ТРИЗ для «чайников» – 5. Типовые ошибки в развитии технических систем, издание 2-е

Лев Певзнер

Книга посвящена одному из важных инструментов ТРИЗ – анализу типовых ошибок при развитии технических система. Для упрощения освоения материала в книге приведено большое количество примеров, иллюстрирующих материал. Это помогает увидеть аналогии между описанными типовыми ошибками и реальными проблемами читателя.Книга адресована инженерам, менеджерам и консультантам по развитию технических систем и бизнеса.

ГЛАВА 2. Типовые ошибки первого этапа

Первый этап — создание коммерчески оправданной работоспособной конструкции и попытки ее внедрения. С попытками создания первоэтапной системы связаны не только ошибки, описанные в главе 1, но и другие, которые будут рассмотрены ниже.

2.1. Неправильный выбор место внедрения

Новая система внедряется не там, где ее можно применить, а там, где без нее нельзя обойтись.

Многие системы имеют очень широкое применения, а ошибкой значительного числа изобретателей является стремление продвинуть свою систему в первое же место, где кто-то может предложить внедрение, или которое сам разработчик увидит. И получается, что внедрение происходит там, где новая система сталкивается с жесткой конкуренцией со старой системой, имеющей преимущества в надежности и привычности (инерцию мышления никто не отменял).

Особенно опасны попытки внедрения там, где у новой системы нет очевидных преимуществ перед старой. А в силу несовершенства она оказывается неконкурентной со старыми системами.

Пример

В 1946 году американский инженер компании «Raytheon» получил патент США №2 495 429 на микроволновую печь.

А уже через год, первая в мире СВЧ-печь «Radarange» была изготовлена. Её высота — 1,8 метра, вес 340 килограмм, а сама она напоминала большой холодильник. Но самое интересное, что предназначена она была не для приготовления пищи, а для быстрого размораживания продуктов. Да и рынок, определенный компанией, был вполне специфический — солдатские столовые и столовые военных госпиталей. Впрочем, при цене $ 3 000, купить ее могли только предприятия.

Казалось бы, о коммерческом использовании можно забыть (армия отнеслась к новинке без энтузиазма, поскольку проблемы в размораживании продуктов у них не было).

Но неожиданно СВЧ-печи начали с большим энтузиазмом закупать рестораны. Новинка обладала неоспоримым достоинством: незамысловатые американские блюда типа сэндвичей и хот-догов приготавливались в них молниеносно.

Следующим шагом стал переход к бытовым микроволновым печам. Такую печь сделала в 1955 году компания» Tappan Company». Но она была слишком большая, слишком дорогая ($ 1 200) для домашнего использования.

Прорыв произошел в начале 1960-х годов, когда японская компания «Sharp» и американская компания «Raytheon» предложили печи с ценой 300—500 долларов. Да и размеры стали вполне приемлемы.

Первоначально спрос на новое изделие был невысок. Кроме достаточно высокой цены, людей останавливали предубеждения об опасности использования сверхвысоких частот (СВЧ). Покупатели боялись, что микроволновая печь могла служить причиной для радиации, импотенции, онкологии или слепоты. В общем, в 1970 году выпуск СВЧ-печей составлял лишь 40 тысяч штук в год. И это был явно элитарный продукт для высшего среднего класса.

Со временем мифы об опасности СВЧ-печи не подтвердились. Люди, купившие печи не болели, и выяснилось, что микроволны очень быстро затухают в атмосфере. И уже на расстоянии полуметра от микроволновки излучение становится в 100 раз слабее. Достаточно отойти от печи на расстояние вытянутой руки, и можно чувствовать себя в полной безопасности. Да и американцы распробовали преимущества, которые давали микроволновые печи. К середине 1970-х годов печи были уже в более, чем половине американских домов.

Тест-рекомендация. При внедрении новой системы всегда искать те сферы ее применения, где преимущества будут очевидными.

Например, внедрение самоуправляемых автомобилей в роли такси в городах вызывает множественные споры о возможных рисках для людей в городе и сильно тормозится юристами. В то время как их использование на месторождениях, в сельском хозяйстве, строительстве в удаленных регионах могло бы обеспечить бесконфликтное внедрение с дальнейшим распространение сфер деятельности и опыта отработки конструкций и подсистем.

