Особенности преодоления противоречий.

Авторы: Владимир Никитин, Александр Быстрицкий, канд. техн. наук.

Введение.

Данная работа является второй из нашего цикла статей о противоречиях. В первой статье [1] были раскрыты особенности формулирования противоречий в зависимости от описания двух состояний объекта. Также был сделан вывод о том, что ТП и ФП отражают внешнюю и внутреннюю стороны единого изобретательского противоречия. Изобретательское противоречие – совокупность отношений между противоположными состояниями и взаимоисключающими друг друга потребительскими свойствами объекта. В данной статье раскрываются особенности четырёх известных способов преодоления противоречий (разрешение, устранение, обход и снятие) в процессе решения задач.

Предложенная классификация на наш взгляд позволит выработать единый подход среди ТРИЗ-специалистов при использовании понятия противоречия и способов преодоления противоречий при решении изобретательских задач. Особенно это важно для тех, кто обучает новых специалистов инструментам ТРИЗ. Обучающиеся должны осознавать методику не только как «чудо», но и получать логически обоснованное представление о каждом инструменте.

Способы преодоления противоречий.

Рассмотрим несколько известных примеров решения изобретательских задач.

Пример 1. Задача о перевозке кабельных катушек. «Катушка должна быть круглой, чтобы удобно было сматывать с нее кабель, и не должна быть круглой, чтобы не кататься по вагону». [2, стр. 67] Решение: скрепить катушки попарно.

Пример 2. Паутина должна быть липкой, чтобы прилипали насекомые, и не должна быть липкой, чтобы по ней мог бегать паук. [3, стр. 102] Решение: Часть паутины липкая, другая – не липкая.

Пример 3. Задача о макете парашюта.  «...Краски на стропе должно быть бесконечно много и совсем не должно быть». [4, стр. 36] Решение: вместо краски использовать пузырьки газа, полученные, например, при помощи электролиза.

Пример 4. Сшивание разноцветной ткани. [5, стр. 12] Нить должна быть многоцветной (под цвет ткани), чтобы не было видно шва, и нить должна быть одноцветной, чтобы не использовать сложную и дорогую швейную машину. Решение: использовать прозрачную нить.

Что происходит с противоречием после решения изобретательской задачи? Само противоречие исчезает (преодолевается), потому что полученное решение приводит к выполнению противоречащих друг другу ключевых требований к потребительским свойствам объекта. Так с катушки удобно сматывать кабель, но соединённые катушки не катаются по вагону (пример 1). Или к паутине прилипают насекомые, но сам паук спокойно по ней перемещается (пример 2). И так далее.

 Рассмотрим следующий вопрос. А что происходит с противоположными требованиями к состоянию объекта, которые были указаны при формулировании ФП? Анализ примеров показывает, что существуют варианты решений, когда реализуются оба противоположных требования (катушка круглая и не круглая, паутина липкая и не липкая), либо реализуется одно требование (краски на стропе нет), либо ни одного (прозрачная нить не является одноцветной или многоцветной). Исходя из этого, мы можем говорить о разных способах преодоления противоречий в зависимости от того, какие противоположные требования были реализованы в решении задачи. За каждым способом предлагаем закрепить термины «разрешение», «устранение», «обход», первые два из которых в настоящее время используются как синонимы.

Рассмотрим различные способы преодоления противоречий на следующей задаче.

Пример 5. Для того чтобы улучшить ходкость судна было предложено одно из известных решений: увеличить отношение длины судна к ширине (L/B). При этом ухудшилось другое мореходное качество – остойчивость. Здесь «ходкость» - способность судна двигаться с заданной скоростью при определённой мощности механизмов. Ходкость зависит от силы сопротивления воды (сопротивление формы, волновое сопротивление, сопротивление трения и выступающих частей). А «остойчивость» – это способность судна противостоять силам, вызывающим его наклонение, а после прекращения действия этих сил (ветер, волна, перемещение пассажиров...) возвращаться в первоначальное положение равновесия. По условиям задачи было сформулировано противоречие (Рис. 1).

  

Рис.1

Это изобретательское противоречие отражает отношения между противоположными состояниями ключевого параметра объекта (L/B – увеличено, уменьшено) и потребительскими свойствами объекта (мореходные качества судна «ходкость» и «остойчивость»).

Отношения между значениями ключевого параметра объекта и ключевыми требованиями к объекту раскрываются в формулировках технического и физического противоречий.

