НЕ ПОХОЖЕ, НО ОДНО И ТО ЖЕ (задачи-аналоги в ТРИЗ)

С. С. Литвин

Однажды Г. С. Альтшуллер заметил, что если бы не была придумана ТРИЗ, то самым сильным средством решения задач было бы применение аналогий. Действительно, сильные изобретатели никогда не работают методом проб и ошибок — у каждого из них есть несколько сильных личных приемов, а самое главное,— множество аналогов.

Однако применение аналогий для решения сложных изобретательских задач наталкивалось на несколько, казалось бы, неразрешимых проблем. Во-первых, задача решается в исходной постановке — именно для нее и подыскивается аналог. Во-вторых, принципы определения «аналогичности» чисто внешние, чаще всего по функции (электробритва и газонокосилка должны резать) или объекту воздействия (борода и трава похожи друг на друга). Наконец, в-третьих, каждый изобретатель, естественно, может использовать только свои личные аналоги.

Для выявления скрытых, глубинных аналогий Г. С. Альтшуллер предложил использовать глубокий анализ задачи, который проводится в АРИЗ. Если при анализе новой задачи выявлялось физическое противоречие, которое уже встречалось в практике АРИЗ, то и решение должно было быть близким, при этом такой аналог совершенно не связан с исходной формулировкой задачи. Соответствующий шаг был включен в текст алгоритма — шаг 5.2. АРИЗ-85В.

Казалось бы, этот сильный ход должен стать одним из важнейших инструментов в ТРИЗ. Однако реальная практика показала, что тризовцы, к сожалению, пока почти не используют этот перспективно мощный подход. Дело в том, что ему просто не хватает инструментальности. Необходимо дать четкие правила формирования фонда аналогов (ФА) и пользования таким фондом, собрать базовый ФА и сделать его доступным для всех специалистов по ТРИЗ.

Начнем с формирования фонда. Сразу скажем, что это занятие не для ленивых: каждую решенную по АРИЗ нестандартную задачу придется тщательно препарировать и данные заносить в специальную таблицу (см. Таблицу задач-аналогов).

1.         Обозначение задачи

Название, символ первой задачи, лежащей в начале возможного ряда будущих аналогов. Это может быть название объекта («ледокол»), или главная функция («отделение коры», «запайка ампул»), или результат работы («исключение распорки в электрической машине»). Исходная задача должна легко вспоминаться по своему обозначению.

2.         Источник информации

Источники информации об исходной задаче, результаты ее решения: публикации, справки об учебных семинарах, отчеты по ФСА, патенты и т.п.

3-7. Вид физического противоречия Физическое противоречие разделяется на три составляющих:

3.         Объект ФП (ресурс), к которому предъявляются противоречивые требования: корпус в задаче о ледоколе, центробежная сила (ЦБС) в задаче о распорке; при этом желательно отмечать вид объекта — вещество или поле,

4-5. Противоположные требования, определяющие:

. 4. Исходное состояние объекта: широкий корпус ледокола; ЦБС направлена от сердечника полюса.

5. Требуемое состояние объекта: корпус ледокола должен быть узким; ЦБС должна быть направлена к сердечнику.

6-7. Обоснование состояний, определяющееся моделью задачи и ИКР.

Обоснование лучше всего формулировать в функциональной форме: ледокол должен быть широким, чтобы НЕСТИ ГРУЗ, и должен быть узким, чтобы ЛУЧШЕ РАЗДЕЛЯТЬ ЛЕД.

Кстати, обычная нефункциональная формулировка такого обоснования была: «чтобы легче проходить сквозь лед». По ней гораздо труднее в дальнейшем установить функциональную общность аналога.

Одним из стандартных обоснований существующего состояния может быть такое — «потому, что такова физическая природа объекта». Например, центробежная сила направлена от сердечника по своей физической природе.

Наиболее значимыми, с точки зрения выявления аналогичности задачи, являются противоположные состояния и обоснование требуемого состояния, особенно глагольная часть функции. Практически это означает, что если в дальнейшей практике решения задач по АРИЗ мы встречаем ФП типа «Объект (вещество) должен быть широким (для чего-то) и узким, чтобы что-то разделять, разрезать, проникать», то это означает, что мы нашли глубинный, «тризовский» аналог задачи о ледоколе. Если же обнаружилось ФП типа «Объект (поле) должен быть направлен в одну сторону (для чего-то) и в противоположную, чтобы что-то удерживать», то это — скрытый аналог задачи о распорке.

8.         Решение

Основные признаки решения исходной задачи, определяющие суть ответа.

9.                  Обобщенное решение (принцип)

Необходимо обобщить конкретное решение до уровня принципа. Учитывая особую значимость и сложность такого перехода, можно дать несколько рекомендаций:

-         перейти от конкретного наименования объекта ФП к функциональному (разделитель, удержатель и т.п.) или же к абстрактному (объект-вещество, объект-поле);

-         указать, какие преобразования происходят с объектом ФП в результате решения;

-         указать, какой ресурс производит преобразование;

-         зафиксировать, какой применен прием, эффект, механизм одного из законов развития ТС. Так, в задаче о ледоколе последовательно применены два приема преобразования (дробление и вынесение) с учетом согласования структуры объекта (судна) и изделия (льда): судна нет там, где есть лед.

 

10. Задачи-аналоги.

