Учителям о ТРИЗ. Выпуск 10

Валентина Борисовна Крячко, 2016

Сборник содержит методические разработки, фрагменты уроков, материалы по интеграции ТРИЗ с предметами дополнительного образования, детские конкурсные работы. Сборник будет полезен преподавателям ТРИЗ от детского сада до вуза, руководителям детских творческих коллективов, а также всем желающим, начинающим обучаться ТРИЗ.

3.2. От простого к сложному и (или) от сложного к простому. В.Б. Крячко, Санкт-Петербург

«Человечество ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия её решения уже имеются налицо, или, по крайней мере, находятся в процессе становления». К. Маркс [1,2]

Возникновение и дальнейшее активное развитие крамольной Теории решения изобретательских задач в середине ХХ века было закономерным процессом развития науки о творческой мысли. А уж «алгоритм решения изобретательских задач», в самом своём названии содержащий претензию на жёсткий порядок, все же принять гораздо сложнее.

Здесь не надо вспоминать активных противников теории. Нам проще вспомнить, как принимали новые варианты АРИЗ активные сторонники ТРИЗ. Свои книжки Г.С. Альтшуллер начинал с изложения уже имеющихся достижений в области организации творческой мысли (метода фокальных объектов, метода мозгового штурма, морфологического анализа и т.д.). Это был своего рода пропуск в печать. Обосновать самодостаточность молодой ТРИЗ было сложнее, чем уступить редакции и написать обстоятельный обзор предшествующих методов.

Зато предшествующие методы иногда побеждали в конкуренции за поклонников теории.

АРИЗ ещё только «одной ногой» стоял на правильном пути: он имел только одно техническое противоречие — мини задачу. Инструмент умел выполнять «главный производственный процесс», но нечто мешало. Надо устранить помеху хорошо бы прямо в цехе, «на коленке»! частенько это получалось. И помеха побеждена, и главный производственный процесс выполняется — достигнут идеальный конечный результат.

Больше 20 лет (1961—1985) все было хорошо. Последователи теории пишут автору письма со всех концов страны, рассказывают, как продвигается обучение, он всем обстоятельно отвечает. В газете «Пионерская правда» Генрих Саулович ведёт рубрику для детей. Некоторые его последователи начинают обучать элементам ТРИЗ школьников и даже дошкольников.

И вот появляется второе противоречие (в 1979 году ФП, в 1985 — ТП1 и ТП2).

И тут началось. Автор начинает переучивать старых специалистов (со стажем 20 лет в ТРИЗ) обновлённой методике. Именно эти, умудрённые «тризовским» опытом специалисты, труднее начинающих воспринимают новшество. При этом новички не ощущают никакого неудобства. В чём дело?

Одновременно в разных городах и весях продолжают эксплуатировать АРИЗ с одним техническим противоречием. Аргумент: «Понятнее, доступнее, привычнее». Продолжается обучение детей. Здесь тоже, тот же аргумент. Доказать, что детям лучше использовать одно техническое противоречие, а не два, пытается каждый, кому не лень.

Пару лет назад совершенно незнакомый мне студент из далёкого сибирского города попросил меня (по электронной почте) решить известную учебную задачку, а то у него «горел зачёт». Прежде, чем решать, я узнала, по какому алгоритму его учат, оказалось АРИЗ 77. Прошло 40 лет. Алгоритм претерпел много изменений к лучшему. Но как трудно принимаются изменения к новому даже активными, любознательны ми людьми.

На конференции в Петрозаводске в 1985 году Генрих Саулович подшучивал надо мной, когда я стала восхищаться алгоритмом АРИЗ 85 В. Что ж восхищаться, когда УЖЕ придумано!? Знал бы он, что через 30 лет после этого, его последователи из города «Н» ещё не освоили этот алгоритм.

Как технические системы, стремясь к идеальности в соответствии с ЗРТС, то развёртываются, то свёртываются, так и алгоритм решения изобретательских задач на пути своего совершенствования то добавляет в свое содержание дополнительные подсистемы, расширяющие решательные способности, то свёртывает некоторые подсистемы с целью упрощения.