ТП-1: Если отношение длины судна к ширине увеличить, то ходкость улучшается, но остойчивость ухудшается.

ТП-2: Если отношение длины судна к ширине уменьшить, то остойчивость улучшается, но ходкость ухудшается.

ФП: Отношение длины судна к ширине должен быть увеличено, чтобы улучшить ходкость, и должно быть уменьшено, чтобы улучшить остойчивость.

Способ 1. Разрешение противоречий.

Задача решается (выполняются ключевые требования) за счёт разнесения противоположных требований к физическому состоянию (ключевому параметру) объекта в пространстве, во времени или по уровням системы. При разрешении противоречия реализуются оба противоположных требования к состоянию объекта. При этом используется инструмент ТРИЗ «принципы разрешения ФП» [6, стр. 208-209].

Решение 1. Катамаран широкий (L/B уменьшено) на уровне системы – всего судна (обеспечивается остойчивость), но узкий (L/B увеличено) на уровне подсистемы – двух корпусов (обеспечивается низкое сопротивление воды).

Для получения решения применён принцип «разделение противоположных требований по уровням системы». Мореходные качества удовлетворены. Оба требования к ключевому параметру «L/B» реализованы.

Способ 2. Устранение противоречий.

Задача решается (выполняются ключевые требования) при сохранении одного значения ключевого параметра объекта путём изменения другого параметра. При устранении противоречия реализуется одно из противоположных требований к состоянию объекта. При этом используется инструмент ТРИЗ «типовые приёмы устранения технических противоречий» [7, стр. 141-177].

Решение 2. Обтекаемая форма с широким корпусом (одно состояние объекта) обеспечивает и остойчивость, и низкое сопротивление воды движению судна.

Пример показывает, что преодоление противоречия произошло не за счёт изменения ключевого параметра (L/B), а за счёт изменения другого параметра «обтекаемость», который не был указан в исходном противоречии. Точно также противоречие могло быть устранено за счёт изменения других параметров, влияющих на выполнение ключевых требований «ходкость» и «остойчивость». Например, «площадь смоченной поверхности», «коэффициент трения покрытия», «геометрические размеры выступающих частей» – параметры, от которых зависит сила сопротивления воды движению судна. Однако, решение 2 может быть дополнительно улучшено изменением ключевого параметра (L/B) для улучшения мореходных качеств судна (как предложено в решении 1).

Устранение, как способ преодоления противоречий, возможен в том случае, когда существуют другие параметры, которые также как и ключевой параметр объекта, оказывают влияние на выполнение ключевых требований. В связи с этим возникает методологический вопрос, в том числе и относительно рассматриваемой задачи. А правильно ли было сформулировано исходное противоречие? Ведь если бы мы изначально указали другой ключевой параметр, а не «отношение длины судна к ширине» для улучшения «ходкости» судна, то и решение задачи было бы направлено в другую сторону. Например, выбрав «обтекаемость формы корпуса», мы не столкнулись бы с ухудшением «остойчивости», а учитывали бы требования касающиеся «сложности изготовления». Или, изменение «осадки судна» за счёт уменьшения «грузоподъёмности» ухудшили бы «эффективность грузоперевозки».

Для того чтобы исключить зависимость решения задачи от первоначального выбора параметра в качестве ключевого, необходимо изучить влияние разных параметров на потребительские свойства объекта. По результатам такого системного анализа следует составить комплекс противоречий, характеризующих проблемную ситуацию и оценить, какое из них является наиболее актуальным с позиций ключевых стейкхолдеров.

Способ 3. Обход противоречий.

Обход означает поиск нового решения задачи, в котором отсутствует конфликт ключевых требований известного решения, описанный в противоречии. Решение направлено на выполнение одного ключевого требования за счёт изменения состояния объекта, не указанного в исходном противоречии. При обходе противоречия не учитывается ни одно из противоположных требований к состоянию объекта. Инструменты – ФОП, физэффекты.

Решение 3. Судно на подводных крыльях. Уменьшение сопротивления воды движению судна реализуется не за счёт изменения указанной в противоречии ширины корпуса (L/B), а за счёт эффекта подъёмной силы.

Данное решение направлено на выполнение одного ключевого требования – улучшить «ходкость» за счёт изменения принципа действия судна. При этом необходимость выполнения второго ключевого требования – улучшить «остойчивость» остаётся и даже усиливается (во время движения поднимается центр тяжести). Но это уже другая задача. При разработке таких судов используется одно широкое крыло с небольшим сопротивлением движению воды (по сравнению с сопротивлением всего корпуса), а в других вариантах – два крыла по бортам судна в соответствии с решением 1.