Экзоскелеты, в первую очередь, нужны не военным или рабочим, а пожилым людям и инвалидам, при условии, что они будут еще одновременно стабилизировать устойчивость людей (защищать от падения, поддерживать неустойчивых пожилых людей). Роботов с подобными функциями устойчивого сложного движения активно внедряет американская компания «Boston Dynamics».

Рисунок 14. Инвалид с экзоскелетом

Рисунок 15. Двух — и четырехногие роботы компании «Boston Dynamics» очень устойчивы

Разумеется, это специальная модификация экзоскелетов, выполненная по принципу гибридизации двух систем [2]. Но сфера их применимости возрастает на несколько порядков, как и важность.

2.2. Попытки внедрения ТС широким фронтом

Многие разработчики, увидев перспективы новой системы, стараются внедрить ее везде, где она может быть использована. Здесь их ждет две опасности:

— Нехватка ресурсов, поскольку сама система еще не зарабатывает, а много инвестиций не дают⁴.

— Неудачная конкуренции со старыми системами, у которых есть преимущества в надежности, сервисе, привычности, налаженной надсистеме. А неудачная конкуренция в одном месте начинает порочить систему в целом.

Правильной тактикой является выбор одного или нескольких направлений, где новая система имеет неоспоримые преимущества и начинать захват плацдарма рынка с них.

Для автомобилей такой удачной точкой внедрения стали пожарные автомобили (лошади боялись огня, что создавало трудности по доставке к горящему дому воды и помпы). Грузоперевозки и пассажирский «извоз» автомобилями в то время были невыгодны по сравнению с телегами и каретами.

Пример

В конце XIX века началось бурное развитие производства алюминия. И хотя он все еще оставался дорогим металлом, но производители активно пытались внедрить его везде, где только это им казалось возможным.

В частности, в 1894 году американская железнодорожная компания New Haven and Hartford Railroad выпустила из алюминия специальные легкие пассажирские вагоны. Карл Бенц в 1899 году представил первый спортивный автомобиль с алюминиевым корпусом на выставке в Берлине.

По заказу Альфреда Нобеля в Швейцарии в 1891 году был построен первый пассажирский катер с алюминиевым корпусом. А уже через три года на шотландской судостроительной верфи была построена 58-метровая торпедная лодка из алюминия. Катер назывался «Сокол», был сделан для ВМФ Российской империи. Катер развивал рекордную скорость того времени — 32 узла.

Но все эти «новинки» не стали прологом к массовому использованию в этих направлениях. Сталь до сих пор имеет преимущество перед алюминием в этих сферах применения. А попытки внедрить алюминий там, где это не давало больших преимуществ, не принесли ничего кроме финансовых потерь.

Зато в авиации, где алюминию не было равных, он быстро прижился.

Тест-рекомендация при внедрении новой системы. Составить список возможных применений нового материала или системы и выбрать те, где больше перспектив (где невозможно обойтись без системы, уникальные свойства и др.). Отложить на время внедрение во второстепенных зонах, где прежние системы имеют сильные позиции.

2.3. Попытки одновременного внедрения множества вариаций ТС

Иногда одна и та же система выполняется в нескольких вариантов. И изобретатели пытаются сразу продвигать все эти варианты. Это вызывает неоправданное распыление ресурсов и замедляет развитие системы. Со временем наиболее слабые на этот момент системы отпадают, и в рост идет одна из них.

.

.

Пример

В конце XIX века в автомобилестроении развивались одновременно три направления — электромобили, автомобили с ДВС и автомобили с паровым двигателем. Причем по техническим характеристикам и численности они были близки. На начало ХХ века в США 38% автомобилей имели электрические двигатели, 40% — паровые, 22% — бензиновые [4].

Такое разнообразие распыляло ресурсы и мешало развитию системы. В конце концов, автомобили с ДВС выиграли конкуренции и стали основным направлением в автомобилестроении.

Рисунок 16. Электромобиль Willys-Overland модель 1923 года

Тест-рекомендация. При внедрении выполнять анализ на наиболее перспективное с точки зрения перспектив развития направление, и затем концентрировать ресурсы на нем.

Замечание. Ниже будет рассмотрен «эффект» колеи, который крайне важен при выборе направления развития.

2.4. Попытки внедрить неэффективную новую систему

Часто первоначальная система (функциональный центр) может быть предельно неэффективным, что тормозит ее продвижение в обществе и ее развитие.

