, звуковые сигналы и так далее.

Курсы Нетологии

Soft Skills

Soft skills — это надпрофессиональные навыки, которые помогают любым специалистам в любой отрасли быть востребованными
Сможете прокачать навыки, чтобы быстро решать задачи, убедительно аргументировать свою позицию, грамотно выстраивать коммуникацию — без лишних эмоций и стресса 💪

Приёмы решений по ТРИЗ

Всего по Альтшуллеру выделяется 40 приёмов. Расскажем о нескольких из них:

Принцип дробления

Разделить объект на независимые части.
Выполнить объект разборным.
Увеличить степень дробления объекта.

Принцип объединения

Соединить однородные или смежные объекты.
Объединить во времени однородные или смежные операции.
Один объект разместить внутри другого.

Принцип посредника

Использовать промежуточный объект, передающий или переносящий действие.
На время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект.

Принцип проскока: вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости.

Принцип дешевой недолговечности взамен долговечности: заменить дорогой объект набором дешёвых объектов, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью).

Таблица ТРИЗ

Так как ТРИЗ изначально применялась для решения технических изобретательских задач, была разработана специальная таблица, в которой по вертикали располагаются технические характеристики, которые по условиям задачи необходимо улучшить, а по горизонтали — характеристики, которые недопустимо ухудшить.

На пересечении граф таблицы указаны номера приемов, которые с наибольшей вероятностью могут устранить возникшее техническое противоречие.

Как связаны ТРИЗ и креативный подход

ТРИЗ основывается на следующих методах поиска решений:

Мозговой штурм — когда проблема активно обсуждается несколькими участниками. Каждому из них нужно высказывать как можно больше вариантов решения задачи, в том числе самых фантастичных.

Синектика или метод аналогий — сравнение и нахождение сходства между объектами. Или представление себя в качестве предмета или явления в проблемной ситуации. Этот метод эффективен в паре с мозговым штурмом.

Морфологический анализ — поиск решений для отдельных частей задачи. С целью последующего сочетания этих решений.

Метод фокальных объектов — поиск ассоциаций исследуемого объекта со случайными объектами. К объекту примеряются свойства других, никак не связанных с ним объектов.

Метод Робинзона — поиск максимально разнообразных способов применений к предмету.

Системный оператор — поиск связей между объектами, которые в дальнейшем можно связать в систему

Как применять ТРИЗ

Сформулируйте изобретательскую задачу.

Определите, к какому виду противоречий она относится.

Сформулируйте идеальный конечный результат.

Определите, какие ресурсы, которыми вы обладаете, могут быть использованы для ее решения.

Примените один из приемов решений одним из методов решения.

Проанализировать результат.

Таким образом, ТРИЗ — это поиск решения нестандартных проблем в известном поле знаний. Несмотря на множество терминов, как можно увидеть из описания приёмов и методов, ТРИЗ — это то, что мы ежедневно применяем в своей жизни, но просто не называем этой аббревиатурой.

Источник