Так, в течение многих лет наращивались приёмы, стандарты, противоречия. Сначала одно техническое противоречие, потом — одно физическое противоречие (ФП). И тут стали размножаться ФП. Появилась рекомендация углубить ФП. Простейшее углубление от ФП на макро уровне к ФП на микро уровне. Но возможна цепочка противоречий, получающаяся из-за того, что некоторые физические эффекты могут быть причиной других физэффектов. Например, за счёт электрического поля создаётся магнитное поле, магнитное поле может вызвать перемещение каких-то частиц, это перемещение в свою очередь может изменять структуру вещества и т.д.

Противоречия стали сопровождаться схемой конфликтов.

Таких схем Г.С. Альтшуллер нашёл 9.

И вот появляется антисимметричная пара технических противоречий, которая открывает АРИЗ 85 В. Вначале формулирование этой пары противоречий совершается, как бы «начерно» (шаг 1.1) Затем уточняется пара противоречий («изделие и инструмент» или «объект и субъект») на шаге 1.2. После этого появляются схемы конфликтов для ТП1 и ТП2. (шаг 1.3).

Сразу одновременно у нескольких разработчиков (Б.Л. Злотин, А.В. Зусман, В.Б. Крячко) появляется мысль надписывать функции над ранее безымянными стрелками конфликтов. Надписали. Обрадовались, что это удобно.

И тут же оказалось, что вместо шагов 1.1, 1.2 и 1.3 достаточно нарисовать схему конфликтов, на которой пометить конфликтующую пару и надписать противодействующие функции («Глазки»)[3]. При этом не нужно ломать голову над выбором схемы конфликтов из девяти. Фактически важно отношение решателя к функции. Хорошо, что инструмент выполняет заданную ему главную функцию (линия гладкая), плохо, что существует некоторая помеха (брак). Для функции, которую надо поменять, используется волнистая линия. Решателя беспокоит именно эта проблема (волнует). В парном (антисимметричном) противоречии — наоборот (на первый взгляд формально): якобы исправили недостаток, зато потеряли главную функцию.

На самом деле при использовании старых алгоритмов

с одним техническим противоречием, вместо ещё не придуманной второй пары противоречий (ТП2) предлагалось выйти в надсистему после того, как не удалось разрешить ТП. Это уже был прототип теперешнего второго противоречия в АРИЗ 85В.

Пример

Заслонка для пульпы

По трубопроводу перекачивают железорудную пульпу (взвесь железной руды в воде). Регулируют поток пульпы с помощью задвижки (заслонки). Но частицы руды, обладающие абразивными свойствами, быстро «съедают» задвижку. Как быть?

Первичный учебный анализ:

Какие объекты подвергаются воздействию?

ПОТОК ПУЛЬПЫ. По определению — это ИЗДЕЛИЕ. Какой объект выполняет основную задачу?

ЗАСЛОНКА. Это — ИНСТРУМЕНТ.

Какое действие совершает ЗАСЛОНКА? РЕГУЛИРУЕТ. По определению — это ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ.

Какое действие нежелательно? ИСТИРАНИЕ ЗАСЛОНКИ.

А какое действие необходимо?

НЕ ИСТИРАТЬ ЗАСЛОНКУ. Это — ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ функция, которую мы бы хотели реализовать.

Схема конфликтов «Глазки»

Модель задачи для ТП1 (мини задача)

Даны: заслонка, поток пульпы. Заслонка регулирует поток, но истирается потоком. Найти ХЭ (икс-элемент), предотвращающий истирание заслонки, но не мешающий инструменту (заслонке) регулировать поток.

Модель задачи для ТП2 (макси задача)

Даны: отсутствующая заслонка, поток пульпы. Отсутствующая заслонка не истирается (её нет), но поток не регулируется. Найти ХЭ, обеспечивающий регулировку потока пульпы, и сохраняющий достоинство отсутствующей заслонки не истираться потоком пульпы

Идеи для решения мини задачи связаны с упрочнением материала заслонки или с упрочняющим покрытием для заслонки. Идея для решения макси задачи: сама пульпа превращается в свой регулятор за счёт электромагнита (или холодильника), помещённого снаружи трубопровода.