Пример

Считается, что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 году Генрихом Гейслером, который получил синее свечение от заполненной газом трубки, возбуждаемое при помощи соленоида. Как на технический объект, первый патент на газоразрядную лампу получил в 1891 году Никола Тесла. Состоит прибор из источника высокого напряжения высокой частоты и газоразрядной аргоновой лампы. Но свечение было очень слабым. Серьезным шагом в развитии стало наполнение трубки не аргоном, а парами ртути, при которых свечение приобрело сине-зеленый свет, но и эта лампа была малоэффективна, и не имела успех во внедрении.

Прорывом стало применение 1926 году в газоразрядных лампах покрытия стеклянной колбы флуоресцентным порошком, преобразующим невидимый ультрафиолетовый свет, испускаемый возбужденной плазмой паров ртути, в однородный белый свет (или свет определенного цвета). Изобретатель этой технологии Эдмунд Гермер был признан изобретателем лампы дневного света. И только с 1938 года «Дженерал электрик» начало коммерческое использование ламп дневного света.

Тест-рекомендация. Если система неэффективна, то перед стартом проверить перспективы ее развития на несколько шагов вперед с помощью ЗРТС. Максимально повысить выполнение ее главной функции. Если есть перспективные решения — попытаться внедрять сразу их.

Знание и использование законов развития технических систем многократно повышает шансы на успех внедрения, если внедрять не функциональный центр (первую систему), а сделать несколько шагов на опережение по обычным линиям развития [1,2].

2.5. Избыточный перфекционизм

«Нет в мире совершенства — вздохнул Лис».

«Маленький принц», Антуан де Сент-Экзюпери

Новую систему легко совершенствовать, и некоторые изобретатели стремятся максимально ее улучшить, внося все новые и новые изменения. При этом задерживают ее выход на рынок. Однако конкуренты не дремлют. И если затянуть вывод системы на рынок, можно просто опоздать, а затем придется отвоевывать рынки, что гораздо сложнее и затратнее. Поэтому, как только система становится достаточно работоспособной, чтобы быть продаваемой, ее нужно быстро выводить на рынок.

Более того, иногда, чтобы захватить рынок, целесообразно выводить в работу даже не завершенную систему, дорабатывая ее в процессе продажи и начала эксплуатации.

Пример

Майкрософт часто выводит на рынок достаточно сырые продукты, которые дорабатываются в течение нескольких лет новыми дополнениями в приложениях⁵.

.

Пример

В 1942 году американская компания «Hughes Aircraft» получила заказ на строительство транспортного самолета, для переброски войск и грузов из США в Европу. Основное условие — запрет на использование стратегических материалов. Поэтому самолет проектировали и строили, в основном, из… березы.

Его характеристики впечатляют и сейчас: длина 66 метров, высота — 24 метра, размах крыльев — 98 метров, вес — 136 тонн, максимальный груз — 59 тонн, максимальное количество пассажиров — 700 человек. Дальность полета 5634 километра. И хотя проект был готов уже в 1943 году, но строительство постоянно откладывалось из-за того, что руководитель проекта Говард Хьюз постоянно вносил все новые и новые изменения, что затягивало выполнение проекта. К 1944 году ситуация изменилась, и государство потеряло интерес к проекту. Кроме вложенных правительством 22 миллионов долларов, Хьюз вложил свои 18 миллионов долларов и… в 1947 году самолет совершил свой первый и единственный полет. Просто к этому времени строительство таких самолетов потеряло смысл.

Рисунок 17. H-4 Hercules «Еловый гусь»

Тест-рекомендация. При работе оценивать временные ресурсы на внедрение. Проанализировать достаточность новизны для создания новой системы и остановить совершенствование разработки, ограничившись сделанным, чтобы реализовать систему.

2.6. «Дефицит новизны»

Обычно эта ошибка связана с попыткой создать новую систему с минимальными изменениями, максимально сохраняя элементы старой системы.

Пример

Первые бронежилеты, появившиеся во время Первой Мировой войны, напоминали рыцарские доспехи. При возросшей плотности огня, пуль и осколков, возродилась идея защиты солдат стальными доспехами.

Рисунок 18. Бронежилет Первой Мировой войны

Но в новых условиях они оказались неудобными, а солдаты не могли в них передвигаться и воевать. Идея бронежилетов реализовалась только в конце XX века, с появлением новых материалов — легких и прочных.