В этой графе постепенно накапливаются обозначения всех новых задач ряда аналогов. Чтобы зафиксировать «аналогичность» новой задачи, после ее анализа до ФП, необходимо:

 сравнить формулировку ФП с аналогами (см. рекомендации к пп. 3-7);

если ФП аналогично, произвести обратный переход от обобщения принципа решениязадачи-аналога к конкретной атрибутике новойзадачи, получив таким образом готовое решение новой задачи по ТРИЗ-аналогии;

занести новую задачу в фонд аналоговв столбец 10, отметив ее отличия в столбце 11.

11. Особенности конкретных аналогов. Если не найден аналог ФП новой задачи, то она становится первой задачей нового возможного ряда аналогов, — подробно расписывается по пп. 1-9 и также заносится в фонд аналогов.

Таким образом, фонд аналогов нарастает с каждой решаемой по АРИЗ задачей.

 

Пример 1. Задача о перекусывании дерева [4], рис. 3, 4.

В конце 70-х годов Т. Л. Курашевой и ее коллегами решалась задача, казалось бы, внешне ничего общего не имевшая с задачей о ледоколе. Речь шла об одном из способов валки деревьев, когда дерево не рубится и не пилится, а как бы перекусывается супермощными «кусачками». Однако импортное оборудование фирмы «Drott» было слишком дорогое и, самое главное, сильно деформировало ствол при перекусывании, что приводило к потерям деловой древесины.

Анализ задачи по АРИЗ привел к ФП «нож должен быть широким, чтобы передавать усилие, и должен быть узким, чтобы легче разрезать древесину». Ключевые слова в этой формулировке совпали с ФП задачи о ледоколе. Как и предполагалось, ответ тоже подошел (рис. 4),сквозь ствол теперь «протискиваются» только узкие лезвия. Существенно снизились энергозатраты, практически исчезли деформации ствола.

Пример 2. Задача о судопропускных сооружениях (СПС) [6], рис. 5—8.

Эта задача широко известна в тризовских кругах и активно используется для рекламы достижений ТРИЗ. То, что она оказалась ТРИЗ-аналогом задачи о распорке (см. анализ в Таблице), было откровением для самих решателей.

Действительно, силы в этой задаче не центробежные, а гравитационные; окружающей средой является жидкость; казалось бы, задача-аналог подсказывает дикое направление: откуда в воде возьмется наклонная плоскость? Однако именно эта подсказка наиболее короткий путь к ответу: предложенная нами водо-воздушная гряда дает составляющую гравитационной силы, удерживающую судно на траектории, рис. 7, 8.

Подводя итоги, можно сказать, что фонд задач-аналогов, снабженный конкретными механизмами его формирования и применения, становится все более грозным и  надежным оружием в практическом ТРИЗ-инжиниринге. В ближайшей перспективе видится создание компьютерной системы типа «Изобретающая Машина-Аналог».

Хочется обратиться к коллегам-тризовцам с предложением о коллективном пополнении фонда аналогов.

Автор выражает признательность В. М. Герасимову и А. Н. Захарову за помощь в подготовке статьи.

ЛИТЕРАТУРА

Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. М., «Московский рабочий», 1973,-с. 179-188.

Авторское свидетельство СССР № 1539897. Ротор синхронной явнополюсной электрической машины.

Герасимов В. М., Литвин С. С. ФСА синхронной явнополюсной электрической машины. Журнал ТРИЗ, № 3.2.92, с. 10-45.

«Техника и Наука», № 12, 1981, с. 19.

Авторское свидетельство СССР № 1768447. Способ проводки плавсредства по заданной траектории.

 

Таблица

Задачи-аналоги (часть 1)

 

 

 

Вид физического противоречия

Обозначение

Источник информации

 

Противоположные состояния

Обоснование

; состояния

 

 

Объект ФП

 

 

 

 

 

 

Исходное

Требуемое

Исходное

Требуемое

1

2

3

4

5

6

7

Ледокол

Отчет о семинаре

Корпус

Широкий

Узкий

Нести груз

Разделять

 

в Елгаве, 1969 г.

ледокола

 

 

 

лед

 

 

(вещество)

 

 

 

 

 

Альтшуллер Г.С.

 

 

 

 

 

 

Алгоритм изобретения.

 

 

 

 

 

 

М., 1973, с.179-188.

 

 

 

 

 

Исключение

Отчет о ФСА на ЛЭЗ

Центробеж-

Направлено

Направлено

Физическая

Удерживать

распорки из

ЛПЭО «Электросила».

ная сипа

от сердечника

к сердечнику

природа

катушку

электрической

Л., 1986. А.с.1539897,

(поле)

 

 

 

 

машины

Журнал ТРИЗ 3.2.92,

 

 

 

 

 

 

с.10-14.

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

Задачи-аналоги

Особенности аналогов

Техническое

Обобщенное

8

9

10

11

Верхняя часть судна движется надо льдом, нижняя - под ним; сквозь лед проходят только узкие лезвия-стойки

Изменена форма опоры так, что составляющая ЦБС направлена в сторону опоры.

Объект делится на части широкие-узкие (прием дробление-объединение); широкие выносятся из зоны конфликта (вытеснение)

Согласование структур изделия и инструмента

Наклонная плоскость, необходимая для разложения сип, построена из имеющихся ресурсов

1.  Перекусывание дерева 2.  Прокладка трубы под насыпью Деталь плазмотрона

Судопропускные сооружения

Поворот на 90°

Поле гравитационное. Наклонная плоскость жидкая