Использование ТП2 автоматически выводит решателя на надсистемные идеи. И уже при формулировании двух моделей задачи (мини и макси) у решателя расширяется кругозор. Становится ясно, что возможен новый революционный путь решения, надо только уточнить существующие на текущем этапе возможности.

При обучении новой группы применению алгоритма сам Генрих Саулович упускал некоторые расширяющие возможности решения (веполи, стандарты). Они вводились только на заключительном этапе обучения, когда все необходимые элементы предварительно были уже отработаны и усвоены. Поэтому при первом знакомстве с АРИЗ я обычно предлагаю слушателям краткую схему АРИЗ.

Краткая логическая схема хода решения задачи по АРИЗ 85-В

Обозначения

Г—главная функция (главный производственный процесс).

( — Г) — не выполнение главной функции.

Д — дополнительная функция. (—Д) — не выполняется Д.

С — свойство, ( — С) — противоположное свойство, С1 — свойство, отличное от С.

ОЗ — оперативная зона, ОВ — оперативное время, ВПР — вещественно-полевые ресурсы.

УИКР — усиленный ИКР.

Преимущество применения этой краткой схемы при обучении алгоритму в том, что она наглядна, как формула, занимает пол страницы, а не 36 страниц. Сразу можно оценить направления решений мини задачи и макси задачи.

В начале 90-х годов для целей составления машинной программы по алгоритму потребовалось добавить в 1 часть АРИЗ 85-В много дополнительных уточняющих шагов (АРИЗ91). То, что использующий алгоритм человек додумывает по аналогии, ассоциации, угадывает по смыслу, машине надо точно продиктовать, иначе она, как Буриданов осел будет застревать в задумчивости.

Для начального обучения живых людей оказалось проще применять «Простой АРИЗ» [3].

При этом можно обойтись без использования знаменитой матрицы Г.С. Альтшуллера (39х39). Переход от ФП к идее осуществляется через творческое объединение ФП и ТП. Это оказалось очень удобным для практического решения задач.

Основные подходы к разрешению физических противоречий это:

Разделить противоречивые требования в пространстве в одно и то же время.

Разделить противоречивые требования во времени в одном и том же пространстве.

Обойти противоречивые требования системными переходами.

Разрешить проблему, применяя физ. эффекты, хим. эффекты и другие эффекты.

Обобщение разработок Альтшуллера Г.С.[5], Литвина С.С.[4], Иванова Г.И. [6], Крячко В.Б. [7] дало возможность подготовить такой раздаточный материал для студентов, изучающих ТРИЗ.

Приёмы разрешения физических противоречий (ФП) через ТП*

40 принципов разрешения противоречивых требований (по ГСА технических противоречий) распределяются по четырём группам приёмов:

Правило 1

Если зоны полезного и вредного взаимодействия действия разнесены в пространстве, то разрешение ФП можно искать при помощи следующих принципов разрешения ТП:

1, 2, 3, 7, 17, 24, 26, 30.

Правило 2

Если зоны полезного и вредного взаимодействия действия разнесены во времени, то разрешение ФП можно искать при помощи следующих принципов разрешения ТП:

9, 10, 11,15, 16, 18, 19, 20, 21,34.

Правило 3

Если зоны полезного и вредного взаимодействия совмещены в пространстве или во времени, то проблема решается c помощью системных переходов.

Системные переходы: в надсистему — 5, 12, 22,33;

в подсистему — 1, 27,40; отказ от системы — 6,25;

переход к антисистеме — 8, 9,13.

Правило 4

Если не удаётся применить первые 3 правила, можно использовать физико-химические приёмы.

Физико-химические приёмы: 31,32, 35, 36, 37, 38, 39.

