Марк Меерович – Технология творческого мышления (страница 16)
Итак, ОФ системы: быстрое нанесение покрытия на поверхность детали путем погружения детали в горячий раствор соли.
Состав системы: ванна, горячий раствор соли и деталь. Однако выполнение основной функции — быстрое нанесение покрытия (при высокой температуре!) — создает и нежелательный эффект (НЭ1): выпадение осадка. Причем чем выше температура, тем быстрее идет процесс и тем быстрее идет перекристаллизация соли и ее выпадение в осадок. Так как стабилизирующие добавки эффекта не дают, предотвратить выпадение осадка (ввести средство устранения — СУ) можно только одним путем: понизить температуру раствора. Но тогда возникает новый нежелательный эффект (НЭ2): соответственно снижается и скорость процесса покрытия, т.е. снижается производительность труда, что недопустимо по условиям выполнения ОФ системы.
В реальных условиях в таких ситуациях чаще всего идут на компромисс: подбирают наиболее экономичный режим, т.е. такую температуру и тем самым такую скорость процесса, которые не вызывают больших расходов раствора. ТРИЗ же требует сохранить режим, при котором основная функция будет выполняться наилучшим образом, а нежелательный эффект при этом возникать не будет. На «тризовскую» постановку задачи нацелено, кстати, и формулирование технического противоречия — ситуация сразу оказывается в крайних вариантах: или ТП1 — или ТП2, исключая тем самым возможности любого компромисса.
Сформулируем эти варианты технического противоречия:
Если понизить температуру раствора, то осадок выпадать не будет, но снижается скорость протекания процесса покрытия.
Если же температуру не понижать, то скорость протекания процесса покрытия не уменьшается, но соль выпадает в осадок.
Исходя из формулы постановки изобретательской задачи
необходимо, не снижая температуру раствора и тем самым не уменьшая скорость протекания процесса покрытия, обеспечить невыпадение осадка.
Из постановки изобретательской задачи вытекает физическое противоречие (ФП): раствор должен быть горячим, чтобы процесс покрытия шел быстро, и раствор должен быть холодным, чтобы не выпадал осадок.
И просматривается один из вариантов ИКР: процесс должен идти в холодном растворе с такой же скоростью, как в горячем.
Чтобы разрешить физическое противоречие, определим зону, в которой осуществляется основная функция, т.е. место, ГДЕ нам необходим горячий раствор. Назовем эту зону оперативной (ОЗ). (Попутно сразу же отметим, что чаще всего именно в зоне, в которой выполняется ОФ, и возникает конфликт — НЭ1.) В данной задаче в процессе перехода атомов металла из раствора соли на поверхность детали участвует только тот слой жидкости, который непосредственно контактирует с поверхностью детали. Весь остальной объем раствора в реакции не участвует, но, если он горячий, осадок из него выпадает...
Определим также, КОГДА нам необходим горячий раствор как обязательное условие выполнения основной функции. Назовем этот период оперативным временем (ОВ). Очевидно, что горячий раствор нужен нам только тогда, когда деталь находится в растворе, все остальное время раствор может быть холодным.
Теперь можно сформулировать физическое противоречие (ФП) более точно: раствор соли должен быть горячим только у поверхности детали и только в то время, когда деталь находится в растворе, чтобы процесс покрытия шел быстро, и раствор соли должен быть всегда холодным во всем остальном объеме, чтобы не выпадал осадок.
И окончательно сформулировать ИКР: система должна сама обеспечить наличие высокой температуры раствора соли у поверхности детали при ее погружении в раствор и низкую температуру раствора во всем остальном объеме.
Обеспечить низкую температуру раствора во всем объеме ванны достаточно легко — раствор просто не нужно нагревать. А наличие высокой температуры у поверхности детали при ее погружении в раствор соли можно обеспечить за счет самой детали, если ее предварительно нагреть до определенной температуры...
Проведем методический анализ хода решения рассмотренных в данной главе проблем и сделаем выводы.
О необходимости сразу же определять ОФ системы и ее состав отмечалось выше, поэтому рассмотрим причины возникновения проблем.
Проблемы, которые можно решить, уже решены, и изобретателю всегда предлагают не задачу с вполне определенными данными, после действий над которыми получается однозначный результат, а некую проблемную ситуацию. Эти проблемы возникают, как правило, когда мы, пользователи данной системы, не удовлетворены ее состоянием и начинаем предъявлять к системе повышенные требования, которые элементы существующей системы обеспечить уже не в состоянии. (До тех пор, пока у системы есть резервы и она в состоянии удовлетворять наши всё возрастающие требования, проблема не возникает.) Поэтому определим понятие «проблемная ситуация» как неудовлетворительные для пользователя взаимоотношения между элементами системы, которые могут возникать как внутри самой системы, так и между системой и внешней средой (надсистемой).