Пример

Первый автомобиль практически сохранил внешний вид и все атрибуты коляски, а первые беспилотники были просто обычными самолетами, на которые установили системы телекоммуникационного управления. И лишь затем, и те и другие начали изменяться радикально с учетом новых возможностей.

Рисунок 19. Первый автомобиль Луи Рено.

Рисунок 20. Истребитель-бомбардировщик А-4С и один из первых боевых беспилотников QF-4

Современные машины совсем не похожи на своих родителей.

Рисунок 21. Современный автомобиль и ударный беспилотник MQ-9 Reaper, 2007 год

В настоящее время эту ошибку с поразительной точностью повторяют создатели самоуправляемых автомобилей. Фактически, на обычный автомобиль пытаются установить систему самоуправления.

Рисунок 22. Самоуправляемый автомобиль «Google»

Реально, уже сейчас можно смело менять всю конструкцию автомобиля. Например, грузовой автомобиль должен представлять ровную платформу, на которую в зависимости от ситуации можно устанавливать контейнер, или кузов или иную надстройку. Блок управления должен находиться сзади в самом безопасном месте и получать информацию с камер слежения, расположенных по углам платформы. Вполне очевидно, что многие изменения можно делать уже сейчас. Иным должен стать и легковой пассажирский автомобиль, например, для транспортировки больного в больницу и назад (если он не нуждается в сопровождении, например, направляется на прием к врачу). Это будет легкая платформа с одним удобным откидывающимся местом, для безопасной транспортировки.

Тест-рекомендации. Не ограничиваться внедрением одной подсистемы, а сразу сделать прогноз с учетом возможностей, которые дает новая система, и изменений, которые могут быть реализованы вследствие свертывания или развертывания. Блиц-прогноз по ЗРТС, с учетом новых ресурсов и функций.

Замечание. При прогнозе желательно сделать также прогноз изменения надсистемы, что может существенно облегчить внедрение самой системы.

2.7. «Избыток новизны»

Альтернативой «недостатка новизны» является ситуация, когда создатель пытается насытить новую систему максимальным количеством инноваций. Надо понимать, что новые системы — это всегда ненадежные, не отлаженные системы. Поэтому большое число инноваций — всегда повышенный риск отказа, затруднения в процессе отладки, поскольку часто непонятно, в какой именно из новых систем произошел отказ. Это и необходимость больших финансовых затрат на новое производство, новую оснастку, новые элементы. Как следствие, финансовые потери, срыв сроков…

Пример.

Все самолеты выдающегося советского авиаконструктора Р. Л. Бартини отличались очень высокой степенью новизны. По этой причине только одна его разработка (дизельный бомбардировщик ЕР—2) выпускалась небольшой серией. Остальные его машины — более десятка типов — остались экспериментальными. Но блестящие решения Бартини, отработанные им элементы конструкции и технологии широко применялись в самолетах других конструкторов.

Рисунок 23. Р. Бартини и его самолет ЕР-2

Замечание. Справедливости ради, стоит отметить, что такая ошибка случается крайне редко, а системы этого типа могут быть полезны, как «банк» новых идей, образец для конструкторов—серийщиков. Например, идеи Роберта Бартини активно использовали все известные советские конструктора А. Н. Туполев, В. М. Петляков и другие. Обратите внимание, как на ЕР-2 похож серийный пикирующий бомбардировщик ПЕ-2.

Тест-рекомендации. Признаками избытка новизны являются частые аварии, ненадежность системы, нестабильность ее работы. При наличии большого числа инноваций, можно попытаться выделить последовательность внедрения и разбить внедрение на этапы.

2.8. Использование несовместимых подсистем

Иногда изобретатели стараются использовать в новой системе наиболее отработанные к этому времени подсистемы. Например, в систему включаются надежные подсистемы, но исчерпавшие свой ресурс развития, и не способные работать в сочетании с другими подсистемами.

Это один из вариантов недостаточной новизны, когда новая система не может быть реализована при использовании ключевых старых подсистем, не соответствующих ее уровню.

Пример

На конец XIX века, самым надежным двигателем был паровой, который эксплуатировался к этому времени уже более 100 лет. Его конструкция была надежна и отлажена, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которые только начинали свое развитие. Но попытки установить паровой двигатель на самолет (А. Ф. Можайский 1882 год) или на подводную лодку (США, 1861 г., Швеция, 1886 г.) не увенчались успехом.