У 4-ого правила есть и другое «если»: если зоны соприкасаются, то можно использовать физико-химические приёмы. Только разобраться «соприкасаются» зоны или «совмещаются» не всегда легко.

Получается, что разрешение проблем по первым трём правилам требует творческологических приёмов (разделить, обойти, отказаться от принципа вообще…), а применение четвёртого правила уже требует знания эффектов той науки, которая была теоретической основой при создании объекта, в котором возникло противоречие.

В задаче о регулировании пульпы регулирующий инструмент (заслонка), истирается пульпой в одно и то же время в одном и том же месте. Поэтому обращаем внимание на 3 правило, в котором совет отказаться от системы (она всё равно истирается и требует частых замен) лучше всего реализуется приёмом 25 (принцип самообслуживания). Пусть пульпа сама себя регулирует. Можно для регулировки иногда превращать пульпу в пробку, перекрывающую проход. Для этого можно использовать замораживание — размораживание или намагничивание — размагничивание.

Задача. Опухоль [3]

Для уничтожения злокачественной опухоли её облучают жёсткими лучами. Сильный луч хорошо уничтожает опухоль, но повреждает здоровую ткань. Ослабленный луч не уничтожает опухоль. Как быть?

Здесь очевидно физическое противоречие прямо из текста задачи.

ФП: луч должен быть сильным для уничтожения опухоли, луч должен быть слабым, чтобы не повреждать здоровую ткань.

Т.е. в одно и то же время в одном месте луч должен быть сильным, а в другом слабым. Годится правило 1. Из рекомендуемых приёмов полезно рассмотреть 1 (дробление), 2 (вынесение), 3 (местного качества). Изначально мини задача была решена при помощи разделения мощного излучателя на несколько слабых, но они расположены так, чтобы опухоль оказалась в центре, куда сходятся все лучи. Зато каждый слабый луч не мог повредить здоровую ткань на пути к опухоли.

Задача о ловле мышей [8]

Из живого уголка убежала ручная мышка. Она играет, не даёт посадить себя в клетку. Необходимо поймать мышку, использовав в качестве инструмента гранёный стакан.

Начинаем анализ с уточнения информации.

Какое действие необходимо совершить? — Поймать мышь Кто (что) должен её ловить? — Стакан.

Стакан — субъект — инструмент. Тогда мышь — объект — изделие.

Фраза «СТАКАН ДОЛЖЕН ПОЙМАТЬ МЫШЬ» не содержит противоречия. Генрих Саулович Альтшуллер назвал команды такого типа административными противоречиями. Противоречие найдём (сформулируем) тогда, когда поймём, что именно в процессе ловли получается, а что не получается вовсе. И поэтому выходит, что просто так эту мышь не поймать, надо что-то придумывать. Бегать за мышью со стаканом не будем, но плавленым сыром донышко внутри можно помазать.

Появляется некоторая определённость. Стакан стоит на столе. Мышь пришла, влезла в стакан, съела сыр и ушла. Стакан её НЕ УДЕРЖАЛ. Вот мы и заметили недостаток стакана: он не умеет удерживать мышь. А что он хорошо делает? он привлекает мышь запахом сыра, РАЗРЕШАЕТ В СЕБЯ ВЛЕЗТЬ. Создаём проект пары противоречий:

ПТ1: открытый стакан впускает мышь, но не удерживает его.

ПТ2: Закрытый стакан не впускает мышь, но удерживает его.

Этапы составления формулировки противоречия свойств (ФП)

Какой недостаток необходимо устранить? — Не удерживание мыши.

Какое подходит свойство? — Закрытый.

А какое противоположное свойство? — Открытый.

Нужно ли это противоположное свойство субъекту — стакану, — чтобы он хорошо выполнял своё основное назначение? — чтобы впускал мышь.

Если на 4 пункт получен утвердительный ответ, то развёрнутый ответ по всем 4 пунктам и даст противоречие свойств. Если ответ отрицательный, то ключевые слова, обозначающие «свойство» и «антисвойство» не годятся для этого противоречия. Необходимо искать новые, начиная с 1 пункта.

