Раціональна тактика розв'язання винахідницьких завдань

Створити раціональну тактику вирішення винахідницьких завдань можна лише на основі об'єктивних закономірностей розвитку технічних систем. Але що це таке?

Розглянемо конкретний приклад. Кінознімальний комплекс - типова технічна система, що включає ряд елементів: кінознімальний апарат, освітлювальні прилади, звукозаписну апаратуру і т.д. Апарат веде зйомку з частотою 24 кадру в секунду, причому при зйомці кожного кадру затвор відкритий дуже невеликий проміжок часу, іноді 0,001 сек. А світильники висвітлюють знімальний майданчик весь час. Таким чином, корисно використовується 2,4% енергії або трохи більше. Інша енергія витрачається, по суті, на шкідливу роботу, стомлює артистів. Використовувати для світильників змінний струм ризиковано, оскільки частота промислового змінного струму (50 герц) не співпадає з частотою зйомки; в проміжках між періодами випромінювання ламп падає, і коливання світла можуть позначитися на освітленості майданчика.

Отже, ми маємо технічну систему, основні елементи якої «живуть» кожен у своєму ритмі. Звідси вади системи. Одна з об'єктивних закономірностей розвитку технічних систем полягає в тому, що системи з неузгодженою ритмікою витісняються більш досконалими системами - з узгодженої ритмікою. У даному випадку потрібні безінерційні світильники, що працюють синхронно і синфазно обертанню шторки об'єктива.

За авторським свідоцтвом № 174586 для полегшення виїмки вугілля - пласт розпушують, для цього пробурівают свердловини, заповнюють їх водою і передають через неї імпульси тиску. Частота імпульсів визначається характеристиками використовуваного обладнання. А у пласта своя власна частота коливань. Дві частини системи працюють кожна у своєму ритмі - явне порушення принципу узгодженості ритміки. І ось з'являється авторське свідоцтво № 317797: «Спосіб попереднього ослаблення вугільного пласта шляхом впливу на породи масиву штучно створюваними імпульсами, що відрізняється тим, що з метою підвищення ефективності коливання на масив, попередньо наведений в збуджений стан, впливають спрямованими імпульсами з частотою, рівною частоті власних коливань масиву».

Винаходи за авторським свідоцтвом № 174586 та № 317797 розділені проміжком у сім років. Ці сім втрачених років - плата за незнання об'єктивних законів розвитку технічних систем.

Принцип узгодження ритміки частин системи - всього лише одна з багатьох закономірностей, що визначають розвиток технічних систем. Але навіть знання цієї однієї закономірності дає винахідникові потужний евристичний інструмент. Можна розглядати різні технічні системи і свідомо їх удосконалювати. Зовні АРИЗ представляє собою програму послідовної обробки винахідницьких задач. Об'єктивні закономірності розвитку технічних систем закладені в самій структурі програми або виступають в «робочому одязі» - у вигляді конкретних операторів.

У багатьох випадках рішення задачі утруднене тому, що поставлена ​​вона невірно: треба вирішувати не дане завдання, а іншу. У АРИЗ це враховано. Отримавши завдання, винахідник, користуючись певними правилами, перевіряє можливість і доцільність її трансформації або навіть повної заміни. При цьому часом виявляються цілком нові завдання, виявляється логіка розвитку технічної системи. АРИЗ тому можна розглядати і як алгоритм прогнозування розвитку технічних систем.

Обраний винахідником об'єкт розглядається, згідно АРИЗ, як елемент закономірно розвивається системи. У ході аналізу спочатку виявляється технічне протиріччя, що виникає між частинами (або властивостями) системи, а потім локалізується причина технічного протиріччя - визначається фізична протиріччя.

Фізичне протиріччя являє собою різні і несумісні вимоги до однієї частини об'єкта. Наприклад, у двигуні внутрішнього згоряння стінки циліндра повинні бути гарячими, щоб був забезпечений високий ККД, і ці ж стінки циліндра повинні бути холодними, щоб був високий коефіцієнт наповнення при такті всмоктування і, отже, достатня потужність двигуна. Такого роду суперечності можуть бути усунені за допомогою певних типових прийомів. АРИЗ зводить велике пошукове поле до кількох пробам, необхідним для підбору потрібного варіанта усунення фізичного протиріччя. [2; с.152]

Виявлення фізичного протиріччя ведеться за чіткими правилами. Ось, наприклад, задача: «Є фільтр для очищення повітря від неметалевих часток пилу. Фільтр являє собою конструкцію з багатьох шарів металевої тканини. Час від часу фільтр необхідно очищати від забила його пилу. Здійснюють це продувкою фільтра в зворотному напрямку. Очищення йде занадто довго. Як швидше прибирати пил з фільтра?».