Пример

Люминесцентные светильники были изобретены Томасом Эдисоном в 1896 году (запатентованы в 1907 году). В серийное производство они пошли, начиная с конца 1930-х годов, но в основном, в промышленном производстве и общественных зданиях, где оценили их экономичность. Попытки же внедрить дневной свет в быту, домах и квартирах, провалились. Их размеры, цвет и шум люди не одобрили и не приняли. Там активно продолжали использовать бесшумные легкоменяемые лампы накаливания с мягким светом. Ситуация радикально изменилась в начале XXI века с появлением электронных микроприборов, когда стало возможным стартер и другие подсистемы люминесцентной лампы поместить внутри цоколя стандартного размера E27 (как в лампе накаливания). Такие лампы было легко менять (как и лампы накаливания), у них был мягкий свет, и работали они бесшумно.

Тест-рекомендации. Проанализировать, совместимость использованных в системе подсистем. Если работа одной из них несовместима (мешает) работе другой — попытаться разрешить это противоречие.

Замечание. Иногда это связано с нарушением уровня развития подсистем. Тогда рекомендуется выполнить согласование уровней развития подсистем.

2.9. Включение в систему материалов и подсистем не имеющих ресурсов развития

Появление новой системы предполагает ее быстрое развитие. Как следствие, все ее подсистемы должны иметь значительный ресурс для развития, то есть крайне нежелательно использование подсистем и материалов, которые хоть и применимы на момент создания системы, но не имеют таких ресурсов.

Пример.

В 1920-х годах много спорили по поводу того, какой материал для создаваемых самолетов, что выбрать: дельта-древесину, которой было в достатке, или дюралюминий, которого катастрофически не хватало в СССР. Правильный стратегический выбор в пользу металла был сделан благодаря четкой позиции А. Н. Туполева.

Замечание. Справедливости ради, следует отметить, что дельта-древесина достаточно активно использовалась во время Второй Мировой войны при производстве самолетов У-2 и ЛАГГ-3 и ЛА-5, а также ряда элементов истребителей Яковлева и штурмовиков Ильюшина. Алюминия в стране в те годы катастрофически не хватало.

Тест-рекомендации. При использовании материалов или систем оценить пределы их возможности их использования в более сложных условиях или напряженных режимах (большие нагрузки, силы, повышение мощности и др.).

2.10. Ограничение сферы применимости системы

Новая система может иметь гораздо более широкое применение, чем то, которое сначала видит разработчик⁶. Но часто разработчик искусственно ограничивает сферы использования системы, упуская при этом наиболее перспективные возможности.

Пример.

Эдисон фактически первым создал кинетоскоп — основу техники кино. Кинетоскоп — прибор, способный показывать фильм на малом индивидуальном экране для одного человека. Сам Эдисон был глубоко убежден, что только так можно смотреть кино, и ожесточенно боролся против большого экрана общественного кинематографа.

Тест-рекомендации. Проверить функциональные ресурсы новой системы. Проанализировать возможные изменение системы и надсистемы для расширения рынков, более широкого использования функций новой системы.

2.11. Подражание «взрослым» системам

Новая система всегда ненадежная. Поэтому на первом этапе надо защитить ее от лишних подсистем, неоправданных рисков. К типовым ошибкам многих изобретателей относятся попытки подражания новорожденной системы «взрослым» (находящимся на 2—3 этапах развития) системам. Например, чрезмерное на первом этапе усложнение системы, переход к динамичной, рассогласованной, свернутой системе до того, как отработана основная функциональная структура.

Пример

Первые попытки создать самолет с изменяющейся геометрией крыла, были сделаны еще в 30—х годах. Но созданный и испытанный монобиплан конструкции В. В. Шевченко с изменяемой геометрией крыла⁷ оказался менее эффективным, чем созданные в те же годы обычные истребители.

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

4

В последнее время ситуация меняется и в попытках быстро захватить рынки инвесторы часто готовы идти на рискованные инвестиции.

5

За это их проклинают пользователи, но при наличии монополии, компании это безразлично

6

Программисты говорят — «программа всегда умнее, чем думает о ней ее создатель». Это так. Ведь программа всегда делает то, что должна, и у нее находятся дополнительные ресурсы. Так и новая техническая система, всегда имеет дополнительные функциональные ресурсы.

7

Это был биплан, похожий на И153, с убирающимся в полете нижним крылом.