чтобы стакан удерживал мышь, необходимо, чтобы стакан был закрыт, и открыт, чтобы впустить мышь.

Получено правильное ФП (противоречие свойств), т.к. действительно, для впускания мыши стакан должен быть открыт.

Следует обратить внимание, что ключевые слова в ПС совпали с состояниями инструмента в схеме пары противоречий. Это не случайное совпадение. Всегда, когда решение удаётся выполнить самому субъекту (а не помощнику — икс элементу) так происходит. Это может быть подсказкой при поиске ключевых слов противоречия свойств.

Мы нашли ФП (противоречие свойств) из ТП1, можно аналогично строить ФП из противоречия ТП2: чтобы стакан впускал мышь, необходимо, чтобы он был открыт, и закрыт, чтобы он удерживал мышь.

Действительно, для удержания мыши стакан должен быть закрыт.

Ловля мыши решается двумя различными способами: в первом случае (мини задача) мышь сама вошла в стакан, её там лишь надо удержать, во втором случае надо закрытый стакан открыть, чтобы впустить мышь (макси задача).

В обоих случаях задача решается приёмом «разделение во времени» (правило 2).

Решение мини задачи: стакан на неустойчивой подпорке, мышь жертва своей собственной осторожности — смогла войти, но начав отдирать приманку, ловит сама себя.

Решение макси задачи: вместо стакана глубокая банка (бутылка) без крышки. Мышь прыгает в емкость на запах подсолнечного масла, а вылезти не может из-за отрицательного наклона стенки и скольжения лапок по маслу. Так ловят мышей на клубничных грядках.

Пыль в шахте

Эта задача подробно разобрана здесь в разделе «Задачи» (4.1). Вода нужна для смачивания и осаждения пыли, но не нужна, т.к. под ногами у шахтёра возникает ледяной каток. Проблема «вода нужна — вода не нужна» разрешается физическими эффектами. Утверждать, тем не менее, что здесь реализуется 4 правило, не берусь. Здесь все же разделение в пространстве: под ногами замёрзшая вода не нужна, а у работающего бура вода необходима.

Запайка ампул [9]

Ставшая классической задача о групповой запайке ампул тоже может быть отнесена к группе задач на разнесение противоречивых свойств в пространстве. И тоже решение получено при помощи применения физического эффекта (охлаждение лекарства, в то время как ампула запаивается).

Я не нашла примера явно на 4 правило, возможно, эти примеры где-то есть. [4] Поэтому утверждать, что 4 правило не имеет права на существование не могу.

Зато очень нужно напомнить заинтересованным в ТРИЗ о

«портрете физэффекта», который разработан был тоже группой ФСА С.С.Литвина при работе на заводе «Электросила». [4]. Портрет физэффекта приводится полностью при разборе задачи «Пыль в шахте» здесь в разделе «Задачи» (4.1).

Литература

Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2 изд. Т. 13, с. 7.

Иванов Г.И. ТРИЗ получает пятёрку. В сб. «Правила игры без правил / Сост. А.Б. Селюцкий. — Петрозаводск: Карелия, 1989.

Крячко В.Б. Простой АРИЗ. Учителям о ТРИЗ, вып. 4, с.71-81, вып. 5, с. 58—70. www.valtriz.ru

Литвин С.С. АРИЗ91.отчет: «ФСА и методы технического творчества». ЛПЭО «Электросила», л. 1988.

Альтшуллер Г.С. Найти идею. Новосибирск: Наука, 1986.

Иванов Г.И. Формулы творчества, или как научиться изобретать. М: Просвещение, 1994.

Крячко В.Б. ТРИЗ. Теория решения изобретательских задач. Методическое пособие для студентов кафедры менеджмента и рекламы. СПб, 2014. www.valtriz.ru

Крячко. Противоречия. Учителям о ТРИЗ. Вып. 1, вып. 3, вып. 8, СПб, 1995, 1997, 2012.

Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. М: Советское радио. 1979.