Решения, полученные данным способом, приводят к существенному изменению объекта и появлению вторичных задач. Другими вариантами обхода рассматриваемого противоречия являются суда на воздушной подушке и экранопланы.

Особенности способов преодоления противоречий приведены в таблице 1.

Таблица 1

Способ 4. Снятие противоречий.

Считать «снятие» способом преодоления противоречия можно лишь условно. В процессе анализа мы отказываемся от рассматриваемого противоречия ввиду его некорректной формулировки. Решения задачи не требуется, если в результате корректировки противоречие исчезнет. Либо возникнет новая задача по выполнению двух непротиворечивых требований. Также некорректно составленные противоречия могут быть переформулированы. Рекомендации приводятся в первой статье цикла о противоречиях [1]. Инструмент – законы логики (тождества, противоречия, исключённого третьего, достаточного основания). Типовые ошибки формулирования противоречий:

- Используемые понятия  имеют неоднозначный смысл.

Пример 6. Ворота должны быть прозрачными для обзора, но непрозрачными для прохода человека. Речь идёт о двух разных свойствах ворот: «прозрачности» и «ограничения прохода». Для решения задачи необходимо выполнить два непротиворечивых требования к воротам иметь указанные свойства. То есть, применить соответствующий материал или конструкцию ворот.

- Противоположные требования формулируются в разных отношениях.

Пример 7. Оконная сетка должна пропускать воздух и не должна пропускать насекомых. Здесь размер одного объекта (ширина ячейки) сравнивается с размерами двух других объектов (насекомых и молекул воздуха). При определении конкретных значений указанных параметров противоречие исчезает.

- Противоположные требования формулируются с разных позиций, с разных точек зрения.

Пример 8 (Рис. 2). Противоречие исчезает, когда мы рассматриваем ситуацию с одной позиции.

 

Рис. 2

Выводы.

1. В результате анализа решений изобретательских задач были выделены разные способы преодоления противоречий. Предложены классификация и названия способов в зависимости от выполнения или невыполнения указанных в противоречии требований.

Такой подход призван сформировать у обучаемых чёткое и однозначное понимание инструмента со всеми его особенностями.

2. Сложность перехода от модели решения к искомой идее зависит от того, какой из указанных способов преодоления противоречий используется. Так при разрешении противоречия необходимо изменить указанный параметр объекта определённым образом. Мы понимаем, что и с чем нужно сделать, то есть, модель в этом случае наиболее точно отражает решение задачи.

При устранении противоречия необходимо дополнительно найти нужный параметр для изменения, что усложняет поиск решения, по сравнению с первым способом.

При обходе противоречия зона поиска решений ещё больше расширяется и становится более неопределённой. Дополнительно приходится использовать другие инструменты ТРИЗ.

Таким образом, предпочтительным является способ разрешения противоречия. При отсутствии решения с использованием этого способа, следует перейти к устранению и обходу противоречия.

3. Выявлена необходимость проверки противоречий на ошибки при решении изобретательских задач. Используемые термины должны иметь однозначный смысл. Противоположные требования должны предъявляться к одному свойству (параметру) объекта, с одной позиции. Противоположные требования по отношению к разным объектам не допускаются.

Литература:

1. Никитин В.Н., Быстрицкий А.А.  Особенности формулирования противоречий. – Статья, сайт «Методолог», 2021. – Режим доступа: https://metodolog.ru/node/2238

2. Злотин Б.Л., Зусман А.В. Месяц под звездами фантазии. Школа развития творческого воображения – Кишинев: Лумина, 1988. – 242 с.

3. Иванов Г.И. Денис-изобретатель. Книга для развития изобретательских способностей детей младших и средних классов. – СПб.: ИГ «Весь», 2014. – 256 с. – (ТРИЗ).

4. Поиск новых идей: от озарения к технологии: (теория и практика решения изобретательских задач) / Г.С. Альтшуллер [и др.]. – Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. – 381 с.

5. Рубин М.С. Основы ТРИЗ для предприятий. Учебное пособие к базовому курсу по ТРИЗ для промышленных предприятий. – М.: КТК «Галактика». 2022. – 354 с.

6. Альтшуллер, Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. – 2-е изд., доп. – Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1991. – 225 с.

7. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения, Моск. рабочий, 1973, с.296 с.