Эти неудовлетворительные взаимоотношения выступают для пользователя системы как нежелательный эффект № 1 (НЭ1). В проблеме 2 (игла для хирургических операций), например, на разрывы тканей стали обращать внимание только тогда, когда эти разрывы начали затягивать процесс выздоровления больного. Радиостанция, прекрасно работающая в обычных условиях (проблема 3), отказалась обеспечивать радиосвязь при новых условиях (–50 °С). При попытке повысить скорость процесса покрытия детали (проблема 4) за счет повышения температуры начал выпадать не удовлетворяющий нас осадок.
Чтобы обеспечить наилучшее выполнение ОФ, для устранения НЭ1 в систему вводится средство устранения (СУ). Бывают случаи, когда этого достаточно, чтобы разрешить проблему. Однако чаще всего СУ, устраняя НЭ1, создает новый нежелательный эффект (НЭ2). Опять-таки возможны ситуации, при которых НЭ2 не беспокоит потребителя. Тогда противоречия не возникает, и исходная проблема оказывается решенной. Но чаще всего возникающий НЭ2 не устраивает пользователя системы. Так возникает техническое противоречие (ТП) как результат наличия причинно-следственной связи между двумя конфликтующими элементами системы. Необходимость устранить ТП и создает изобретательскую задачу.
Основное правило формулирования технического противоречия: ТП должно быть построено таким образом, чтобы вредное действие напрямую было связано (вытекало, являлось следствием) с действием полезным — основной функцией системы. Функцию этой связи должно выполнять средство устранения.
В чем смысл этой связи? В ее свойстве: при изменении начальных условий причина становится следствием, а следствие — причиной. Теперь природа ТП видна достаточно хорошо: устраняя один недостаток, мы вызываем появление другого. И суть противоречия — как в сообщающихся сосудах: чем больше жидкости в одном, тем меньше в другом, и наоборот.
Схема ТП и связь нежелательных эффектов через средство устранения отчетливо видны на схеме (рис. 4.6).
Из схемы видно, что наличие СУ устраняет НЭ1 (стрелка А1 — полезное действие), но создает НЭ2 (стрелка В1 — вредное действие). И наоборот: отсутствующее
Постановка технического противоречия в форме «средство устранения — нежелательный эффект» сразу же создает альтернативы (или есть НЭ1 и нет НЭ2, или есть НЭ2 и нет НЭ1) и исключает все возможные промежуточные варианты и компромиссы.
Эта взаимосвязь элементов и является сущностью технического противоречия исследуемой системы. При такой постановке проблемы отметается все лишнее, и в системе остаются только те два элемента, в отношениях между которыми и возникает проблема. А отметая лишние элементы, мы тем самым сразу отметаем и возможные, но уже лишние идеи решения, с ними связанные, и остается только область, где находятся нужные идеи. А чтобы выйти в эту область, необходимо решить изобретательскую задачу.
Под изобретательской задачей будем понимать проблемную ситуацию, сформулированную на основе выявленного технического противоречия (причинно-следственной связи «Если — То — Но»), в которой необходимо, не вводя новую систему, устранить существующий нежелательный эффект.
Как же решать изобретательскую задачу? Чтобы не создавать новый нежелательный эффект НЭ2, в систему для устранения НЭ1 вводят в качестве СУ новую систему, но — идеальную, т.е. отсутствующую! (Под идеальной мы понимаем систему, которой нет, но основная функция которой выполняется.) Это идеальное СУ, выполняя свою основную функцию, устраняет НЭ1. Но, поскольку СУ все-таки отсутствует, оно не создает НЭ2. А чтобы чисто психологически облегчить восприятие идеального СУ, его функцию поручают выполнять некоему условному Х-элементу. В дальнейшем, чтобы Х-элемент смог максимально успешно реализовать идеальный конечный результат, потребуется очень четко определить свойства, которыми он должен обладать.
Под решением изобретательской задачи будем понимать способ устранения технического противоречия, в результате которого основная функция системы выполняется наилучшим образом за счет устранения НЭ1, а НЭ2 не возникает.
Ниже будет показано, что выбор средства устранения определяет весь дальнейший ход решения задачи и уровень изменений, которые необходимо будет осуществить для реализации ответа. Соответственно диапазон этих изменений колеблется от незначительных, которые можно осуществить в подсистеме так, что система их даже «не заметит», и до достаточно существенных, меняющих принцип действия всей системы.