Люди, які не знають АРИЗ, починають перебирати незліченні варіанти: а якщо вимивати пил? А якщо вибивати її вібрацією? А якщо щось розчиняти? З позицій АРИЗ задача проста. Існує правило, за яким доцільно розглядати зміну не природних, а технічних елементів. Пил - природний елемент. Тканини металеві-елемент технічний. Отже, видаляти, вимивати, розчиняти, руйнувати треба не пил, а сам фільтр. Пори фільтра повинні бути маленькими при роботі і повинні бути більшими при очищенні. Рішення: замінимо металеву тканину феромагнітними крупинками, утримуваними магнітом або електромагнітом.

Такі завдання за допомогою АРИЗ вирішують восьмикласники.

Після виявлення фізичного протиріччя винахідник звертається до інформаційного апарату АРИЗ: до системи типових прийомів усунення протиріч, до таблиць застосування типових прийомів, до покажчика використання фізичних ефектів і явищ.

Вже давно відомо, що винахідники використовують якісь прийоми перетворення початкового технічного об'єкту: поділ, об'єднання, інверсію («зробити навпаки») і т. д. Різні автори наводили списки прийомів, але списки ці були неповними, поряд з сильними прийомами в них фігурували прийоми слабкі і застарілі. А головне - залишалося невідомим: коли який прийом застосовувати.

При розробці АРИЗ вівся систематичний аналіз патентного фонду: виділялися і досліджувалися винаходи третього і більш високих рівнів, визначалися містяться в них технічні суперечності і способи їх усунення. На цій основі складені таблиці найбільш типових суперечностей і списки основних прийомів їх усунення.

По суті, АРИЗ організує мислення винахідника так, ніби в розпорядженні однієї людини є досвід всіх (або дуже багатьох) винахідників. І, що дуже важливо, досвід цей застосовується талановито. Зазвичай навіть маститий винахідник черпає з досвіду рішення, засновані на зовнішній аналогії: ось ця нова задача схожа на таку-то стару задачу, значить, і рішення мають бути схожими. «Арізний» винахідник бачить глибше: Ось у цій новій завданню таке-то фізична протиріччя, значить, можна використати рішення зі старої завдання, яка зовні зовсім не схожа на нове завдання, але містить аналогічне фізичне протиріччя. Сторонньому спостерігачеві це здається проявом потужній інтуїції...

На двадцятому поверсі живе карлик. Вранці, прямуючи на роботу, він входить в ліфт, натискає кнопку і опускається на перший поверх. Увечері, повертаючись з роботи, він заходить у ліфт, натискає кнопку і піднімається на десятий поверх, а далі йде пішки. Чому він не піднімається в ліфті на двадцятий поверх?

Це завдання, наведену англійським ученим Г. Айзенком у введенні до книги «Перевірте свої здібності» (російський переклад видавництва. «Світ», 1972), не раз пропонували слухачам, що приступає до вивчення теорії розв'язання винахідницьких завдань. Рідко відповідь була правильною: «Карлик може дотягнутися тільки до десятої кнопки». Через вісім-десять занять, знову пропонували цю задачу. До цього часу слухачі вже знали, що вирішенню творчих завдань заважає психологічна інерція, обумовлена, перш за все, відсталістю, інертністю термінів, в яких ставиться завдання. Таких термінів в задачі Айзенка два - «карлик» і «ліфт». Вирішуючи завдання, слухачі цього разу замінювали термін «карлик» словами «людина дуже маленького зросту». Результат: більше половини слухачів відразу давали правильну відповідь.

У АРИЗ широко використовуються конкретні оператори подолання психологічної інерції. Усунення спеціальних термінів - найпростіший з таких операторів. Інший оператор (він називається оператором РВС) представляє собою шість уявних операцій: почнемо подумки зменшувати розміри об'єкта - і подивимося, що зміниться в задачі, які нові сторони в ній відкриються, потім подумки збільшимо розміри об'єкта - і знову простежимо, як змінюється завдання; потім будемо збільшувати-зменшувати швидкість об'єкта та його вартість.

Досвід навчання АРИЗ свідчить: освоєння операцій описаного типу відчутно піднімає ефективність вирішення творчих завдань. Але справа в тому, що подібних операцій не дві - їх десятки. А головне - вони утворюють систему мислення.